周志強(qiáng)　上海鐵路局電務(wù)處

1　概述

隨著大量S TP系統(tǒng)的安裝使用，其檢修維護(hù)工作逐步增加和規(guī)范，而檢修維護(hù)所需的檢測(cè)工裝設(shè)備比較缺乏，全路沒(méi)有相適用的專業(yè)檢測(cè)工裝設(shè)備，給檢修維護(hù)工作系統(tǒng)化和科學(xué)化帶來(lái)困難。為解決此問(wèn)題，滿足現(xiàn)場(chǎng)STP設(shè)備檢修的需求，亟需研制一套STP檢測(cè)工裝設(shè)備。檢測(cè)人員通過(guò)簡(jiǎn)單的操作即可一次性的完成STP設(shè)備各功能模塊的測(cè)試，自動(dòng)生成測(cè)試報(bào)告并打印。同時(shí)可協(xié)助測(cè)試人員準(zhǔn)確捕捉設(shè)備故障點(diǎn)，縮短設(shè)備故障定位時(shí)間和故障處理時(shí)間，提高電務(wù)維護(hù)人員工作效率。通過(guò)對(duì)STP系統(tǒng)車載主機(jī)結(jié)構(gòu)、功能以及使用環(huán)境進(jìn)行分析研究，形成無(wú)線調(diào)車機(jī)車信號(hào)和監(jiān)控系統(tǒng)（STP）檢測(cè)技術(shù)研究系統(tǒng)方案。

2　系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

2.1　系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)

（1）實(shí)現(xiàn)對(duì)STP車載主機(jī)的主要設(shè)備工作狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，完成機(jī)車檢測(cè)，能夠提供檢測(cè)憑證，確保STP系統(tǒng)的正常工作。檢測(cè)主要包括數(shù)傳電臺(tái)、車載主機(jī)與LKJ通信、車載主機(jī)與查詢器通信、應(yīng)答定位器、各站站場(chǎng)圖顯示、數(shù)據(jù)版本校核等先進(jìn)性和成熟性原則。

（2）實(shí)現(xiàn)STP車載主機(jī)數(shù)據(jù)文件自動(dòng)上傳，可對(duì)車載主機(jī)內(nèi)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)及程序文件進(jìn)行升級(jí)和版本維護(hù)。

（3）實(shí)現(xiàn)車載主機(jī)內(nèi)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)及程序文件自動(dòng)備份，備份文件存儲(chǔ)于特定存儲(chǔ)介質(zhì)的指定位置。

（4）實(shí)現(xiàn)檢測(cè)站場(chǎng)內(nèi)某處接收的地面無(wú)線信號(hào)強(qiáng)度和站場(chǎng)表示信息接收的正確率統(tǒng)計(jì)。

（5）實(shí)現(xiàn)更新檢測(cè)應(yīng)答定位器的信息，更改檢測(cè)設(shè)備自帶電臺(tái)頻點(diǎn)，重啟STP車載主機(jī)程序功能。

2.2　設(shè)計(jì)原則

（1）可靠性和安全性原則。采用可靠的元器件，和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑O(shè)計(jì)，使系統(tǒng)的架構(gòu)簡(jiǎn)單而穩(wěn)定增加可靠性。同時(shí)還須采用私有協(xié)議，確保通信網(wǎng)絡(luò)使用的安全。

（2）先進(jìn)性和成熟性原則。設(shè)計(jì)要充分考慮STP車載主機(jī)的特點(diǎn)，確保能充分測(cè)試STP車載主機(jī)的功能和性能的要求。同時(shí)，為了保證系統(tǒng)的安全、可靠，方案采用的所有技術(shù)均應(yīng)是目前成熟的技術(shù)，關(guān)鍵設(shè)備均應(yīng)采用知名廠家的成熟產(chǎn)品。

