黃勝坡 張洪月 牛勝鎖

（1.中車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司 2.華北電力大學(xué)（保定））

一種新型動車組用手持式線纜自動導(dǎo)通測試方法和裝置

黃勝坡1張洪月1牛勝鎖2

（1.中車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司 2.華北電力大學(xué)（保定））

動車組現(xiàn)有的人工校線方法工作量大、速度慢、工作效率低,本文通過分析動車組線纜測試需求的原理,設(shè)計(jì)了一種新型動車組用手持式線纜自動導(dǎo)通測試方法和裝置。裝置核心CPU采用嵌入式ARM芯片以及ESP8266 WiFi模塊，實(shí)現(xiàn)了動車組線纜的快速便捷測試。節(jié)省了大量的人力和物力，極大地提高了線纜測試工作的效率。

動車組線纜；線纜測試；嵌入式

0 引言

在動車接線完成后，為了確保線纜的可靠性，就要對線纜進(jìn)行導(dǎo)通測試，包括線纜的導(dǎo)通電阻和線間是否存在短路。電氣線路導(dǎo)通試驗(yàn)是車輛線路試驗(yàn)的主要工序，線路導(dǎo)通試驗(yàn)用于檢驗(yàn)接線是否正確，它是一項(xiàng)非常重要的試驗(yàn)項(xiàng)目，相當(dāng)于整個電氣試驗(yàn)工作任務(wù)的50%。目前主要使用的解決方法是人工利用訊響器對線纜進(jìn)行逐根、逐點(diǎn)的檢查方法，該方法效率低并且準(zhǔn)確性較差。本文利用嵌入式技術(shù)和無線通信技術(shù)，設(shè)計(jì)了一種手持式動車組線纜自動導(dǎo)通測試裝置，解決了目前人工校線方法利用訊響器對線纜進(jìn)行逐根、逐點(diǎn)的檢查效率低、易出錯的問題，可顯著提高工作效率。

1 測試原理

圖1 線纜導(dǎo)通電阻測試示意圖

測試某條線纜Li是否有與其他線纜的短路時，通過兩端設(shè)備控制繼電器的動作，切換電路等效成如圖2所示電路，施加電源電壓為V1，測量Li設(shè)備1端的電壓為V2。根據(jù)電路基本原理，在有短路發(fā)生的情況下，電壓值V2很低，接近零；而在沒有短路發(fā)生的情況下，電壓值V2很高，接近電源電壓V1。由此可根據(jù)V2/V1值判斷待測線路的短路狀況。

圖2 線路短路狀況測試示意圖

2 裝置和測試方法

設(shè)計(jì)的裝置和測試方法結(jié)合圖3進(jìn)行說明。圖中L1、L2，…，Ln表示動車上待測試的n根線纜，設(shè)備1和設(shè)備2為測試設(shè)備。設(shè)備1和設(shè)備2硬件完全相同，工作時需通過設(shè)備的軟件程序?qū)⑵渲幸慌_設(shè)置為測試主機(jī)（后文簡稱主機(jī)），另一臺設(shè)置為測試從機(jī)（后文簡稱從機(jī)），后文敘述中將設(shè)備1通過軟件設(shè)置為主機(jī)，設(shè)備2通過軟件設(shè)置為從機(jī)。

測試設(shè)備主要包括：測控核心、直流電源、電阻、繼電器、匯流母線和接線端口。測控核心包括CPU、繼電器控制驅(qū)動電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、通信模塊；R1和R3為兩個低阻值電阻，R2和R4為兩個高阻值電阻；Ka、Kb、Kc為單刀單擲常開繼電器，K1、K2…Km為雙刀雙擲繼電器；匯流母線有三條，分別為M1、M2和M3；接線端口有兩類，一個接地端口，其余為待測試線纜接入口。為了便于敘述，設(shè)備2相應(yīng)的字母和數(shù)字編號均加撇表示。

