朱浩興 北京交通大學海濱學院

引言

伴隨著城市化進程的不斷推進，市內(nèi)人口不斷增長，城市規(guī)模也不斷擴大，給城市公共交通帶來了較大壓力。在這一背景下，城市軌道交通系統(tǒng)得到了快速發(fā)展，用于解決市內(nèi)人員出行難、車輛擁堵等問題。而城市軌道交通的運營，需要采用軌道交通信號系統(tǒng)這一關鍵設備，以滿足軌道的高效運行和信號設備安全管理要求。但就目前來看，該系統(tǒng)測試較為復雜，為滿足系統(tǒng)測試要求，還要完成測試擴展板的研發(fā)。

一、軌道交通信號系統(tǒng)測試問題分析

軌道交通信號系統(tǒng)包含正線信號系統(tǒng)、車輛段/停車場計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)兩部分，前者包含列車自動監(jiān)控、列車自動防護、列車自動運行等子系統(tǒng)，后者包含獨立的微機監(jiān)測設備，能夠?qū)崿F(xiàn)對車輛段/停車場范圍內(nèi)各種信號設備的監(jiān)測。而在正線設備信號監(jiān)測方面，各種設備的采集信號和信息在不同系統(tǒng)中存儲和傳輸，同時系統(tǒng)無法實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，所以各系統(tǒng)測試帶來了較大難度。除了擁有結構復雜，輸入節(jié)點多等特征，軌道交通信號系統(tǒng)為保證系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運行，采用了信號冗余設計方式，在信號輸入方面會完成信號復制，以保證信號一致。受這些因素的影響，在系統(tǒng)測試方面，不僅需要完成系統(tǒng)對外部信號處理和反應能力的測試，還要確定系統(tǒng)在內(nèi)部發(fā)生故障時能否正確進行信號傳輸?，F(xiàn)階段，系統(tǒng)測試主要采用兩種方式，一種為利用仿真軟件或真實軟硬件環(huán)境對系統(tǒng)外部信號故障進行模擬，另一種就是利用專門的仿真軟件對系統(tǒng)內(nèi)部信號參數(shù)進行修改。采用前一種方式，需要耗費大量的時間和精力才能完成系統(tǒng)測試。而采用后一種方式，則要承擔系統(tǒng)內(nèi)部出現(xiàn)錯誤的風險。

二、軌道交通信號系統(tǒng)測試擴展板應用分析

（一）擴展板結構

針對軌道交通信號系統(tǒng)測試問題，可以完成系統(tǒng)測試擴展板的研發(fā)，以便對系統(tǒng)各種信號故障場景進行模擬，然后通過仿真分析完成系統(tǒng)信號測試。從結構上來看，擴展板由連接測試母板和母板插接的信號設備卡槽構成，卡槽分為第一卡槽和第二卡槽，分別有n位引腳和2n個卡槽接點，并且包含一個三選一開關，而n是整數(shù)，需要結合軌道交通信號系統(tǒng)連接的設備數(shù)量確定。在進行第一卡槽插接時，需要將其插接在測試母板應測試的信號設備的卡槽位置上，然后將測試母板插接在第二卡槽位置上，確保卡槽與引腳一一對應。將第一卡槽與第1-n個接點逐一連接，將第二個卡槽與第n-1到2n個接點逐一連接，并將需要模擬信號故障的卡槽接點去除，則能實現(xiàn)信號故障的模擬。針對A1信號，擴展板上完成了可模擬故障的三選一開關的配置。針對無需模擬開關的卡槽，可以將兩個卡槽接點兩兩連接在一起，并將一引腳設定為高位常態(tài)，與第三輸入端連接在一起，然后將一引腳設定為低位常態(tài)，與第一輸入端連接在一起。通過將輸出端和第二輸入端分別連接2個處在A1位置的卡槽接點，則能從第二輸入端獲得實際輸出狀態(tài)。如果將A1設定為高位，將第三輸入端連通，可以對高電位信號狀態(tài)進行模擬。如果將A1設定為低位，將第一輸入端連通，可以對低電位信號狀態(tài)進行模擬。

（二）擴展板功能

該種擴展板最初是針對Seltrac CBTC信號系統(tǒng)基線而設計的，可用于進行系統(tǒng)信號設備外部處理單元等子系統(tǒng)的測試。從單元構成上來看，信號設備外部處理單元由外部通信控制接口、車輛接口模塊和輸入輸出模塊構成。在輸入輸出和外部通信控制接口上，分別存在128個輸入輸出節(jié)點，可以在單元對應的卡槽中分別插接。在單元輸入外部信號后，需要利用接口模塊進行信號采集，然后復制得到三份，分別利用不同輸入輸出模塊進行傳播，確保外部通信控制接口能夠完成信號的正確接收[1]。利用輸入輸出模塊，可以將三塊外部通信控制接口接收到的信號匯聚成一路信號，然后利用接口模塊向外部輸出。針對該單元進行測試，只需要對輸入信號對應的輸出信號進行測試，可以結合常用信號輸入輸出比特位表完成幾個選擇開關的預先制作，利用不同的卡槽接點進行各開關的連接，然后扳動開關則能對信號位的輸出進行控制。

（三）擴展板應用

為掌握擴展板的應用方法，可以2乘2取2的系統(tǒng)進行測試。在外部控制通信接口中，存在3個槽位，并只對其中1和3進行使用。在輸入輸出模板上，則只對1,3,4,6,7,9槽位進行使用，前后兩個為一組，分別稱之為slot1、slot2、slot3。在信號測試中，移除母板，并利用擴展板進行母板對應卡槽替代，然后將母板連接在卡槽另一端，則能完成測試。例如，測試右關門命令信號，結合輸入輸出比特位表得到比特位，然后結合引腳硬件圖紙完成對應的C17引腳查找，將兩塊輸入輸出模板擴展板插入模板slot1的1和3卡槽，然后對開關6進行控制，則能完成故障模擬。開關向上，則能對信號“1”進行模擬，確認信號輸出是否為高電位。開關向下，則能對信號“0”進行模擬，確認信號輸出是否為低電位[2]。開關位于中間，即不改變信號內(nèi)容，需要確定原本信號值是否發(fā)生改變。因此采用擴展板，能夠?qū)Ω鞣N信號故障進行模擬，完成系統(tǒng)信號的全面測試。

三、結論

通過研究可以發(fā)現(xiàn)，作為軌道交通控車的中樞系統(tǒng)，軌道交通信號系統(tǒng)得到了廣泛應用。而該系統(tǒng)測試有較高的要求，需要完成系統(tǒng)故障的全面測試，才能滿足信號安全、可靠性分析要求。采用系統(tǒng)測試擴展板，則能對各種信號故障進行仿真，從而實現(xiàn)對系統(tǒng)的完整測試，因此能夠保證系統(tǒng)硬件和軟件可以得到正確集成，繼而為軌道交通安全提供保障。