（3）實(shí)用性與可拓展性原則。整體方案采用模塊設(shè)計(jì)、預(yù)留接口的方式，在滿足測(cè)試要求的條件下，同時(shí)又為系統(tǒng)今后的拓展和開(kāi)放提供良好的基礎(chǔ)。

（4）易維護(hù)性和方便性原則?，F(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員對(duì)設(shè)備操作要求簡(jiǎn)單、便捷，維護(hù)人員的專業(yè)水平參差不齊，方案應(yīng)充分考慮上述實(shí)際情況，將整個(gè)系統(tǒng)對(duì)應(yīng)用和維護(hù)人員的依賴降到最低，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)易、直觀的操作，減輕系統(tǒng)管理員維護(hù)工作。

3　硬件基本構(gòu)成

3.1　系統(tǒng)組成

設(shè)備主要由人機(jī)界面模塊、數(shù)傳電臺(tái)模塊、充電調(diào)節(jié)模塊、鋰電池、防護(hù)箱體等組成，如圖1所示。

圖1　設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖

3.2　STP車載主機(jī)結(jié)構(gòu)及連線圖

STP系統(tǒng)車載設(shè)備由車載主機(jī)、查詢主機(jī)、查詢天線、LKJ-2000監(jiān)控主機(jī)、車載顯示器、車載打印機(jī)組成。其中車載主機(jī)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

測(cè)試開(kāi)始前須檢查車載主機(jī)，電臺(tái)天線，查詢器主機(jī)、查詢器天線和LKJ監(jiān)控記錄裝置的各部分連線是否正常，確保正確接線；

（1）確保車載主機(jī)，查詢器主機(jī)，LKJ監(jiān)控記錄裝置、便攜式綜合檢測(cè)設(shè)備上電；

（2）在LKJ2000系統(tǒng)的彩屏上面按“調(diào)車”鍵，使LKJ2000系統(tǒng)進(jìn)入調(diào)車模式。

（3）攜帶專用測(cè)試應(yīng)答器（請(qǐng)參照電臺(tái)型號(hào)，確認(rèn)默認(rèn)頻點(diǎn)，詳見(jiàn)系統(tǒng)設(shè)置）至機(jī)車下方，在查詢器天線垂直下方40 cm左右處掃一下。測(cè)試應(yīng)答器里面寫(xiě)入的頻點(diǎn)信息必須要和便攜測(cè)試設(shè)備自帶電臺(tái)的頻點(diǎn)一致。

圖2　車載主機(jī)結(jié)構(gòu)圖

4　設(shè)備主要功能

4.1　檢測(cè)車載電臺(tái)功能

程序啟動(dòng)后，被測(cè)機(jī)車刷過(guò)檢測(cè)應(yīng)答器，選擇開(kāi)始檢測(cè)按鈕后會(huì)自動(dòng)設(shè)置檢測(cè)設(shè)備的電臺(tái)參數(shù)并檢測(cè)電臺(tái)的情況是否正常。同時(shí)顯示功率和頻點(diǎn)信息。測(cè)試按照（電臺(tái)通訊，應(yīng)答器通訊，版本校核，站場(chǎng)顯示）的順序，依次進(jìn)行測(cè)試。并實(shí)時(shí)顯示主要測(cè)試項(xiàng)目和進(jìn)度指示。電臺(tái)測(cè)試過(guò)程會(huì)輸出電臺(tái)工作狀態(tài)，被測(cè)的機(jī)車號(hào)和車載程序版本信息。

4.2　檢測(cè)查詢器天線和應(yīng)答器通信

通過(guò)車載查詢器天線掃過(guò)檢測(cè)用應(yīng)答定位器，測(cè)試查詢器天線與應(yīng)答器通信是否正常。

4.3　檢測(cè)STP車載主機(jī)與查詢器主機(jī)通信

選擇開(kāi)始測(cè)試按鈕后，系統(tǒng)開(kāi)始測(cè)試車載主機(jī)，輸出對(duì)應(yīng)測(cè)試信息，包括STP車載主機(jī)與查詢器主機(jī)通信情況。