具體的測量方法如下：

將待測試線纜兩端所連的插頭分別插到設(shè)備1和設(shè)備2，設(shè)備1和設(shè)備2的接地端口接到動車車體。

設(shè)置設(shè)備1為主機(jī)，設(shè)置設(shè)備2為從機(jī)，主機(jī)建立無線通信主站，從機(jī)連接到主機(jī)。

線纜測試。在該步，以測試L1、L2為例敘述具體的測試步驟。

（1）測試L1（先測短路情況，后測導(dǎo)通電阻）：

圖3 測試設(shè)備和測試接線示意圖

（2）測試L2（先測導(dǎo)通電阻，后測短路情況）：

至此，完成了線纜L1和L2的測試，后續(xù)測試與此類似。

測試方法的優(yōu)點(diǎn)如下：

1）兩根線纜共用一個雙刀雙擲繼電器，采用3匯流母線方法，可以有效減少使用繼電器的數(shù)量，降低成本，縮小設(shè)備體積；同時一次切換出來兩根線纜，減少了繼電器動作次數(shù)，測試速度較快。

2）測試線纜短路或?qū)娮钑r，在控制匯流母線接地繼電器時自動切換電源與母線之間串入的電阻，自動改變串入的電阻值，在使用較少繼電器情況下保證了測試結(jié)果的精度。

3）測試一對線纜時，首先測第1根線纜的短路情況，然后測第1根線纜的導(dǎo)通電阻值，然后再測第二根線纜的導(dǎo)通電阻值，最后測第二根線纜的短路情況，減少了繼電器的切換次數(shù)，提高了測試速度。

主要硬件電路如下：

CPU采用STM32F103 ARM微控制器，該系列芯片是意法半導(dǎo)體（ST）公司出品，其內(nèi)核是Cortex-M3。片上具有256KB Flash，48KB RAM，12位的ADC，工作頻率72MHz，CPU核心板同時具有TF存儲卡接口，在設(shè)計(jì)中擴(kuò)展8G存儲卡，用于存儲線纜測試信息。CPU核心板卡如圖4所示。

顯示器采用HMI 800×480 帶觸摸串口顯示屏。

串口HMI 就是設(shè)備封裝好HMI 的底層功能以后，通過串口（USART 232）與用戶MCU 進(jìn)行交互，比如MCU 可以隨時通過USART 發(fā)指令通知設(shè)備切換某個頁面或者改變某個組件的屬性。設(shè)備也可以隨時通過USART 通知用戶MCU 操作者目前觸摸了頁面上的某個組件或者設(shè)備當(dāng)前進(jìn)入了某個頁面，如圖5所示。

圖4 CPU核心板

圖5 顯示器界面

WiFi無線通信模塊選擇ESP8266模塊，ESP8266 為目前比較流行的無線WiFi 遠(yuǎn)程控制模塊。它可以自己設(shè)置為一個WiFi 熱點(diǎn)，然后通過手機(jī)、平板電腦就可以對其進(jìn)行相應(yīng)數(shù)據(jù)傳輸，遠(yuǎn)程控制等。它還可以作為客戶端與已知WiFi 路由器設(shè)備進(jìn)行連接，此時在電腦上可以建立服務(wù)器對其進(jìn)行數(shù)據(jù)控制。ESP8266 完全脫離網(wǎng)線的束縛，由于它的方便性，目前已廣泛應(yīng)用于各無線控制領(lǐng)域，智能家居等開發(fā)項(xiàng)目上。ESP8266模塊如圖6所示，在本設(shè)計(jì)中通過串口實(shí)現(xiàn)ARM和ESP8266模塊的通信。

3 結(jié)束語

本文利用嵌入式技術(shù)和無線通信技術(shù)，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了

圖6 ESP8266模塊

一種手持式動車組線纜自動導(dǎo)通測試方法和裝置，可以靈活方便地用于動車上線纜的導(dǎo)通測試工作，測試線纜的導(dǎo)通電阻值以及與其他線纜間有無短路發(fā)生。接線方便，測試效率高，設(shè)備成本低，能有效節(jié)省人工成本。

[1]蘇建軍,鄭永豐,于功敬,等.便攜式電纜測試儀的設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)測量與控制,2006,14(11):1585-1588.

[2]詹文田,楊海軍,張洪月.動車組線纜自動導(dǎo)通測試方法研究[J].黑龍江科技信息,2016(8):110-111.

[3] 張洪月.基于分布式結(jié)構(gòu)的動車組線纜自動測試[J].電子世界,2017(6):99-99.

2017-08-19）