车载ATP测试系统设计

代 萌

（上海铁路通信有限公司，上海 200071）

车载ATP测试系统设计

代 萌

（上海铁路通信有限公司，上海 200071）

介绍一种基于开放的标准功能接口的车载自动防护系统测试方案,并通过测试序列的实例说明该系统在CTCS-2环境下支持的应用对象。

ATP测试方案；测试序列；设计

1 概述

车载自动防护（ATP）设备是列控系统的重要组成部分，多年来在我国客运专线与高速铁路中得到大量应用，已经属于成熟设备。但是从对设备测试的角度来看，目前针对车载ATP的测试环境比较单一，并且多以研发条件为主。为了提高车载ATP设备在产品开发、系统验证、生产制造以及现场维护的综合业务质量,有必要将车载ATP系统的测试需求进行归纳,设计一套相对简单并且基本功能完善的测试系统方案。为此，本文以总线式车载ATP设备为例，详细分析设备对外功能接口,并以此为基础提出一种基于开放式标准电气功能接口的测试方案。

我国现行应用的车载ATP系统在CTCS信号制式下分为CTCS-2与CTCS-3两个等级，其中应用于CTCS-3等级的ATP设备同样适用于CTCS-2系统，同时考虑到大部分测试环境不具备GSM-R网络接入的条件或权限，因此本文以CTCS-2环境为测试条件，举例介绍了方案支持的测试序列，反映其所能满足的应用需求。

2 系统功能接口

从系统功能上划分，可以将完整的车载ATP系统分为车载安全逻辑控制（VCU）、应答器信息接收（BTM）、轨道电路信息接收（TCR）、测速测距（SDU）、人机界面（DMI）、列车接口（TIU）、司法记录（JRU）以及GSM-R无线通信（RTU）等模块。对应从核心功能和硬件平台的测试角度出发，可以梳理出主要接口包括：应答器信息接口、轨道电路信息接口、速度信息接口、列车接口、GSM-R无线接口和DMI接口。测试时，将DMI接口作为测试外部环境，由测试员模拟司机操作通过实物进行操作，同时在CTCS-2环境下无线功能也暂不考虑。以下是本文涉及的其他功能接口方案。2.1 应答器信息接口

应答器信息接口采用实物应答器增加报文控制的方案，在应答器信息的无线传输方面采用车载天线和应答器实物：一来测试范围可以尽量包含待测系统的实物设备，二来应答器信息的无线链路为标准接口，可以避免其他方案带来的针对不同“ATP-车载BTM-车载天线”内部协议产生多次开发的需求。

为了避免建设方案复杂，设计一个软件虚拟的中间接口代替列控中心/LEU，其主要功能是从测试系统的脚本文件中读取应答器报文，并仅按照测试逻辑的要求以及报文编码规范传递给应答器，以达到测试目的。

模拟列车在线路运行通过应答器的场景时，车载天线与应答器作用的时间窗口与列车速度成反比关系，对应ATP系统收到的循环报文长度不同，因此在实现该接口时，分别根据对列车位置的计算和当前速度信息来控制报文传输的启动以及传输时间。

该接口在具体实施时需要特殊注意一点，由于最终信息传递是通过实物应答器与车载天线完成的，因此在实际进行实验时需要考虑对天线的电磁辐射防护，本文设计考虑将车载天线与应答器安装在封闭式机柜中以实现防护。

2.2 轨道电路信息接口

轨道电路信息有以下3种方式。

1）以实物轨道电路移频发送器为基础进行设计，在此方案中移频信号对ATP的物理接口可以通过在发送器的输出端口进行分压实现，在调整适用后，再并联一路简易环形天线模拟钢轨，此时轨道移频输出信息通过空中接口耦合至车载接收天线。该方案的核心任务在于测试主系统需提供对轨道电路发送器的通信接口，以输入载频和编码信息。

2）采用轨道电路发码箱，该方案一般需要人工设置其发码条件，可以满足一般情况下系统的静态测试要求，并且最为便利；但是对于要求随线路数据变化的动态测试任务，则可操作性不强。

3）采用标准信号发生器仪表，由于轨道移频码调制和编码方式简单，均可参照开放的通用技术规范实施，因此该方案适用于各种环境。

在绝大部分测试场景下，只要不是针对轨道电路信息接口的专项研究型测试，以上3种方案，均可以直接将调试分压后的信号直接接入车载ATP的轨道电路读取器中，这样可以最大限度的简化测试环境，达到实用的目的。

2.3 速度信息接口

速度信息接口不采用实物速度传感器或者雷达的模拟方案，这主要是因为在非列车实际行驶的条件下，现行通用的针对传感器接口的模拟技术，如速度传动台等，一般存在速度失真、无法高速运行等局限性，并且一般情况下体积庞大，不利于实际测试环境的建设。

考虑到速度信号本身较为简单，一般情况下均为速度/频率相关的脉冲信号，易于实现，所以本方案在测试系统中集成多路模拟速度信号，以提供速度数值和方向信息，具体模拟参照以下速传模型实施：假设速度传感器包含两个独立的通道R、S，均输出方波信号。列车的运行方向由R、S通道的相位差来决定。理想情况下，当齿轮顺时针转动时，R、S通道间相位差为90°，则车行方向为向前行驶；如果R、S通道间相位差为-90°，则车行方向为向后行驶。假设转速计输出脉冲频率为f，每分钟的转速为n，车轮每转一圈的脉冲数为p，则：f=p×n/60。

2.4 列车接口

本方案设计提供继电器和车辆MVB总线两种列车接口。其中总线接口按照标准的车辆MVB协议实施，并可以采用市场上成熟的通信模块实现。采用继电器接口设计，则包括以下电平接口：1）驾驶室激活；2）方向，含前向和后向两路接口；3）常用制动反馈；4）牵引切除反馈；5）睡眠信号；6）全常用制动；7）4级常用制动；8）1级常用制动；9）切牵引信号；10）过分相信号；11）紧急制动，其中含EB1、EB2两路紧急制动接口；12）冗余制动；13）制动反馈；14）旁路接口。根据ATP设备适配车型的不同，这些继电接口信号可按照实际设备的需求选择性接入。

3 系统框图

按照上述各功能接口的设计方案,测试系统如图1所示。

图1 系统原理框图

测试系统中除了上述各功能接口外，同时提供线路数据存储与人工操作功能，并根据测试实际需求设计驱动与调度软件模块，以完成系统整体功能。测试驱动调度模块与各功能接口的交互信息如图2所示。

The paper introduces a testing system for onboard ATP equipment based on the public standard function interface, and shows the applications of the system in СTСS-2 environment through the testing sequence cases.

ATP; testing solution; testing sequence

10.3969/j.issn.1673-4440.2015.01.005