4.4　檢測(cè)STP車載主機(jī)與LKJ設(shè)備通信

選擇開(kāi)始測(cè)試按鈕后，系統(tǒng)開(kāi)始測(cè)試車載主機(jī)，輸出對(duì)應(yīng)測(cè)試信息，包括STP車載主機(jī)與LKJ通信情況，測(cè)試中注意觀察LKJ顯示器顯示的站場(chǎng)圖信息。

4.5　檢查L(zhǎng)KJ2000的彩屏站場(chǎng)圖顯示

站場(chǎng)顯示測(cè)試會(huì)在LKJ主機(jī)的顯示屏上面調(diào)出默認(rèn)車載站場(chǎng)的凋監(jiān)小圖，站場(chǎng)切換默認(rèn)只切換一個(gè)。測(cè)試站場(chǎng)切換時(shí)，LKJ彩屏上應(yīng)顯示對(duì)應(yīng)站場(chǎng)的站場(chǎng)圖，并虛擬報(bào)一個(gè)藍(lán)燈和白燈的語(yǔ)音提示信息。然后彈出對(duì)話框詢問(wèn)xx的站場(chǎng)圖顯示是否正常。測(cè)試人員應(yīng)選擇“是”或者“否”如實(shí)反饋測(cè)試結(jié)果。

4.6　檢測(cè)STP車載主機(jī)與車載打印機(jī)通信

將STP車載主機(jī)與車載打印機(jī)線纜連接正確，會(huì)打開(kāi)打印機(jī)通道的串口，當(dāng)用戶需要測(cè)試車載打印機(jī)或者希望看到紙質(zhì)的打印結(jié)果時(shí)，可以通過(guò)“打印報(bào)告”按鈕，將測(cè)試結(jié)果打印出來(lái)。

4.7　檢測(cè)STP車載程序版本

當(dāng)選擇查詢版本后，會(huì)自動(dòng)與車載主機(jī)程序進(jìn)行信息交互，獲取車載文件程序版本信息。

4.8　上傳STP站場(chǎng)數(shù)據(jù)

選擇工具欄中的“數(shù)據(jù)上傳”按鈕，系統(tǒng)將進(jìn)入數(shù)據(jù)上傳界面，便攜測(cè)試儀提供兩種數(shù)據(jù)通道進(jìn)行程序和站場(chǎng)數(shù)據(jù)的上傳。

（1）電臺(tái)：利用無(wú)線電臺(tái)數(shù)據(jù)傳輸，不需要使用通信線纜，使用方便，但其通訊速度較慢，不宜用做傳輸大批量數(shù)據(jù)。事先要先進(jìn)行設(shè)備檢測(cè)的操作，獲取機(jī)車號(hào)，并通過(guò)刷檢測(cè)應(yīng)答器將車載切入到檢測(cè)模式。

（2）串口2：利用交叉串口線，將車載主機(jī)對(duì)應(yīng)串口與便攜儀串口進(jìn)行連接。串口的通信速率比電臺(tái)快很多，通常用這種方式來(lái)傳送大批量數(shù)據(jù)。但同時(shí)存在須外接連接線纜的缺點(diǎn)，不宜做遠(yuǎn)程傳輸。

4.9　備份車載數(shù)據(jù)

“數(shù)據(jù)備份”界面與“數(shù)據(jù)上傳”界面類似，例如下載通道的選項(xiàng)定義和上傳窗口里面的選項(xiàng)定義一致，使用方法也相同。選擇工具欄中的“數(shù)據(jù)備份”按鈕，系統(tǒng)將進(jìn)入數(shù)據(jù)備份界面，設(shè)備提供兩種數(shù)據(jù)通道進(jìn)行程序和站場(chǎng)數(shù)據(jù)的備份。

