章 陽， 華 皛， 于 偉， 肖會超

(1 中國鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司 機(jī)車車輛研究所， 北京 100081；2 北京縱橫機(jī)電科技有限公司， 北京 100094)

在制動系統(tǒng)軟件開發(fā)的階段，開發(fā)人員需要借助調(diào)試設(shè)備驗證各個軟件模塊是否符合軟件設(shè)計需求規(guī)范；在軟件開發(fā)完成后，需要對軟件進(jìn)行詳細(xì)的功能測試，以檢測其是否完全符合制動控制系統(tǒng)需求規(guī)范；在軟件設(shè)計變更后，需要依據(jù)變更需求說明對變更項點進(jìn)行測試，以確認(rèn)軟件變更的可行性。在軟件發(fā)布之后的運(yùn)用過程中，若現(xiàn)車發(fā)生故障，需要有試驗手段來模擬現(xiàn)場工況，進(jìn)行故障復(fù)現(xiàn)，以支持故障定位與原因分析。

因此，需要研制一套動車組制動系統(tǒng)軟件開發(fā)集成測試平臺，通過模擬制動系統(tǒng)電子控制單元(EBCU)的外部工作環(huán)境，支持單板、單車和列車的軟件開發(fā)調(diào)試和集成測試，并能模擬列車運(yùn)用工況，進(jìn)行故障復(fù)現(xiàn)和排查。

1 功能需求分析

動車組制動系統(tǒng)軟件開發(fā)集成測試平臺，主要功能需求包括配置管理、網(wǎng)絡(luò)配置、數(shù)據(jù)監(jiān)控、負(fù)載模型配置、司控臺模擬、虛擬車輛、制動試驗、手動測試、自動化測試、歷史數(shù)據(jù)管理及故障注入等。

1.1 配置管理

配置管理指軟件開發(fā)集成測試平臺可對主仿真節(jié)點/子仿真節(jié)點中的負(fù)載板卡、負(fù)載模型、總線協(xié)議等參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)一配置，在測試開始前自動完成軟硬件配置校驗，建立制動系統(tǒng)正常運(yùn)行所需要的外部環(huán)境。

1.2 網(wǎng)絡(luò)配置

既有動車組的控車主干網(wǎng)，均采用MVB和WTB，而以太網(wǎng)控車是未來的發(fā)展趨勢，目前，各主機(jī)廠已開始進(jìn)行以太網(wǎng)控車方案研究，所以，制動系統(tǒng)軟件開發(fā)集成測試平臺，除了WTB，還必須具備ETB和TRDP網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)以太網(wǎng)控車功能的測試。

1.3 數(shù)據(jù)監(jiān)控

軟件開發(fā)集成測試平臺應(yīng)提供兩種模式的監(jiān)控界面，一是通用數(shù)據(jù)監(jiān)控界面，采用列表和波形圖的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)呈現(xiàn)；二是組態(tài)監(jiān)控界面，提供列車常用的控件庫，由用戶自由編輯監(jiān)控界面樣式，并可將當(dāng)前設(shè)計的組態(tài)界面以文件的方式進(jìn)行保存，便于備份和復(fù)用。

1.4 負(fù)載模型配置

為實現(xiàn)列車級軟件測試，軟件開發(fā)集成測試平臺需要實現(xiàn)列車速度仿真、被控對象仿真、CCU接口、TCU接口、安全環(huán)路邏輯等，實現(xiàn)基于真實IO數(shù)據(jù)的負(fù)載模型。同時需要預(yù)留真實負(fù)載接口，可將真實負(fù)載接入到測試系統(tǒng)中，構(gòu)建整車制動環(huán)境。該模塊需支持LabVIEW等仿真工具的仿真模型DLL算法直接導(dǎo)入。

1.5 司控臺模擬

軟件開發(fā)集成測試平臺需實現(xiàn)司控臺功能模擬，包括列車主控端占用、運(yùn)行方向開關(guān)、司控器、緊急制動UB按鈕、停放制動按鈕、撒沙開關(guān)、BP救援開關(guān)、保持制動切除開關(guān)、制動狀態(tài)和參數(shù)顯示、制動試驗交互界面、故障代碼顯示界面等。測試服務(wù)節(jié)點中的自動測試序列在執(zhí)行時，司控臺界面控件的數(shù)據(jù)顯示需實時更新。由于不同項目司控臺界面及操作內(nèi)容有所不同，故司控臺模擬模塊應(yīng)支持靈活配置。

