地铁车辆控制系统电气柜自动测试系统设计

周曼冬

摘 要：随着经济与社会的快速发展，地铁交通近年来在我国实现了较为长足的发展，而对于地铁车辆运行的安全来说，电器柜的可靠性在其中发挥了重要作用，为此本文就地铁车辆控制系统电气柜自动测试系统设计展开了具体研究，希望这一研究能够为地铁车辆控制系统电气柜测试提供高效可靠的解决方案。

关键词：地铁车辆控制系统；电气柜；自动测试

中图分类号：U231 文献标识码：A

作为具有高效、快捷、节能以及节省土地和减少噪声的交通工具，地铁本身与我国资源节约型、环境友好型社会的创建有着较高的契合性，而随着经济发展与国内地铁技术的成熟，我国地铁交通正处于繁荣的发展时期。对于地铁车辆来说，地铁车辆控制系统本身属于其正常运行的控制器，而如果这一控制器出现问题，地铁就很容易出现制动失效、车门位置不匹配等安全性问题，为了避免这一问题出现，本文就地铁车辆控制系统电气柜自动测试系统设计展开具体研究。

1.系统总体设计

1.1 系统总体设计目标

为了保证本文研究的地铁车辆控制系统电气柜自动测试系统较好满足使用需求，本文为该系统设计了适应地铁控制系统不同规格电气柜的测试任务、能确定被测电气柜是否合格、对于不合格的电气柜需进行故障定位三方面目标。

1.2 系统总体设计方案

本文研究的地铁车辆控制系统电气柜自动测试系统分为系统层、管理层和测试层，而为了保证被测电气柜的故障的较好确定，系统层需要负责被测电气柜的设计清单分析，测试层负责具体测试与相应数据采集，而系统层进行采集结果与期望输出结果的对比，表1对系统层、管理层和测试层的设备与功能进行了详细表述，而图1对系统的整体设计方案进行了直观展示。

2.系统硬件设计

为了较好地完成本文就地铁车辆控制系统电气柜自动测试系统设计展开的研究，我们需要明确这一系统的硬件设计，本文将这一硬件设计分为系统通信设计、系统测试电源管理设计、采集输出板卡设计、电气采集控制箱设计底板设计、通信控制板卡设计、电源管理板卡设计6个部分。

2.1 系统通信设计

对于本文研究的地铁车辆控制系统电气柜自动测试系统的通信方案设计来说，系统层和管理层的通信方式、管理层和测试层的通信方式是这一设计的主要内容。在系统层和管理层的通信方式设计中，选择了组建通信总线的设计方法，这一设计方法能够较好地满足系统层和管理层通信频率高、数据大以及较高通信质量要求的需求；而在管理层和测试层的通信方式设计中，则选择了RS485用于两层次之间的通信，之所以选择RS485，主要是因为其具备较为优秀的抗干扰能力与可靠性。

2.2 系统测试电源管理设计

在系统测试电源管理方案设计中，本文确定了使用DC24V进行地线导通测试、进线端导通测试、普通点导通测试的设计，而在逻辑功能测试的测试电源选择中，则为其准备了视被测电气柜工作电压而定的设计。

2.3 采集输出板卡设计

在本文研究的采集输出板卡设计中，本文选择了MSP430系统单片机作为主控芯片，这一单片机本身具备体积小、功耗低、开发简易、易于扩展等优点，能够较好地满足本文研究系统的功能需求。在完成芯片的选择中，我们还需要展开采集输出板卡、采集输出板卡最小系统、采集输出板卡端口复用电路、釆集输出板卡地址识别电路等内容的设计，介于篇幅原因本文只對采集输出板卡整体设计进行简单描述。在采集输出板卡整体设计中，本文选择了MSP430F149的单板控制系统，通过将这一系统与测试电压输出和采集回路、地址识别电路、RS485通信电路、电源转换电路的连接，我们就能够完成这一部分的简单设计。

2.4 电气采集控制箱设计底板设计

在电气采集控制箱设计底板设计中，为了较好地实现10块采集输出板卡和1块通信控制板卡的控制，本文为其设计了一种11卡槽的底板，而将这一底板与板卡的通信与电源进行联系，我们就完成了这一部分内容的设计。

2.5 通信控制板卡的设计

在本文研究系统的通信控制板卡的设计中，这一设计需要实现通信转发与箱体的测试电源进行管理，而为了实现这一目标本文选择了TMS320LF2407这一面向控制领域的特殊芯片，而通过这一芯片具备的强大存储空间、较低功耗、较高执行速度、可扩展的外部存储器、先进的总线结构，这一通信控制板卡的设计就将实现更好地展开。对于通信控制板卡这一环节的设计来说，在确定主控芯片后，其本身还包括着通信控制板卡整体设计、最小系统设计、串行口通信电路设计、CAN总线通信电路设计等内容，介于篇幅原因本文只对通信控制板卡整体设计进行简单论述。在具体的通信控制板卡整体设计中，这一设计需要基于TMS320LF2407单板控制系统展开，而通过这一系统进行电源转换电路、CAN通信电路、RS485通信电路、地址识别电路、110V/24V测试电源通断管理电路的控制就是这一设计的基本思路。

2.6 电源管理板卡的设计

在本文研究系统的电源管理板卡的设计中，这一设计仍旧需要以TMS320LF2407芯片为根本展开。在这一电源管理板卡的整体设计中，其本身与通信控制板卡总体设计相似，而测试电源检测电路的设计是这一设计的中心环节。在测试电源检测电路设计中，这一设计主要包括正常测试电压范围确定、电压测量方法、测试电压检测的电路设计、检测原理、比较器芯片、确定分压电阻等内容，这其中本文确定了DC23V到DC25V之间的正常测试电压范围。

3.系统软件设计

3.1 系统工作流程

在系统软件的工作流程设计中，本文确定了上电初始化、确定测试指令、发送控制指令、根据指令输送测试电源、解析并转发控制指令、根据指令输入测试电压、釆集测试响应、上传釆集结果、分析采集结果并确认故障、发送结束指令这一具体的工作流程。

3.2 系统通信协议制定

在系统通信协议制定中，本文确定了8个字节为一倾指令信息的通信格式，这一通信格式包含顿头、通信类型、通信设备的ID、通信校验字节以及顿尾等内容。而在系统通信流程设计中，笔者确定了系统自检、测试类型下达、测试节点上电信息下达、真值表下达、测试前自检指令下达、闭合指令下达、闭合查询指令下达、测试结果查询指令下达、停止指令下达、故障停止指令下达的测试流程。

3.3 系统层设备程序设计

在系统层设备程序设中，本文确定了上位机应用软件负责系统管理、界面开发、逻辑处理模块、逻辑测试、通信模块、数据库管理模块的软件功能。

结论

在本文就地铁车辆控制系统电气柜自动测试系统设计展开的研究中，笔者简单论述了这一系统总体设计、硬件设计以及软件设计，虽然软件设计部分受限于篇幅原因内容有限，但还是希望本文研究能够为相关业界人士带来一定启发。

参考文献

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