（1）電臺(tái)：利用無(wú)線電臺(tái)數(shù)據(jù)傳輸，不需要使用通信線纜，使用方便，但其通訊速度較慢，不宜用做傳輸大批量數(shù)據(jù)。同時(shí)，選擇此項(xiàng)前，需要事先進(jìn)行設(shè)備檢測(cè)測(cè)試，將車載切入到檢測(cè)模式并獲得車載的機(jī)車號(hào)后才可。

（2）串口2：利用交叉串口線，將車載主機(jī)對(duì)應(yīng)串口與便攜設(shè)備串口進(jìn)行連接。串口的通信速率比電臺(tái)快很多，通常用這種方式來(lái)傳送大批量數(shù)據(jù)。但同時(shí)存在須外接連接線纜的缺點(diǎn)，不宜做遠(yuǎn)程傳輸。

4.10　檢測(cè)指定站場(chǎng)的地面無(wú)線信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度和地面信息校驗(yàn)正確率

通過(guò)將檢測(cè)設(shè)備電臺(tái)設(shè)置為接收模式，可以在站場(chǎng)某個(gè)位置測(cè)試STP地面主機(jī)發(fā)送的地面信息的無(wú)線接收正確率。顯示地面機(jī)柜頻點(diǎn)的在某地方的信號(hào)強(qiáng)度RSSI。通過(guò)兩種方式：一種是通過(guò)預(yù)先放在測(cè)試U盤(pán)STP_V文件夾里面的車載站場(chǎng)數(shù)據(jù)文件，系統(tǒng)提取被測(cè)站場(chǎng)的數(shù)據(jù)，從中解析出站場(chǎng)信息和通訊頻點(diǎn)，然后進(jìn)行測(cè)試；另一種是如果知道車地通訊頻點(diǎn)，可以指定頻點(diǎn)，系統(tǒng)檢測(cè)當(dāng)前頻點(diǎn)的無(wú)線信息，解析出站號(hào)、場(chǎng)號(hào)信息，然后計(jì)算通訊的正確率，并顯示信號(hào)強(qiáng)度RSSI。

4.11　改變站場(chǎng)

開(kāi)始測(cè)試?yán)锩娴恼緢?chǎng)測(cè)試的是默認(rèn)站場(chǎng)的小圖表示情況。如果車載里面有多個(gè)站場(chǎng)的數(shù)據(jù)，在前面的站場(chǎng)測(cè)試時(shí)會(huì)將車載里面的各個(gè)站場(chǎng)以列表的形式在下拉框里面顯示，我們通過(guò)在下拉框里面選擇指定的站場(chǎng)，然后再點(diǎn)擊“改變站場(chǎng)”按鈕，此時(shí)彩屏將會(huì)切換至相應(yīng)的站場(chǎng)圖，并報(bào)藍(lán)白的語(yǔ)音信息，之后彈出對(duì)話框詢問(wèn)xx的站場(chǎng)圖顯示是否正常，測(cè)試人員應(yīng)選擇“是”或者“否”如實(shí)反饋測(cè)試結(jié)果。測(cè)試結(jié)果和前面的站場(chǎng)顯示輸出信息相同。

5　通信方式及流程

5.1　通信方式

（1）檢測(cè)設(shè)備和車載主機(jī)分別通過(guò)串口、網(wǎng)絡(luò)、電臺(tái)多個(gè)接口通信，實(shí)現(xiàn)對(duì)車載主機(jī)的接口功能全面檢測(cè)。

（2）檢測(cè)設(shè)備應(yīng)能兼容仿真環(huán)境與真實(shí)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，對(duì)在用的STP車載主機(jī)進(jìn)行檢測(cè)。STP檢測(cè)系統(tǒng)包括：檢測(cè)設(shè)備和車載設(shè)備。檢測(cè)設(shè)備應(yīng)能對(duì)備用獨(dú)立的車載主機(jī)進(jìn)行硬件功能檢測(cè)，如圖3所示。也可以對(duì)機(jī)車上連接真實(shí)環(huán)境在用的車載主機(jī)進(jìn)行硬件功能檢測(cè)，如圖4所示。