1.6 虛擬車輛

軟件開發(fā)集成測試平臺應(yīng)能滿足短編、長編動車組的測試需求，因動車組是對稱結(jié)構(gòu)，故可按短編動車組設(shè)計測試平臺，通過列車制動環(huán)境模擬設(shè)備加載其余車輛模型，充當(dāng)列車制動系統(tǒng)中的其他網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，進(jìn)行長編動車組制動系統(tǒng)的功能級測試。

1.7 制動試驗

軟件開發(fā)集成測試平臺需支持制動試驗功能，在制動試驗過程中，各模擬車輛能自動響應(yīng)指令、反饋狀態(tài)，并可模擬正常工況和故障工況。考慮到不同項目的制動試驗流程有所不同，制動試驗交互界面應(yīng)是獨立的模塊，可以靈活配置界面交互內(nèi)容、功能以及模塊的啟用或禁用。

1.8 手動測試

為了模擬極限工況和故障工況，軟件開發(fā)集成測試平臺需提供手動測試界面，由人工控制所有仿真節(jié)點的工況模擬信號。各個仿真節(jié)點的同一個物理信號可同步控制或單獨控制。手動測試功能的優(yōu)先級高于模型輸出。

1.9 自動測試

為提高測試效率，軟件開發(fā)集成測試平臺需具備自動測試功能，提供完整的測試序列編寫環(huán)境和參數(shù)設(shè)置的編輯環(huán)境、流程化編輯界面和快速創(chuàng)建測試序列的組件。測試人員可通過配置報表結(jié)構(gòu)、原始數(shù)據(jù)、比對結(jié)果、測試結(jié)果、錯誤警告等信息，生成可打印的文檔，便于查閱。另外，測試人員可通過測試序列固化測試方法，并能夠重復(fù)執(zhí)行，以便對測試中發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行回歸測試。

1.10數(shù)據(jù)管理

為方便分析被測對象在特定工況下的響應(yīng)特性，并對測試數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸檔和追溯，軟件開發(fā)集成測試平臺應(yīng)能對測試的過程數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲和回放。

1.11故障注入

根據(jù)制動系統(tǒng)故障診斷功能測試需求，軟件開發(fā)集成測試平臺需實現(xiàn)針對所有IO的開路、短路、對電源短路、對地短路、不同管腳之間短路等故障形式的測試。EBCU負(fù)載仿真單元也需具備所有IO的開路、短路、對電源短路、對地短路、不同管腳之間短路等故障形式的模擬。因此，需要有故障注入模塊，且該模塊具有手動和程控兩種激活方式，使測試更加靈活便捷。

2 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

由于動車組以8輛、16輛編組型式為主，考慮到使用的靈活性和方便性，制動系統(tǒng)軟件開發(fā)集成測試平臺設(shè)計成與8輛編組的動車組1：1的型式，對于超過8輛以上編組的動車采用虛擬車輛的方式實現(xiàn)；另外，預(yù)留一個可以進(jìn)行實物負(fù)載擴(kuò)展的仿真節(jié)點，用于載入真實被控對象進(jìn)行測試。因此，軟件開發(fā)集成測試平臺采用主從式架構(gòu)，包含2個測試服務(wù)節(jié)點、1個主仿真節(jié)點、8個子仿真節(jié)點、1個真實負(fù)載節(jié)點以及附屬測試設(shè)備，系統(tǒng)整體架構(gòu)的拓?fù)潢P(guān)系如圖 1所示。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)拓?fù)?/p>

整個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與8輛編組的動車組制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一致，分為兩個MVB網(wǎng)段，列車骨干網(wǎng)為WTB。同時，為滿足以太網(wǎng)控車功能測試，分為兩個TRDP以太網(wǎng)網(wǎng)段，列車骨干網(wǎng)為ETB。主仿真節(jié)點和各子仿真節(jié)點之間采用反射內(nèi)存進(jìn)行互相通訊。測試服務(wù)節(jié)點、主仿真節(jié)點計算機(jī)、子仿真節(jié)點計算機(jī)與對應(yīng)的仿真節(jié)點之間采用以太網(wǎng)通訊。

