一种新型动车组用手持式线缆自动导通测试方法和装置

黄胜坡 张洪月 牛胜锁

（1.中车青岛四方机车车辆股份有限公司 2.华北电力大学（保定））

一种新型动车组用手持式线缆自动导通测试方法和装置

黄胜坡1张洪月1牛胜锁2

（1.中车青岛四方机车车辆股份有限公司 2.华北电力大学（保定））

动车组现有的人工校线方法工作量大、速度慢、工作效率低,本文通过分析动车组线缆测试需求的原理,设计了一种新型动车组用手持式线缆自动导通测试方法和装置。装置核心CPU采用嵌入式ARM芯片以及ESP8266 WiFi模块，实现了动车组线缆的快速便捷测试。节省了大量的人力和物力，极大地提高了线缆测试工作的效率。

动车组线缆；线缆测试；嵌入式

0 引言

在动车接线完成后，为了确保线缆的可靠性，就要对线缆进行导通测试，包括线缆的导通电阻和线间是否存在短路。电气线路导通试验是车辆线路试验的主要工序，线路导通试验用于检验接线是否正确，它是一项非常重要的试验项目，相当于整个电气试验工作任务的50%。目前主要使用的解决方法是人工利用讯响器对线缆进行逐根、逐点的检查方法，该方法效率低并且准确性较差。本文利用嵌入式技术和无线通信技术，设计了一种手持式动车组线缆自动导通测试装置，解决了目前人工校线方法利用讯响器对线缆进行逐根、逐点的检查效率低、易出错的问题，可显著提高工作效率。

1 测试原理

图1 线缆导通电阻测试示意图

测试某条线缆Li是否有与其他线缆的短路时，通过两端设备控制继电器的动作，切换电路等效成如图2所示电路，施加电源电压为V1，测量Li设备1端的电压为V2。根据电路基本原理，在有短路发生的情况下，电压值V2很低，接近零；而在没有短路发生的情况下，电压值V2很高，接近电源电压V1。由此可根据V2/V1值判断待测线路的短路状况。

图2 线路短路状况测试示意图

2 装置和测试方法

设计的装置和测试方法结合图3进行说明。图中L1、L2，…，Ln表示动车上待测试的n根线缆，设备1和设备2为测试设备。设备1和设备2硬件完全相同，工作时需通过设备的软件程序将其中一台设置为测试主机（后文简称主机），另一台设置为测试从机（后文简称从机），后文叙述中将设备1通过软件设置为主机，设备2通过软件设置为从机。

测试设备主要包括：测控核心、直流电源、电阻、继电器、汇流母线和接线端口。测控核心包括CPU、继电器控制驱动电路、模数转换器、通信模块；R1和R3为两个低阻值电阻，R2和R4为两个高阻值电阻；Ka、Kb、Kc为单刀单掷常开继电器，K1、K2…Km为双刀双掷继电器；汇流母线有三条，分别为M1、M2和M3；接线端口有两类，一个接地端口，其余为待测试线缆接入口。为了便于叙述，设备2相应的字母和数字编号均加撇表示。

具体的测量方法如下：

将待测试线缆两端所连的插头分别插到设备1和设备2，设备1和设备2的接地端口接到动车车体。

设置设备1为主机，设置设备2为从机，主机建立无线通信主站，从机连接到主机。

线缆测试。在该步，以测试L1、L2为例叙述具体的测试步骤。

（1）测试L1（先测短路情况，后测导通电阻）：

图3 测试设备和测试接线示意图

（2）测试L2（先测导通电阻，后测短路情况）：

至此，完成了线缆L1和L2的测试，后续测试与此类似。

测试方法的优点如下：

1）两根线缆共用一个双刀双掷继电器，采用3汇流母线方法，可以有效减少使用继电器的数量，降低成本，缩小设备体积；同时一次切换出来两根线缆，减少了继电器动作次数，测试速度较快。

2）测试线缆短路或导通电阻时，在控制汇流母线接地继电器时自动切换电源与母线之间串入的电阻，自动改变串入的电阻值，在使用较少继电器情况下保证了测试结果的精度。

3）测试一对线缆时，首先测第1根线缆的短路情况，然后测第1根线缆的导通电阻值，然后再测第二根线缆的导通电阻值，最后测第二根线缆的短路情况，减少了继电器的切换次数，提高了测试速度。

主要硬件电路如下：

CPU采用STM32F103 ARM微控制器，该系列芯片是意法半导体（ST）公司出品，其内核是Cortex-M3。片上具有256KB Flash，48KB RAM，12位的ADC，工作频率72MHz，CPU核心板同时具有TF存储卡接口，在设计中扩展8G存储卡，用于存储线缆测试信息。CPU核心板卡如图4所示。

显示器采用HMI 800×480 带触摸串口显示屏。

串口HMI 就是设备封装好HMI 的底层功能以后，通过串口（USART 232）与用户MCU 进行交互，比如MCU 可以随时通过USART 发指令通知设备切换某个页面或者改变某个组件的属性。设备也可以随时通过USART 通知用户MCU 操作者目前触摸了页面上的某个组件或者设备当前进入了某个页面，如图5所示。

图4 CPU核心板

图5 显示器界面

WiFi无线通信模块选择ESP8266模块，ESP8266 为目前比较流行的无线WiFi 远程控制模块。它可以自己设置为一个WiFi 热点，然后通过手机、平板电脑就可以对其进行相应数据传输，远程控制等。它还可以作为客户端与已知WiFi 路由器设备进行连接，此时在电脑上可以建立服务器对其进行数据控制。ESP8266 完全脱离网线的束缚，由于它的方便性，目前已广泛应用于各无线控制领域，智能家居等开发项目上。ESP8266模块如图6所示，在本设计中通过串口实现ARM和ESP8266模块的通信。

3 结束语

本文利用嵌入式技术和无线通信技术，设计实现了

图6 ESP8266模块

一种手持式动车组线缆自动导通测试方法和装置，可以灵活方便地用于动车上线缆的导通测试工作，测试线缆的导通电阻值以及与其他线缆间有无短路发生。接线方便，测试效率高，设备成本低，能有效节省人工成本。

[1]苏建军,郑永丰,于功敬,等.便携式电缆测试仪的设计[J].计算机测量与控制,2006,14(11):1585-1588.

[2]詹文田,杨海军,张洪月.动车组线缆自动导通测试方法研究[J].黑龙江科技信息,2016(8):110-111.

[3] 张洪月.基于分布式结构的动车组线缆自动测试[J].电子世界,2017(6):99-99.

2017-08-19）