圖3　有線檢測(cè)系統(tǒng)示意圖

圖4　無(wú)線檢測(cè)系統(tǒng)示意圖

（3）該方案是檢測(cè)設(shè)備和車載主機(jī)的各個(gè)接口通過(guò)線纜連接，檢測(cè)設(shè)備通過(guò)檢測(cè)接口的通信狀態(tài)來(lái)檢測(cè)各硬件接口是否正常。檢測(cè)設(shè)備和車載主機(jī)通過(guò)無(wú)線建立通信鏈接。

（4）該檢測(cè)方案是車載主機(jī)本身自檢，并將設(shè)備本身各個(gè)接口運(yùn)行狀態(tài)通過(guò)無(wú)線方式發(fā)送給檢測(cè)設(shè)備顯示。檢測(cè)設(shè)備和車載主機(jī)通過(guò)無(wú)線建立通信鏈接。

5.2　通信流程

5.2.1有線檢測(cè)

檢測(cè)設(shè)備和車載主機(jī)通過(guò)串口線連接模式檢測(cè)時(shí)，通信流程如下：

（1）檢測(cè)設(shè)備通過(guò)無(wú)線電臺(tái)廣播自己的信息，告知車載主機(jī)可建立通信；

（2）車載主機(jī)向檢測(cè)設(shè)備發(fā)送連接請(qǐng)求通信包；

（3）檢測(cè)設(shè)備響應(yīng)車載主機(jī)的通信請(qǐng)求包，和車載主機(jī)建立通信連接；

（4）檢測(cè)設(shè)備給檢測(cè)硬件串口發(fā)送檢測(cè)信息；

（5）車載主機(jī)給檢測(cè)設(shè)備回復(fù)硬件檢測(cè)結(jié)果。

流程圖如圖5所示。

5.2.2無(wú)線檢測(cè)

檢測(cè)設(shè)備和車載主機(jī)通過(guò)無(wú)線模式檢測(cè)時(shí)，通信流程如下：

（1）檢測(cè)設(shè)備通過(guò)無(wú)線電臺(tái)廣播自己的信息，告知車載主機(jī)可建立通信；

（2）車載主機(jī)向車載主機(jī)發(fā)送連接請(qǐng)求通信包；

（3）檢測(cè)設(shè)備響應(yīng)車載主機(jī)的通信請(qǐng)求包，和車載主機(jī)建立通信連接；

（4）車載主機(jī)給檢測(cè)設(shè)備發(fā)送硬件檢測(cè)結(jié)果。

流程圖如圖6所示。

圖6　無(wú)線檢測(cè)流程圖

6　結(jié)束語(yǔ)

無(wú)線調(diào)車機(jī)車信號(hào)和監(jiān)控系統(tǒng)（STP）檢測(cè)技術(shù)研究研制的STP便攜式綜合檢測(cè)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了對(duì)STP車載主機(jī)的整機(jī)測(cè)試和憑證輸出，檢修人員通過(guò)簡(jiǎn)單的操作即可以一次性的完成STP車載主機(jī)各功能模塊的檢測(cè)，自動(dòng)生成檢測(cè)報(bào)告并打印，同時(shí)可協(xié)助準(zhǔn)確捕捉設(shè)備故障點(diǎn)，縮短設(shè)備故障定位和故障處理時(shí)間，提高電務(wù)維護(hù)人員的工作效率。隨著STP系統(tǒng)的廣泛使用，設(shè)備的維護(hù)工作日趨繁重，采用該檢測(cè)設(shè)備可以保證機(jī)車STP車載設(shè)備的檢測(cè)、檢修質(zhì)量，保證了設(shè)備的正常使用，進(jìn)而保障了站內(nèi)調(diào)車作業(yè)安全。

[1]LKJ列控技術(shù)與應(yīng)用[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，2012.