主仿真節(jié)點1個，具有TCN網(wǎng)絡(luò)管理、CAN網(wǎng)絡(luò)管理、ECN網(wǎng)絡(luò)管理功能，可模擬CCU、TCU、HMI與制動系統(tǒng)的通信接口、模擬司控臺，并能實現(xiàn)基于通信總線的虛擬車輛功能。主仿真節(jié)點采用定制的PXI機(jī)箱，運(yùn)行實時操作系統(tǒng)，安裝在定制的35U機(jī)柜中，通過CAN、MVB、TRDP總線板卡實現(xiàn)列車級制動管理，對全列BCU工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測與控制，負(fù)責(zé)實現(xiàn)虛擬車輛所需的MVB、TRDP端口數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能。監(jiān)測計算機(jī)主要用于人機(jī)交互和參數(shù)配置。

子仿真節(jié)點8個，對應(yīng)8輛車的制動控制單元配置，包含EBCU和仿真負(fù)載。EBCU中運(yùn)行被測軟件，仿真負(fù)載用于模擬EBCU的輸入信號(如壓力傳感器、速度傳感器、環(huán)路狀態(tài)繼電器、制動指令線、隔離塞門、壓力開關(guān)等)和采集EBCU的輸出信號(如空壓機(jī)啟動指令、門控指令、EP閥控制信號、防滑閥控制信號等)。仿真負(fù)載由仿真負(fù)載板卡和監(jiān)測計算機(jī)組成，放置在35U機(jī)柜中。監(jiān)控計算機(jī)主要用于人機(jī)交互界面和參數(shù)配置，運(yùn)行Windows系統(tǒng)。仿真負(fù)載板卡運(yùn)行實時操作系統(tǒng)，根據(jù)測試服務(wù)節(jié)點計算機(jī)給出的指令輸出仿真信號給EBCU，或采集EBCU的輸出信號。在測試服務(wù)節(jié)點計算機(jī)控制子仿真節(jié)點時，子仿真節(jié)點監(jiān)測計算機(jī)只能進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)控，不能對其執(zhí)行的任務(wù)進(jìn)行重新配置。

真實負(fù)載節(jié)點1個，主要由仿真負(fù)載板卡、真實負(fù)載接口、監(jiān)控計算機(jī)、MVB、CAN、TRDP組成，配置2個PXI機(jī)箱，放置在35U機(jī)柜中。

測試服務(wù)節(jié)點2個，每個測試服務(wù)節(jié)點各包含1臺高性能商用計算機(jī)/工作站，運(yùn)行Windows操作系統(tǒng)。測試服務(wù)節(jié)點負(fù)責(zé)整個系統(tǒng)(1個主仿真節(jié)點、8個子仿真節(jié)點、1個真實負(fù)載節(jié)點)的設(shè)備管理和參數(shù)配置，并在測試過程中實時監(jiān)控主仿真節(jié)點、子仿真節(jié)點、真實負(fù)載節(jié)點的過程數(shù)據(jù)，可按需要將某一時段的過程數(shù)據(jù)以文件的形式導(dǎo)出存儲，也可編輯運(yùn)行多個自動化測試序列，并自動生成報表。

仿真節(jié)點、真實負(fù)載節(jié)點可單獨配置、單獨運(yùn)行，進(jìn)行單板或單車測試；也可通過測試服務(wù)節(jié)點集中配置，進(jìn)行單元或列車級測試。主仿真節(jié)點、子仿真節(jié)點、真實負(fù)載節(jié)點采用上位機(jī)(監(jiān)控計算機(jī))搭配下位機(jī)(PXI)的方式搭建。上位機(jī)運(yùn)行基于Windows操作系統(tǒng)的服務(wù)軟件HilLab Client，用于仿真負(fù)載模型監(jiān)控、仿真環(huán)境管理和配置、實時過程數(shù)據(jù)監(jiān)測等；下位機(jī)運(yùn)行實時操作系統(tǒng)(LabVIEW RT，HiLab Server)，確保仿真負(fù)載模型實時運(yùn)行。

