CTCS3-300T车载ATP设备测试系统方案探讨

高忠利

(北京全路通信信号研究设计院集团有限公司，北京 100070)

1 概述

截止2020 年9 月份，在国内15 个铁路局共30 个段里配属CTCS3-300T 型车载ATP 设备的动车组已达1179 列，市场份额巨大。

根据规程，动车组在高级修期间会将超出生命周期的车载设备单元模块替换下车，这些替换下来的设备可用于测试环境搭建。

同时根据铁总[2016]57 号文件第三十二条要求：“列控车载设备的备品备件应定期进行检测，确保状态良好”，应定期定量对车载设备的备品备件（包括返修件）进行上电检测、简单启机功能模拟和拷机测试，确认设备状态性能。

综合上述现状和需求，利用超生命周期的替换件搭建一种基于CTCS3-300T 型ATP 车载设备的测试系统具有很强的必要性和经济性，也具有广阔的市场前景。

2 测试系统需求

系统功能需求如下。

1) 支持ATP 单元模块独立上电或系统整机上电运行。设置整机的电源开关和各模块独立的电源接口；系统上电后可进行状态自检及制动测试；系统正常运行后可以进入C2 等级下部分（PS）、目视（OS）、调车（SH）等运行模式。

2) 模拟必须的车辆信号（包括：休眠、激活、前向、后向、制动反馈等），并配置相应的信号开关及灯显。

3) 将整机电源、车辆信号模拟设备等柜外设备集成到独立的测试台里。

4) 调整机柜构造及设备安装方式，实现单元模块的便捷快速拆装功能。

5) 测试台和机柜间的电缆使用航插接口，连接简易，方便维护。

6) 信号开关、灯显及柜间电缆接口考虑了一定的可扩展性，可用于后续产品升级。

3 测试系统方案

本方案将系统分为测试机柜、测试台、柜间电缆、CAU 天线支架等部分。

测试机柜预装总线电缆以及设备单元模块，单元模块可以使用备品备件，或者高级修替换件。测试台集成了DMI 人机界面交互单元、总电源、车辆模拟信号箱、模拟接口信号按钮及灯位显示等功能。柜间电缆提供测试机柜到测试台之间的设备连接，包括MVB 总线、D 电缆、供电电缆、列车接口信号电缆等。CAU 天线支架用于天线单元的安置（CAU 有一定的电磁辐射性，需远离人员安置）。

测试系统示意如图1 所示。

3.1 接口方案设计

ATP 和车辆接口的可选方式有：总线接口、继电器接口。

三型车接口方式：总线接口涉及车辆CCU 控制逻辑，现场实施难度大，成本高。

二型车接口方式：继电器接口，使用110 V 电源通过接口信号开关和继电器动作输出到ATP 内部的方式来模拟车辆信号，可靠性以及可控性更高。

各车型CTCS3-300T 车载设备使用的主要单元模块一样，除极个别模块（如BCT）外，本系统都可以使用。

图1 测试系统示意图Fig.1 Schematic diagram of test system

基于以上所述，综合经济成本、施工难度等要求，选择使用继电器接口方案。继电器控制箱采用魏德米勒公司生产的DRM570110LT 继电器，驱动电压为110 V，开关导通最大电流5 A、最大电压250 V，符合既有CTCS3-300T 相关参数标准。该设备用于模拟列车继电器接口，将列车的接口信息发送给ATP 机柜处理。继电器控制箱如图2 所示。

图2 继电器控制箱Fig.2 Control box of the relay

测试机柜及测试台之间，相关连线十分复杂，如总线、D 电缆、供电电缆、列车接口信号电缆等。为便于维护，因此需优化设计柜间电缆的连接方式，以便于测试机柜与测试台间的位置调整，同时有利于测试系统随空间的变化而调整。

3.2 测试台结构设计

CTCS-300T 车载ATP 设备主机柜安装于动车组1 车或8 车，而人机交互（DMI）单元及部分系统电源开关安装于驾驶室内，两者相隔一定距离，同时考虑应答器传输子系统（BTM）单元及车底相关设备安装较为离散。为了节省空间，需研究设计一款新型测试台，同时集成DMI、BTM 单元、车底设备、系统电源开关等设备。

ATP 系统测试台主要由柜体、直流稳压电源、继电器控制箱、DMI 显示屏、按钮及指示灯、空开等组成，实现为300T 车载柜提供电源、信号反馈、操作输入界面等功能。

