地鐵車輛控制系統電氣柜自動測試系統設計

周曼冬

摘 要：隨著經濟與社會的快速發展，地鐵交通近年來在我國實現了較為長足的發展，而對于地鐵車輛運行的安全來說，電器柜的可靠性在其中發揮了重要作用，為此本文就地鐵車輛控制系統電氣柜自動測試系統設計展開了具體研究，希望這一研究能夠為地鐵車輛控制系統電氣柜測試提供高效可靠的解決方案。

關鍵詞：地鐵車輛控制系統；電氣柜；自動測試

中圖分類號：U231 文獻標識碼：A

作為具有高效、快捷、節能以及節省土地和減少噪聲的交通工具，地鐵本身與我國資源節約型、環境友好型社會的創建有著較高的契合性，而隨著經濟發展與國內地鐵技術的成熟，我國地鐵交通正處于繁榮的發展時期。對于地鐵車輛來說，地鐵車輛控制系統本身屬于其正常運行的控制器，而如果這一控制器出現問題，地鐵就很容易出現制動失效、車門位置不匹配等安全性問題，為了避免這一問題出現，本文就地鐵車輛控制系統電氣柜自動測試系統設計展開具體研究。

1.系統總體設計

1.1 系統總體設計目標

為了保證本文研究的地鐵車輛控制系統電氣柜自動測試系統較好滿足使用需求，本文為該系統設計了適應地鐵控制系統不同規格電氣柜的測試任務、能確定被測電氣柜是否合格、對于不合格的電氣柜需進行故障定位三方面目標。

1.2 系統總體設計方案

本文研究的地鐵車輛控制系統電氣柜自動測試系統分為系統層、管理層和測試層，而為了保證被測電氣柜的故障的較好確定，系統層需要負責被測電氣柜的設計清單分析，測試層負責具體測試與相應數據采集，而系統層進行采集結果與期望輸出結果的對比，表1對系統層、管理層和測試層的設備與功能進行了詳細表述，而圖1對系統的整體設計方案進行了直觀展示。

2.系統硬件設計

為了較好地完成本文就地鐵車輛控制系統電氣柜自動測試系統設計展開的研究，我們需要明確這一系統的硬件設計，本文將這一硬件設計分為系統通信設計、系統測試電源管理設計、采集輸出板卡設計、電氣采集控制箱設計底板設計、通信控制板卡設計、電源管理板卡設計6個部分。

2.1 系統通信設計

對于本文研究的地鐵車輛控制系統電氣柜自動測試系統的通信方案設計來說，系統層和管理層的通信方式、管理層和測試層的通信方式是這一設計的主要內容。在系統層和管理層的通信方式設計中，選擇了組建通信總線的設計方法，這一設計方法能夠較好地滿足系統層和管理層通信頻率高、數據大以及較高通信質量要求的需求；而在管理層和測試層的通信方式設計中，則選擇了RS485用于兩層次之間的通信，之所以選擇RS485，主要是因為其具備較為優秀的抗干擾能力與可靠性。

2.2 系統測試電源管理設計

在系統測試電源管理方案設計中，本文確定了使用DC24V進行地線導通測試、進線端導通測試、普通點導通測試的設計，而在邏輯功能測試的測試電源選擇中，則為其準備了視被測電氣柜工作電壓而定的設計。

2.3 采集輸出板卡設計

在本文研究的采集輸出板卡設計中，本文選擇了MSP430系統單片機作為主控芯片，這一單片機本身具備體積小、功耗低、開發簡易、易于擴展等優點，能夠較好地滿足本文研究系統的功能需求。在完成芯片的選擇中，我們還需要展開采集輸出板卡、采集輸出板卡最小系統、采集輸出板卡端口復用電路、釆集輸出板卡地址識別電路等內容的設計，介于篇幅原因本文只對采集輸出板卡整體設計進行簡單描述。在采集輸出板卡整體設計中，本文選擇了MSP430F149的單板控制系統，通過將這一系統與測試電壓輸出和采集回路、地址識別電路、RS485通信電路、電源轉換電路的連接，我們就能夠完成這一部分的簡單設計。

2.4 電氣采集控制箱設計底板設計

在電氣采集控制箱設計底板設計中，為了較好地實現10塊采集輸出板卡和1塊通信控制板卡的控制，本文為其設計了一種11卡槽的底板，而將這一底板與板卡的通信與電源進行聯系，我們就完成了這一部分內容的設計。

2.5 通信控制板卡的設計

在本文研究系統的通信控制板卡的設計中，這一設計需要實現通信轉發與箱體的測試電源進行管理，而為了實現這一目標本文選擇了TMS320LF2407這一面向控制領域的特殊芯片，而通過這一芯片具備的強大存儲空間、較低功耗、較高執行速度、可擴展的外部存儲器、先進的總線結構，這一通信控制板卡的設計就將實現更好地展開。對于通信控制板卡這一環節的設計來說，在確定主控芯片后，其本身還包括著通信控制板卡整體設計、最小系統設計、串行口通信電路設計、CAN總線通信電路設計等內容，介于篇幅原因本文只對通信控制板卡整體設計進行簡單論述。在具體的通信控制板卡整體設計中，這一設計需要基于TMS320LF2407單板控制系統展開，而通過這一系統進行電源轉換電路、CAN通信電路、RS485通信電路、地址識別電路、110V/24V測試電源通斷管理電路的控制就是這一設計的基本思路。

2.6 電源管理板卡的設計

在本文研究系統的電源管理板卡的設計中，這一設計仍舊需要以TMS320LF2407芯片為根本展開。在這一電源管理板卡的整體設計中，其本身與通信控制板卡總體設計相似，而測試電源檢測電路的設計是這一設計的中心環節。在測試電源檢測電路設計中，這一設計主要包括正常測試電壓范圍確定、電壓測量方法、測試電壓檢測的電路設計、檢測原理、比較器芯片、確定分壓電阻等內容，這其中本文確定了DC23V到DC25V之間的正常測試電壓范圍。

3.系統軟件設計

3.1 系統工作流程

在系統軟件的工作流程設計中，本文確定了上電初始化、確定測試指令、發送控制指令、根據指令輸送測試電源、解析并轉發控制指令、根據指令輸入測試電壓、釆集測試響應、上傳釆集結果、分析采集結果并確認故障、發送結束指令這一具體的工作流程。

3.2 系統通信協議制定

在系統通信協議制定中，本文確定了8個字節為一傾指令信息的通信格式，這一通信格式包含頓頭、通信類型、通信設備的ID、通信校驗字節以及頓尾等內容。而在系統通信流程設計中，筆者確定了系統自檢、測試類型下達、測試節點上電信息下達、真值表下達、測試前自檢指令下達、閉合指令下達、閉合查詢指令下達、測試結果查詢指令下達、停止指令下達、故障停止指令下達的測試流程。

3.3 系統層設備程序設計

在系統層設備程序設中，本文確定了上位機應用軟件負責系統管理、界面開發、邏輯處理模塊、邏輯測試、通信模塊、數據庫管理模塊的軟件功能。

結論

在本文就地鐵車輛控制系統電氣柜自動測試系統設計展開的研究中，筆者簡單論述了這一系統總體設計、硬件設計以及軟件設計，雖然軟件設計部分受限于篇幅原因內容有限，但還是希望本文研究能夠為相關業界人士帶來一定啟發。

參考文獻

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