軟件開發(fā)集成測試平臺采用3個55寸的4K分辨率顯示器(每個顯示器可分割為4個1080P的顯示區(qū)域)，用于測試服務(wù)節(jié)點、主仿真節(jié)點、子仿真節(jié)點、真實負(fù)載節(jié)點的監(jiān)控計算機(jī)的顯示和人機(jī)交互。

3 硬件設(shè)計

動車組制動系統(tǒng)軟件開發(fā)集成測試平臺硬件包括操作臺、顯示設(shè)備、仿真節(jié)點、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、測試服務(wù)節(jié)點等，架構(gòu)如圖2所示。

3.1 主仿真節(jié)點

軟件開發(fā)集成測試平臺包含1個主仿真節(jié)點。主仿真節(jié)點具有TCN網(wǎng)絡(luò)管理、CAN網(wǎng)絡(luò)管理、ECN網(wǎng)絡(luò)管理功能，可模擬列車總線與制動系統(tǒng)接口，與制動系統(tǒng)進(jìn)行交互，并能實現(xiàn)基于通信總線的虛擬車輛功能。其主要由PXI設(shè)備、TCN&ECN網(wǎng)關(guān)、MVB板卡、TRDP板卡、以太網(wǎng)交換機(jī)等硬件組成，PXI機(jī)箱預(yù)留可用于擴(kuò)展RS232/RS485通信的板卡插槽。

主仿真節(jié)點中建立2個TCN網(wǎng)關(guān)，每4輛車組成一個MVB網(wǎng)段，MVB網(wǎng)段內(nèi)部通過MVB網(wǎng)絡(luò)通訊，兩個MVB網(wǎng)絡(luò)之間通過WTB網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊。TCN網(wǎng)關(guān)與MVB板卡、EBCU之間的物理連接關(guān)系如圖3所示。

ECN(Ethernet Consist Network)網(wǎng)關(guān)設(shè)備主要包含(Ethernet Router Unit)以太網(wǎng)路由單元和ESU(Ethernet Switch Unit)以太網(wǎng)交換機(jī)單元等設(shè)備。ECN網(wǎng)絡(luò)在設(shè)計上參考TCN網(wǎng)絡(luò)布局，即每4輛車使用一組ETB(列車以太骨干網(wǎng)，Ethernet Train Backbone)路由器和交換機(jī)組成一個TRDP網(wǎng)段，兩個TRDP網(wǎng)段的ETB交換機(jī)使用網(wǎng)線/光纖建立通信連接，布局關(guān)系如圖4所示。

3.2 子仿真節(jié)點

軟件開發(fā)集成測試平臺包含8個子仿真節(jié)點，每一臺子仿真節(jié)點中安裝仿真負(fù)載板卡，用于采集EBCU的輸出信號和模擬EBCU的輸入信號(如制動指令、壓力、速度、列車環(huán)路狀態(tài)、隔離塞門狀態(tài)等)。由于被測EBCU的板卡數(shù)量較多，為方便測試，測試平臺的仿真負(fù)載板卡與EBCU的板卡一一對應(yīng)，被測EBCU板卡與仿真負(fù)載板卡通過測試線纜直連。測試平臺中共設(shè)計6類仿真負(fù)載板卡：TEX01B、TEX02B、TEX01C、TEX02C、TEX05C和TMC02C，分別與EBCU的EX01B、EX02B、EX01C、EX02C、EX05C和MC02C對應(yīng)。

每個子仿真節(jié)點測試機(jī)柜中包含一個電源分配箱。有兩個功能，一是向EBCU分配供電線路，二是為仿真負(fù)載板卡的參考電平分配線路。

3.3 測試服務(wù)節(jié)點

測試服務(wù)節(jié)點負(fù)責(zé)統(tǒng)一配置其他各節(jié)點的測試環(huán)境，可統(tǒng)一監(jiān)控所有節(jié)點的輸入輸出信號。測試服務(wù)節(jié)點執(zhí)行具體的測試工作和數(shù)據(jù)維護(hù)，可以進(jìn)行自動化測試腳本編寫與執(zhí)行。測試服務(wù)節(jié)點可用于模擬司控臺的司機(jī)室占用、司控器指令、停放制動按鈕、緊急制動按鈕、撒沙開關(guān)等各種操作，執(zhí)行整個測試平臺中各仿真節(jié)點的測試任務(wù)管理和配置、數(shù)據(jù)存儲、生成測試報表和故障注入等功能，同時可總覽所有仿真節(jié)點信息(如輸入輸出信號、測試過程數(shù)據(jù)等)。