测试台如图3 所示。

3.3 接口模拟信号设计

为实现ATP 设备正常启动的工作条件，在车下无法获得车辆提供的列车接口相关信号，包括激活、前后向、休眠、牵引、制动反馈信号等，需设计车辆模拟信号产生装置，以达到ATP 系统正常启动目的。

图3 测试台Fig.3 Test desk

车辆信号模拟通过测试系统实现制动反馈和激活、前向等信号模拟的功能，并加装LED 指示灯，分别用于显示激活信号、前向信号、常用制动施加、常用制动反馈、紧急制动施加、紧急制动反馈。供电部分由恒流恒压开关电源通过万可端子排转接实现对机柜、继电器、LED 状态显示灯的供电。

其中，万可端子排接直流恒压恒流电源110 V电源正电、负电，测试系统通过激活和前向按钮可以分别对激活和前向继电器供电,实现激活和前向信号模拟；机柜常用制动经测试系统万可端子排供电驱动常用制动继电器，经常用制动反馈继电器反馈给ATP 机柜，实现常用制动信号的模拟；机柜紧急制动经测试系统万可端子排供电驱动紧急制动继电器，经紧急制动反馈继电器反馈给ATP 机柜，实现紧急制动信号的模拟。另外，通过控制模拟信号回路的开关，可以模拟对应车辆接口信号故障时的场景。

测试系统内的6 个继电器和6 片端子片安装在机柜的左下侧导轨上，其内部端子片和继电器之间，端子片、继电器和机柜之间接线采用单芯线进行连接。其中LED 显示灯和开关按钮安装操作台上，与继电器和端子片之间的接线采用16 芯电缆通过航插进行连接，其中线缆分为两部分，两部分通过航插连接，便于拆卸。

3.4 测试机柜设计

ATP 测试机柜基于最新二型车载ATP 机柜进行改制而成，为方便系统上电运行，采用单系配置。柜内布置一套完整的机柜线缆，加装所需模块后就可以满足运行条件。为方便模块随时插拔，在原来300T上固定黑盒模块的位置用支柱代替螺钉。上电时，可以只加装一系、也可以同时加装A/B 两系。

其中：cs为单次维修活动的基本费用，cd为单部件单位时间的风险损失费用，cl为小修费用，cAn_A(cAn_M)和cBn_A(cBn_M)分别为团队A和B的单位AC(MC)的PM费用，cAf_A(cAf_M)和cBf_A(cBf_M)分别为团队A和B的单位AC(MC)的CM费用，cAr_A(cAr_M)和cBr_A(cBr_M)分别为团队A和B的单位AC(MC)的替换费用。

测试机柜现场实物如图4 所示。

图4 测试机柜Fig.4 Test cabinet

4 功能升级方向探讨

本测试系统的接口和功能还具有一定的扩展性。比如测试台的接口信号电缆、灯显、测试台内部安装空间等都做了预留。

在本测试系统的硬件平台上拓展更多应用场景和功能，可以考虑以下几个方向。

1) 增加应答器滑轨。应答器在CAU 天线下通过后，可验证BTM 子系统的应答器报文接收功能；有了应答器提供的行车许可，C2 等级下系统运行模式可增加完全（FS）模式。

2) 增加轨道电路发码环线。使用便携式轨道电路发码器，通过一根导线即可模拟轨道电路发码，验证TCR 子系统轨道电路接收功能；收码后，C2等级下系统运行模式可增加机信（CS）模式。

3) 增加速度接口模拟信号。通过程序软件模拟速度信息（甚至线路数据），通过MVB 总线传送到系统里。可在模拟的动态情况下测试模块的应用软件烧写是否正确。

在增加上述功能后，响应的培训及测试场景也会增加。

5 结论

主要优点如下。

1) 硬件拷机和故障处理

可用于新品备件定期拷机、返修件维修结果验证、故障件的故障复现和验证等，有效提升用户状态修和故障修的水平。

2) 软件烧写和参数读取

可用于备件程序预写，有效节省在动车上的故障处理时间；满足用户线下锻炼数据查看和数据下载的能力。

3) 培训

结合本测试平台，用户可以进行300T 系统的实物培训，包括故障模拟考试、维护作业水平测试等。

4) 经济性和市场前景

本测试平台方案简便易行，充分考虑经济性，目前已在多个铁路局站段取得订单，市场前景广阔。