應答器生產測試系統的設計與實現

趙偉宏+閆熠+肖茂波

摘 要：文章基于SUBSET 085的標準要求，設計研制了一種應答器生產過程中的測試系統，該系統將測試設備與自動測試軟件有機結合，快速完成應答器性能指標的全面測試工作。實際應用表明，該系統結構可靠，易擴展，在很大的程度上提高了應答器生產過程中的測試效率。

關鍵詞：應答器；測試系統；SUBSET 085

1 概述

應答器是一種基于點式信息的安全傳輸系統，被廣泛的應用于高速鐵路和地鐵線路的線路參數、進路參數和臨時限速等信息的地-車信息傳遞，是高速鐵路和地鐵線路信號控制系統的重要組成部分。為實現車間生產測試的自動化，根據應答器的測試項目，研制開發出一套適應企業需要的應答器產品測試軟件。實現了自動生成測試流程、單步測試項提示信息、燒寫程序自動下載、測試記錄管理，自動生成電子記錄等。

2 測試原理及測試內容

應答器是一種基于電磁耦合原理實現數據交換和數據傳輸的設備，當列車接近應答器時，應答器得到來自天線單元磁場強度的不斷加強，當磁場強度大到足夠激活應答器時，應答器被激活，開始向上發送上行鏈路信號。

（1）應答器諧振測試是因為列車底部的BTM天線始終向下[1]發送27.095M射頻能量信號，用于激活應答器，所以應答器諧振在27.095M左右時應答器產生的感應電流最大，應答器現場運行狀態最好。

（2）應答器I/0特性測試主要是測試天線輻射不同的磁通量時，環繞應答器基準區域線圈中產生的感應電流的大小。當天線輻射到應答器基準區的總磁通量超過？準d1時，應答器被激活并以固定的傳輸方式開始工作。此時，來自應答器的磁場強度應高于電流IU1所代表的磁場強度。當天線輻射到應答器基準區的總磁通量超過？準d2時，此時，來自應答器的磁場強度[2]應高于電流IU2所代表的磁場強度。當天線輻射的磁通量增大時，應答器以飽和方式運行，上行鏈路的磁場強度大體恒定不變。具體參數如表1：

（3） 應答器接口測試主要是測試不同的接口性能，如接口A信號特性，接口C（LEU設備通信接口）信號特性。

（4） 應答器啟動時間測試是應答器接收到足夠強的能量信號時，開始啟動發送上行連續信號的時間小于150us。

3 測試系統的設計

根據測試原理及測試內容，并考慮到整個系統設計的思想和生產人員自動化測試便捷性，該系統的主要功能如下：

系統具有應答器頻點測試、啟動時間測試、IO測試、27M諧振測試、應答器報文讀寫測試、有源應答器功能測試等。

系統對LEU設備和應答器讀寫設備進行嚴格的時間控制，完成激勵信號的發出到測試數據采集的閉環處理。

系統具有對測試過程的數據進行分析，運算、處理、保存等功能，對實際測試結果與預期結果相比較發現測試對象是否正確，并生成相應的測試報告。

系統應嚴格按照測試計劃來進行，避免測試的隨意性，建立完善的任務調度功能。使用多線程技術，基于任務的同步與異步的通訊方式使系統達到并發同步的環境，并提高系統的容錯能力和自恢復能力。應具有可靠性，采用易于擴展的軟硬件配置，便于系統的維護和升級。

系統有硬件和軟件兩大部分組成。硬件是系統工作的基礎，主要完成對測試信號的生成、應答器上傳信號的采集、傳輸等。軟件是系統的核心，系統軟件主要實現儀表的控制、數據采集處理和計算等功能。

4 測試系統硬件環境

測試系統的硬件構成如圖1所示，由測試天線、功率計、矢量分析儀、信號發生器、濾波器等組成。

5 測試系統軟件設計

系統軟件模塊化是本測試系統軟件設計開發的思想，結合面向對象思想，系統采用模塊化的設計模式，使得整個軟件的功能模塊相對獨立，有利于系統軟件的擴展和維護并且也提高了軟件的可靠性和可復用性。系統軟件設計結構如圖，軟件以算法根本對硬件設備儀表進行實時控制和數據采集。利用強大的計算機處理能力和分析能力來實現對整個產品測試流程的自動化。

總體架構：

按照系統的功能要求，測試系統軟件設計包括用戶管理層、邏輯執行層和驅動層3個層次，如圖2所示，采用模塊化結構設計，每個模塊完成不同功能。

（1） 用戶管理層是組織好用戶界面與邏輯執行層之間的關系，用戶使用系統的唯一入口，首先用戶界面必須將系統中的一些相關信息進行展示，這些信息可能包括，用戶登錄、提示信息、權限管理、測試項目、參數設置等。并將通過使用者的操作指令下達到邏輯執行層。

（2） 邏輯執行層的功能是按照定制的算法執行應答器測試項目，通過控制具體儀器或者設備，完成測試所需的激勵信號，同時對返回的數據進行采集、處理、分析，并生成測試報告。

（3）驅動層即硬件測試環境中的儀器設備驅動，主要是將執行層的控制命令轉化為儀器設備可識別的指令通過總線傳遞給儀器設備，再將儀器的測試結果返回給執行層用于數據分析。

6 應用與結論

本文提出的應答器生產測試系統，能夠基于SUBSET-085的測試要求，自動完成應答器生產過程中的各種性能測試工作。該系統具有測試實時性、可靠性強、自動化程度高的特點，系統的使用有利于生產效率的提高，并為產品的質量提供了技術保障。同時測試過程和結果表明，系統運行穩定可靠。

參考文獻

[1]SUBSET-036-v241.FFFIS for Eurobalise[S].2007.

[2]SUBSET-085-v222.FFFIS for Eurobalise[S].2007.