圖2 系統(tǒng)硬件架構(gòu)

圖3 MVB/WTB網(wǎng)關(guān)與MVB、EBCU線纜連接關(guān)系

圖4 ECN網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

3.4 真實負(fù)載節(jié)點

真實負(fù)載節(jié)點用于單車EBCU測試和單板測試，配置單節(jié)車測試的所有電氣接口、網(wǎng)絡(luò)接口，也為接入真實負(fù)載信號預(yù)留擴(kuò)展接口。真實負(fù)載節(jié)點與斷線測試箱配合使用，可實現(xiàn)實物負(fù)載(傳感器/執(zhí)行器)的數(shù)據(jù)采集/控制，如圖5。

圖5 真實負(fù)載節(jié)點結(jié)構(gòu)圖

3.5 共享內(nèi)存網(wǎng)絡(luò)

主仿真節(jié)點(1臺)、子仿真節(jié)點(8臺)、真實負(fù)載節(jié)點(1臺)上分別配備1塊反射內(nèi)存卡，這10個節(jié)點通過光纖與2個反射內(nèi)存交換機(jī)構(gòu)成星型內(nèi)存共享網(wǎng)絡(luò)。主仿真節(jié)點和4臺子仿真節(jié)點與1個反射內(nèi)存交換機(jī)構(gòu)成一個內(nèi)存共享網(wǎng)絡(luò)，真實負(fù)載節(jié)點和另外4臺子仿真節(jié)點與1個反射內(nèi)存交換機(jī)構(gòu)成內(nèi)存共享網(wǎng)絡(luò)，2個交換機(jī)之間采用光纖建立數(shù)據(jù)鏡像通信連接，如圖 6。使用共享內(nèi)存網(wǎng)絡(luò)，可以確保主仿真節(jié)點的控制指令在1 ms內(nèi)到達(dá)子仿真節(jié)點，子仿真節(jié)點從收到指令到仿真負(fù)載板卡產(chǎn)生輸出的時間為硬件線路傳輸時間(板卡通道輸出的建立時間一般為微秒級)，所以只要控制了指令在網(wǎng)絡(luò)中的傳輸時間，主仿真節(jié)點發(fā)出指令到子仿真節(jié)點的仿真負(fù)載板卡產(chǎn)生輸出的時間間隔遠(yuǎn)小于25 ms，各子仿真節(jié)點仿真負(fù)載板卡首次輸出響應(yīng)時間遠(yuǎn)小于10 ms。

圖6 共享內(nèi)存網(wǎng)絡(luò)連線關(guān)系

3.6 時鐘同步網(wǎng)絡(luò)

動車組制動系統(tǒng)軟件開發(fā)集成測試平臺中的多仿真節(jié)點等同為分布式仿真系統(tǒng)，如果分布式硬件不進(jìn)行硬件同步，板卡輸入和輸出的采樣就不會同時發(fā)生，另外隨著時間的推移，盡管系統(tǒng)被配置為同樣的速率，分布系統(tǒng)中不同節(jié)點在各自時鐘的工作下也會產(chǎn)生時間上的漂移。不同測試節(jié)點采用相同的時鐘源可以確保板卡采樣和輸出的同步性。故測試節(jié)點中的PXI機(jī)箱設(shè)計10 MHz的同步時鐘，采用PXI機(jī)箱時鐘級聯(lián)的方式實現(xiàn)，如圖7，確保整個系統(tǒng)在長時間運(yùn)行后，不同PXI機(jī)箱中的仿真負(fù)載板卡的采集和輸出能夠同步。

