应答器传输模块生产测试系统的设计与实现

郭小龙 刘国旭

沈阳铁路信号有限责任公司 辽宁 沈阳 110025

引言

应答器传输系统由车载设备和地面设备两部分组成，车载设备包括：应答器传输模块（BTM）和天线单元（CAU），地面设备包括：应答器和地面电子单元（LEU）。

安装在轨道中央的应答器自身不需要外加电源，在列车运行期间，车载BTM 通过天线单元不停地向地面辐射能量，应答器接收天线单元辐射的功率而工作，将内部的编码信息或LEU的编码信息（仅限有源应答器）发送给BTM，BTM 将接收到的数据信息发送给车载控制核心单元。

目前，通信自主化BTM在生产测试时只根据BTM记录板的运行记录进行设备异常分析，缺乏对“B”接口通信数据的实时监测，不能实时测试BTM的工作状态，无法形成闭环测试。为保证BTM设备批量生产时生产质量的管控、产品功能满足要求，设计适用于测试需求的BTM主机生产测试系统，将MVB通信总线作为仿真交互的数据通道，从而使测试软件与BTM实现互联，实现 BTM “B接口”通信数据实时监测，实时解析判断BTM的工作状态，实现BTM设备整机生产测试。

1 测试系统原理及结构

BTM与CTCS3-300T车载ATP主机控制单元之间通过MVB接口进行通信，其接口称为“B”接口。

测试系统通过模拟车载主机控制单元，将MVB通信总线作为仿真交互的数据通道，从而使系统与BTM实现互联，达到动态仿真的目标，通过实时解析“B”接口通信数据，来判断BTM的工作状态，实现BTM的测试。

系统结构如图1所示，BTM主机、天线单元、工业计算机、接口适配器、直流稳压电源、控制器、可控应答器等共同构成测试系统。接口适配器（MVB卡）安装在工业计算机内，完成工业计算机与BTM主机之间的接口转换，被测BTM经D电缆与天线单元连接，可控应答器与控制器相连，置于天线单元的上方，控制器经USB接口与工业计算机连接。

图1 测试系统整体结构

工业计算机内设计车载主机模拟软件（模拟ATP）和BCU控制软件[1]：①车载主机软件负责测试系统的主控工作，与BTM主机进行通信。通过实时解析BTM主机的通信端口数据，解析当前BTM的工作状态、应答器报文等，并将应答器报文信息反馈给BCU，由BCU模块比对发收报文的一致性。②BCU控制软件负责应答器报文的写入、比对。软件通过控制器（BCU）激活可控应答器（Balise）发送FSK信号，天线单元接收该信号后经D电缆传输给BTM主机，BTM主机将处理后的应答器报文信息及状态等发送给车载主机，BCU模块接收车载主机软件反馈的应答器报文数据，形成闭环测试。

2 测试系统软件设计

CTCS3-300T列控车载设备采用MVB总线为基础，一主多从的总线结构，系统中的各个单元采用主从方式点对点通信，在主站和从站报文交互的过程中，从应用层面上，将主站和从站虚拟成若干个逻辑端口，实现主站、从站之间周期性的数据交互，此处BTM作为从设备，接收主站发送的命令消息，并向主站发送状态或报文消息[2]。

本文设计的车载主机软件用于模拟车载控制单元与BTM进

行通信及通信数据实时解析处理；BCU控制软件用于对控制器进行控制，激活可控应答器和SOCKET数据采集、对比。

2.1 车载主机软件设计

车载主机模拟软件负责整个系统的运行，用于模拟主站，将MVB通信总线作为仿真交互的数据通道，从而使软件与BTM实现互联，达到动态的仿真，实现“B”接口通信，与BTM进行数据交互。

车载主机模拟软件处理模块如图2所示：

图2 车载主机软件主要模块

车载主机软件主要包括：初始化MVB，根据界面设置的系统运行参数，对各个MVB端口组帧后，按照约束循环将车载主机发送帧发送给BTM，与BTM建立通信；实时接收BTM的发送帧，并对接收到的BTM发送帧进行CRC校验、实时解析，解析出接收到的应答器报文信息和BTM当前的工作状态。

向BTM主机发送的车载主机发送帧根据通信协议周期性发送，每次发送前对各个MVB端口重新对时、组帧后，把更新以后的发送帧发送至BTM，并将接收到BTM发送帧发送至车载主机形成完整的通信过程。

2.2 BCU模块设计

BCU模块主要负责应答器报文写入、可控应答器的激活和车载模拟软件反馈数据的采集和判断。

BCU模块通过主界面设置测试参数、选择生成应答器报文，然后等待写入控制器；应答器报文写入、激活线程根据最近的一个报文激活时间进行判断，在时间足够且控制器有空闲的情况下，将未写入区的报文写入控制器，同时将该报文转入已写入区；到达应答器报文激活时刻，应答器报文写入、激活线程向控制器发送激活命令，将该数据从已写入区转入已激活区[3]。SOCKET采集、比较线程接收车载主机模拟软件发送的SOCKET数据后，与激活区的数据比较，判断BCU模块发送的报文与车载主机模拟软件发送的SOCKET数据是否一致，形成应答器报文信息的环回比较。

BCU控制模块如图3所示：

图3 BCU控制模块

3 应用与结论

本文设计和实现的车载BTM生产测试系统，具有实时化、模块化、自动化等特点，测试系统操作简易，能够实时解析BTM的“B”接口通信数据，实现了收发报文的闭环测试，实现BTM工作状态的自动测试。可以严格的筛选出工作状态异常的BTM，提高了生产测试效率，提升了BTM产品出厂的质量管控。

未来，可根据BTM生产测试需求进行测试系统功能扩展，增加不同通信总线（CAN，422）下的BTM测试。