基于PXI通用總線技術的車載ATP測試平臺技術

敖 奇，謝再盛

(北京全路通信信號研究設計院集團有限公司，北京 100070)

車載列車自動防護設備（簡稱車載ATP），是一種適用于高速鐵路、普速鐵路、地鐵等多種運營場景的車載列車運行控制設備。該設備通過獲取列車數據、行車許可和線路數據等信息實時計算目標—距離曲線，并依據曲線對列車超速進行自動防護。

作為保障行車安全、高效的關鍵設備，車載ATP產品的測試尤為重要。目前，行業內對于該產品的測試方式主要有兩種。

1）針對設備各模塊功能采用通用儀表并搭建專用測試電路，上位機通過GPIB總線與通用儀表建立通信，進行測試管理。由于車載ATP設備接口種類復雜，數量眾多，通用儀表的擴展能力較差，無法滿足并行測試要求，如果增加儀表又會帶來測試成本增加。同時，測試程序基于GPIB總線相關協議開發，代碼復用困難，不宜維護。

2）針對設備接口功能，采用單片機結合外圍功能電路的方式，通過嵌入式開發滿足車載ATP設備各接口的硬件，再通過上位機實現測試管理和數據分析。此種方式雖然解決了通用儀表不易擴展和資源利用率差等問題，但由于需要考慮車載ATP設備各接口性能和測試通用性要求，對于硬件和嵌入式程序開發要求較高。而對于車載ATP而言，由于不同線路需求不同，設備更新升級頻繁，硬件和軟件的維護成本也較高。

所以，需要開發一種硬件便于擴展、軟件易于開發維護的測試平臺。提高測試產品開發效率，將開發焦點集中于測試邏輯和案例仿真本身。

基于此思路，通過反復技術驗證和大量相關行業應用調研，項目組開發出基于PXI通用總線技術的車載ATP測試平臺。該方案主機基于PXI總線技術，由一臺總線控制器驅動不同功能板卡，能夠覆蓋車載ATP所有接口類型的仿真和分析；接口采用海量互聯技術通過通用接收模塊和適配箱實現主機與被測產品的接口匹配。軟件基于Labview開發工具，實現各板卡驅動的調用、測試序列生成、測試響應分析和數據結果管理。該測試平臺優點如下。

1）控制器和功能板卡功能單元獨立，使得整個測試平臺的邏輯控制部分和功能實現部分邊界清晰，便于硬件管理維護。

2）各功能板卡通過PXI總線驅動，能實現信號的精確時鐘同步和測試序列管理。

3）主機部分和接口適配部分獨立，簡化了硬件開發和升級過程。

4）通過Labview圖形化開發工具，使程序易于開發、維護。

1 測試平臺硬件構成

測試平臺硬件由測試主機、通用接收模塊、適配箱3部分組成，如圖1所示。

圖1 測試平臺組成Fig.1 Composition of test platform

測試主機由一臺兼容PXI和PXIe模塊的機箱，一臺總線控制器（含Windows/RT操作系統）、一塊數字IO板卡（DIO）、一塊模擬IO板卡（AIO）、一塊RS-422通信板卡、一塊CAN通信板卡、一塊Profibus通信板卡、一塊MVB通信板卡、一塊信號發生器板卡、一塊數字脈沖板卡、一塊以太網板卡、一塊萬用表板卡、一塊示波器板卡和一塊繼電器板卡組成，系統結構如圖2所示。

圖2 測試主機系統結構Fig.2 Test host system structure

通用接收模塊用于實現測試主機資源的海量互聯轉換，將不同硬件接口一次性轉換為通用、穩定的連接模條，最后通過適配箱與車載ATP連接。

適配箱用于接收模塊與不同被測設備接口間匹配、轉換。

2 測試平臺軟件構成

測試平臺軟件運行于Windows/RT操作系統內，通過Labview實現，軟件架構分為邏輯控制層、驅動運行層和數據分析層。具體結構如圖3所示。

圖3 測試軟件架構Fig.3 Test software architecture

1）邏輯控制層

邏輯控制層實現測試序列管理、測試命令下發、人機交互顯示。通過手動或自動方式觸發指定測試序列，下發各運行命令至驅動層各引擎模塊，響應處理上傳狀態及錯誤信息。

2）驅動運行層

驅動運行層根據接收的工作命令，啟動各相關引擎開始工作，各引擎通過獨立或組合方式實現具體測試內容。并將數據實時傳遞數據分析層，將狀態和故障信息反饋控制引擎。

3）數據分析層

數據分析層將接收到的運行層數據解析，完成測試判據和測試狀態上傳控制層。

3 車載ATP部分功能測試原理

1） 模擬輸入輸出（其他IO功能與此測試方法相同）

測試平臺通過CAN通信板卡控制車載ATP產生模擬輸出，利用AIO板卡采集車載ATP模擬信號幅值、相位、頻率信息，通過軟件判斷發送的控制命令與采集信號是否相同來判斷車載ATP模擬輸出功能是否正常。測試平臺利用AIO板卡輸出指定幅值、相位、頻率信號至ATP，ATP將接收到的信號處理結果由CAN通信接口傳出，測試平臺通過CAN通信板卡接收信息，通過軟件判斷接收信息與發送信號是否相同來判斷模擬采集功能是否正常。

2） MVB測試（其他通信功能與此測試方法相同）

測試平臺通過MVB通信板卡將指定大小的隨機數據包按指定周期發送至車載ATP接收端口，ATP將收到的數據校驗加密后通過發送端口回傳至測試平臺接收端口。測試平臺通過軟件判斷數據正確率和延時來確定車載ATP的MVB功能是否正常。

3） 軌道電路信號接收測試

測試平臺通過信號發生器板卡生成任意可調的軌道電路信號，車載ATP將接收到的信號處理結果由RS-422通信接口傳出，測試平臺通過RS-422通信板卡接收信息，通過軟件改變信號特征測試車載ATP分辨和響應指標。

4 總結

車載ATP測試平臺通過采用標準總線平臺技術，模塊化軟件開發技術，海量互聯接口技術，構建了易于擴展的產品硬件功能測試平臺，為實現定制測試管理、產品出廠檢驗、故障信息收集等方面提供了技術支撐。