圖7 PXI機(jī)箱時鐘同步連線關(guān)系

4 軟件設(shè)計

動車組制動系統(tǒng)軟件開發(fā)集成測試平臺軟件功能包括系統(tǒng)配置、數(shù)據(jù)監(jiān)控、負(fù)載模型調(diào)參、司控臺模擬、虛擬車輛、手動測試、自動測試、歷史數(shù)據(jù)管理等。

4.1 軟件架構(gòu)

動車組制動系統(tǒng)軟件開發(fā)集成測試平臺軟件其采用主從式架構(gòu)，如圖8，提供二次開發(fā)擴(kuò)展接口。使用人員可根據(jù)測試需要，配置整車、單車、單板測試所需的EBCU負(fù)載及模型的參數(shù)信息，該配置信息使用標(biāo)準(zhǔn)的XML文件格式，并以項目工程文件的方式管理不同列車車型的測試配置參數(shù)。

圖8 列車級測試軟件-硬件部署關(guān)系

4.2 系統(tǒng)配置模塊

系統(tǒng)配置模塊可運(yùn)行在測試服務(wù)節(jié)點、主仿真節(jié)點、子仿真節(jié)點、真實負(fù)載節(jié)點對應(yīng)的監(jiān)控計算機(jī)中。該模塊用來設(shè)置并管理主仿真節(jié)點、子仿真節(jié)點、真實負(fù)載節(jié)點中的PXI設(shè)備中待執(zhí)行任務(wù)(硬件、模型等)的相關(guān)參數(shù)。主要包含EBCU負(fù)載(即IO參數(shù))配置，列車通信總線端口配置(MVB、TRDP等協(xié)議實例化)，負(fù)載模型嵌入識別(Simulink、AMESim、C++創(chuàng)建并編譯的DLL仿真負(fù)載模型導(dǎo)入，可自動獲取模型I/O、內(nèi)部參數(shù))。該模塊向使用者提供可自由擴(kuò)展的API和模板，用于將實時閉環(huán)控制、系統(tǒng)仿真、信號處理以及信號生成等功能添加到測試系統(tǒng)中。

系統(tǒng)配置模塊可對整車、單車、板卡測試所需的主仿真節(jié)點、子仿真節(jié)點、真實負(fù)載節(jié)點中的負(fù)載板卡、負(fù)載模型、總線協(xié)議(MVB、TRDP)等參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)一配置，也可根據(jù)實驗需求禁用部分不用的子仿真節(jié)點，每一個主仿真節(jié)點/子仿真節(jié)點對應(yīng)的測試環(huán)境均可獨立配置其硬件和負(fù)載模型參數(shù)。

4.3 數(shù)據(jù)監(jiān)控模塊

數(shù)據(jù)監(jiān)控模塊可運(yùn)行在測試服務(wù)節(jié)點、主仿真節(jié)點、子仿真節(jié)點、真實負(fù)載節(jié)點對應(yīng)的監(jiān)控計算機(jī)中，且只有測試服務(wù)節(jié)點可查看所有節(jié)點的實時過程數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)監(jiān)控功能用于在測試過程中實時查看與控制主仿真節(jié)點模擬的司控臺操作指令，以及所有子仿真節(jié)點與EBCU的輸入輸出數(shù)據(jù)，便于分析測試軟件邏輯、定位故障、控制模擬負(fù)載輸出、仿真EBCU的外部接口信號、模擬制動工況等，并及時掌握EBCU輸出狀態(tài)。如圖9。

數(shù)據(jù)監(jiān)控功能既可運(yùn)行在測試服務(wù)節(jié)點中(該模式下可監(jiān)控主仿真節(jié)點和所有子仿真節(jié)點的數(shù)據(jù))，也可運(yùn)行在主仿真節(jié)點/子仿真節(jié)點對應(yīng)的監(jiān)控計算機(jī)中(只監(jiān)控與計算機(jī)對應(yīng)的主仿真節(jié)點/子仿真節(jié)點數(shù)據(jù))。

