基于PXI通用总线技术的车载ATP测试平台技术

敖 奇，谢再盛

(北京全路通信信号研究设计院集团有限公司，北京 100070)

车载列车自动防护设备（简称车载ATP），是一种适用于高速铁路、普速铁路、地铁等多种运营场景的车载列车运行控制设备。该设备通过获取列车数据、行车许可和线路数据等信息实时计算目标—距离曲线，并依据曲线对列车超速进行自动防护。

作为保障行车安全、高效的关键设备，车载ATP产品的测试尤为重要。目前，行业内对于该产品的测试方式主要有两种。

1）针对设备各模块功能采用通用仪表并搭建专用测试电路，上位机通过GPIB总线与通用仪表建立通信，进行测试管理。由于车载ATP设备接口种类复杂，数量众多，通用仪表的扩展能力较差，无法满足并行测试要求，如果增加仪表又会带来测试成本增加。同时，测试程序基于GPIB总线相关协议开发，代码复用困难，不宜维护。

2）针对设备接口功能，采用单片机结合外围功能电路的方式，通过嵌入式开发满足车载ATP设备各接口的硬件，再通过上位机实现测试管理和数据分析。此种方式虽然解决了通用仪表不易扩展和资源利用率差等问题，但由于需要考虑车载ATP设备各接口性能和测试通用性要求，对于硬件和嵌入式程序开发要求较高。而对于车载ATP而言，由于不同线路需求不同，设备更新升级频繁，硬件和软件的维护成本也较高。

所以，需要开发一种硬件便于扩展、软件易于开发维护的测试平台。提高测试产品开发效率，将开发焦点集中于测试逻辑和案例仿真本身。

基于此思路，通过反复技术验证和大量相关行业应用调研，项目组开发出基于PXI通用总线技术的车载ATP测试平台。该方案主机基于PXI总线技术，由一台总线控制器驱动不同功能板卡，能够覆盖车载ATP所有接口类型的仿真和分析；接口采用海量互联技术通过通用接收模块和适配箱实现主机与被测产品的接口匹配。软件基于Labview开发工具，实现各板卡驱动的调用、测试序列生成、测试响应分析和数据结果管理。该测试平台优点如下。

1）控制器和功能板卡功能单元独立，使得整个测试平台的逻辑控制部分和功能实现部分边界清晰，便于硬件管理维护。

2）各功能板卡通过PXI总线驱动，能实现信号的精确时钟同步和测试序列管理。

3）主机部分和接口适配部分独立，简化了硬件开发和升级过程。

4）通过Labview图形化开发工具，使程序易于开发、维护。

1 测试平台硬件构成

测试平台硬件由测试主机、通用接收模块、适配箱3部分组成，如图1所示。

图1 测试平台组成Fig.1 Composition of test platform

测试主机由一台兼容PXI和PXIe模块的机箱，一台总线控制器（含Windows/RT操作系统）、一块数字IO板卡（DIO）、一块模拟IO板卡（AIO）、一块RS-422通信板卡、一块CAN通信板卡、一块Profibus通信板卡、一块MVB通信板卡、一块信号发生器板卡、一块数字脉冲板卡、一块以太网板卡、一块万用表板卡、一块示波器板卡和一块继电器板卡组成，系统结构如图2所示。

图2 测试主机系统结构Fig.2 Test host system structure

通用接收模块用于实现测试主机资源的海量互联转换，将不同硬件接口一次性转换为通用、稳定的连接模条，最后通过适配箱与车载ATP连接。

适配箱用于接收模块与不同被测设备接口间匹配、转换。

2 测试平台软件构成

测试平台软件运行于Windows/RT操作系统内，通过Labview实现，软件架构分为逻辑控制层、驱动运行层和数据分析层。具体结构如图3所示。

图3 测试软件架构Fig.3 Test software architecture

1）逻辑控制层

逻辑控制层实现测试序列管理、测试命令下发、人机交互显示。通过手动或自动方式触发指定测试序列，下发各运行命令至驱动层各引擎模块，响应处理上传状态及错误信息。

2）驱动运行层

驱动运行层根据接收的工作命令，启动各相关引擎开始工作，各引擎通过独立或组合方式实现具体测试内容。并将数据实时传递数据分析层，将状态和故障信息反馈控制引擎。

3）数据分析层

数据分析层将接收到的运行层数据解析，完成测试判据和测试状态上传控制层。

3 车载ATP部分功能测试原理

1） 模拟输入输出（其他IO功能与此测试方法相同）

测试平台通过CAN通信板卡控制车载ATP产生模拟输出，利用AIO板卡采集车载ATP模拟信号幅值、相位、频率信息，通过软件判断发送的控制命令与采集信号是否相同来判断车载ATP模拟输出功能是否正常。测试平台利用AIO板卡输出指定幅值、相位、频率信号至ATP，ATP将接收到的信号处理结果由CAN通信接口传出，测试平台通过CAN通信板卡接收信息，通过软件判断接收信息与发送信号是否相同来判断模拟采集功能是否正常。

2） MVB测试（其他通信功能与此测试方法相同）

测试平台通过MVB通信板卡将指定大小的随机数据包按指定周期发送至车载ATP接收端口，ATP将收到的数据校验加密后通过发送端口回传至测试平台接收端口。测试平台通过软件判断数据正确率和延时来确定车载ATP的MVB功能是否正常。

3） 轨道电路信号接收测试

测试平台通过信号发生器板卡生成任意可调的轨道电路信号，车载ATP将接收到的信号处理结果由RS-422通信接口传出，测试平台通过RS-422通信板卡接收信息，通过软件改变信号特征测试车载ATP分辨和响应指标。

4 总结

车载ATP测试平台通过采用标准总线平台技术，模块化软件开发技术，海量互联接口技术，构建了易于扩展的产品硬件功能测试平台，为实现定制测试管理、产品出厂检验、故障信息收集等方面提供了技术支撑。