圖9 數(shù)據(jù)監(jiān)控示意圖

4.4 負(fù)載模型調(diào)參

負(fù)載模型調(diào)參模塊可運(yùn)行在測試服務(wù)節(jié)點、主仿真節(jié)點、子仿真節(jié)點、真實負(fù)載節(jié)點對應(yīng)的監(jiān)控計算機(jī)中，主要針對在測試運(yùn)行過程中動態(tài)調(diào)整Simulink負(fù)載模型的內(nèi)部參數(shù)，實現(xiàn)基于真實IO數(shù)據(jù)的負(fù)載模型內(nèi)部參數(shù)整定，一旦參數(shù)調(diào)節(jié)完成后，才將最終整定好的參數(shù)應(yīng)用在Simulink負(fù)載模型文件中。

4.5 司控臺模擬

司控臺模擬采用界面組態(tài)的方式實現(xiàn)，主要提供以下幾方面的操作功能：司控器、緊急制動按鈕、停放施加/緩解按鈕、方向開關(guān)、撒沙開關(guān)、保持制動切除開關(guān)等。另外，模擬HMI監(jiān)測列車運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)，例如列車速度、總風(fēng)壓力、BP管壓力、空簧壓力、制動缸壓力等。示例如圖10。

圖10 司控臺模擬

4.6 虛擬車輛

虛擬車輛功能設(shè)計部署在主仿真節(jié)點中，當(dāng)測試系統(tǒng)在不具備車輛模型的情況下，可將實物車輛的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)進(jìn)行端口級(如MVB、TRDP)轉(zhuǎn)發(fā)，即將實物車輛的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)做鏡像，轉(zhuǎn)換成其他車輛的數(shù)據(jù)發(fā)送出去，實現(xiàn)車輛總線級數(shù)據(jù)通信的虛擬，如圖11。

4.7 手動測試

為模擬極限工況和故障工況，設(shè)計時提供手動測試界面，采用列車行業(yè)專用的UI控件搭建，支持手動設(shè)置由負(fù)載模型輸出至模擬負(fù)載板卡的信號，提供數(shù)據(jù)多層優(yōu)先級處理機(jī)制，可設(shè)置手動設(shè)置優(yōu)先級高于模型輸出。如圖12。

圖11 虛擬車輛端口協(xié)議轉(zhuǎn)發(fā)示例

圖12 手動測試界面示例

4.8 自動測試

自動測試提供完整的測試序列編寫和參數(shù)設(shè)置的編輯環(huán)境，具備流程化編輯界面和快速創(chuàng)建測試序列的功能。自動測試序列編輯環(huán)境中包括控制器默認(rèn)參數(shù)的定義、編輯等功能，并能將編輯的測試序列保存成文件，便于測試方法的固化和重復(fù)執(zhí)行，可有效提升整個測試系統(tǒng)的執(zhí)行效率。自動測試流程設(shè)計如圖13。

圖13 自動測試流程

4.9 歷史數(shù)據(jù)管理

每個EBCU對應(yīng)的子仿真節(jié)點，在進(jìn)行測試時，可設(shè)置是否存儲測試過程數(shù)據(jù)，用戶可根據(jù)測試需求有選擇性的保存部分變量的實時數(shù)據(jù)至測試服務(wù)器的MySQL數(shù)據(jù)庫或本地磁盤中，本地磁盤存儲的數(shù)據(jù)采用TDMS文件格式。對于已經(jīng)存儲的歷史數(shù)據(jù)，可進(jìn)行回放分析，如圖14。

圖14 歷史數(shù)據(jù)回放分析界面

5 總 結(jié)

動車組制動系統(tǒng)軟件開發(fā)集成測試平臺的技術(shù)方案在系統(tǒng)的穩(wěn)定性、易用性、靈活性等方面做了著重考慮，適用于短編、長編、聯(lián)掛及17輛編組等型式的動車組制動系統(tǒng)軟件測試。系統(tǒng)具備TCN和ECN兩種列控總線網(wǎng)絡(luò)，且網(wǎng)絡(luò)架設(shè)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與真實列車中的一致，可有效保證測試使用方式的一致性。軟件和硬件均具備可擴(kuò)展性，手動測試和自動測試功能適應(yīng)不同的測試需求，提高測試效率。試驗臺建成后，能夠為動車組的制動系統(tǒng)軟件開發(fā)、測試和故障模擬等工作提供更高效和便利的支持手段。