列車網(wǎng)絡控制系統(tǒng)半實物綜合仿真試驗臺及試驗方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種列車網(wǎng)絡控制系統(tǒng)半實物綜合仿真試驗臺及試驗方法，包括仿真控制系統(tǒng)、輸入輸出模塊和測試件，所述仿真控制系統(tǒng)包括控制單元和設備仿真單元，所述輸入輸出模塊包括通訊接口組件、邏輯控制器及可調電源，所述設備仿真單元分別通過通訊接口模塊、控制器接口模塊、電源控制接口模塊與所述通訊接口組件、邏輯控制器及可調電源連接，所述輸入輸出模塊的輸出端與所述測試件連接。本發(fā)明是一個綜合型的試驗臺，能夠適用于多種協(xié)議，提供多種電源，適用性廣，該試驗臺既可以用于列車網(wǎng)絡控制設備以及關聯(lián)設備的試驗、檢測，又可用于整列車網(wǎng)絡在線調試，減少實物列車驗證時間，減少研發(fā)周期，縮短車上調試時間，從而降低研發(fā)成本。
【專利說明】列車網(wǎng)絡控制系統(tǒng)半實物綜合仿真試驗臺及試驗方法【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種列車網(wǎng)絡控制系統(tǒng)半實物綜合仿真試驗臺及試驗方法。
【背景技術】
[0002]隨著網(wǎng)絡系統(tǒng)的普遍應用，列車電子設備越來越多的接受控制網(wǎng)絡的控制和調度，隨之帶來的問題就是各個系統(tǒng)和網(wǎng)絡系統(tǒng)的控制接口變得越來越多，同時由于整車設計的系統(tǒng)性的要求，對于控制接口的信息量的要求也越來越高，這就造成系統(tǒng)控制接口變得越來越復雜，如何提高設備接口的一致性，簡化接口設計過程，保障接口的完整性和可靠性就成為整車設計中的一個關鍵問題。
[0003]國內列車網(wǎng)絡的試驗臺大部分停留在能夠進行簡單的信號的輸入、輸出，僅僅能夠檢測通訊網(wǎng)絡的部分功能，大部分的網(wǎng)絡功能僅能靠在現(xiàn)車進行調試檢驗，費時費力，可
靠性差。
【發(fā)明內容】
[0004]本發(fā)明主要目的在于解決上述問題和不足，提供一種既可以用于列車網(wǎng)絡控制設備以及關聯(lián)設備的試驗、檢測，又可用于整列車網(wǎng)絡在線調試，適用性廣，功能多的列車網(wǎng)絡控制系統(tǒng)半實物綜合仿真試驗臺及試驗方法。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案是:
[0006]一種列車網(wǎng)絡控制系統(tǒng)半實物綜合仿真試驗臺，包括仿真控制系統(tǒng)、輸入輸出模塊和測試件，所述仿真控制系統(tǒng)包括控制單元和設備仿真單元，所述輸入輸出模塊包括通訊接口組件、邏輯控制器及可調電源，所述設備仿真單元分別通過通訊接口模塊、控制器接口模塊、電源控制接口模塊與所述通訊接口組件、邏輯控制器及可調電源連接，所述輸入輸出模塊的輸出端與所述測試件連接`。
[0007]進一步，所述設備仿真單元包括司控器仿真單元、牽引系統(tǒng)仿真單元、制動系統(tǒng)仿真單元、車門系統(tǒng)仿真單元、空調系統(tǒng)仿真單元、旅客信息系統(tǒng)。
[0008]進一步，所述通訊接口組件包含了不同的通訊接口，支持不同的通訊協(xié)議，通過通訊信號連接器組與所述測試件連接。
[0009]進一步，所述通訊接口組件包括電流環(huán)、ARCNET協(xié)議接口、WTB協(xié)議接口、MVB協(xié)議接口、CAN協(xié)議接口、LAN協(xié)議接口、RS485接口、RS232接口、RS422接口中的一種和多種。
[0010]進一步，所述邏輯控制器包括PWM模塊、AO模塊、Al模塊、DO模塊和DI模塊，通過控制信號連接器組與所述測試件連接。
[0011]進一步，所述可調電源包括DC5V、DC12V、DC24V、DCllOV多組電源，通過電源輸出
連接器組與所述測試件連接。
[0012]進一步，多套仿真試驗臺通過以太網(wǎng)絡連接以模擬整列車的網(wǎng)絡設備環(huán)境。
[0013]進一步，所述仿真控制系統(tǒng)安裝在工控機上。
[0014]進一步，所述測試件為動車組網(wǎng)絡控制系統(tǒng)和地鐵列車網(wǎng)絡控制系統(tǒng)。[0015]本發(fā)明的另一個技術方案是:
[0016]一種列車網(wǎng)絡控制系統(tǒng)半實物綜合仿真試驗臺的試驗方法，其特征在于，包括如下步驟:
[0017]I)試驗人員將待測定的測試件與輸入輸出模塊中相應的協(xié)議接口、邏輯控制器、可調電源的輸出端連接，進而將測試件與在仿真控制系統(tǒng)的仿真模型聯(lián)接在一起進行試驗;
[0018]2)根據(jù)測試件的需要，調節(jié)可調電源，滿足測試件的輸入電源要求；
[0019]3)設備仿真單元在仿真過程中，實時將仿真模型中的各數(shù)據(jù)參數(shù)發(fā)送給輸入輸出模塊，再通過相應的協(xié)議接口發(fā)送給相應的測試件；
[0020]4)邏輯控制器執(zhí)行邏輯運算，提供相應的數(shù)字量、模擬量，控制測試件的控制邏輯。
[0021]5)測試件接收到設備仿真單元發(fā)送的數(shù)據(jù)參數(shù)和邏輯控制器輸出的數(shù)字量、模擬量后，測試件根據(jù)相應的控制邏輯控制相關設備運行，并同時通過輸入輸出模塊將相關數(shù)據(jù)發(fā)送至設備仿真單元中，以設置仿真模型中的數(shù)據(jù)參數(shù)；
[0022]6)在仿真結束后，控制單元對測試件的設計性能進行評價，評判是否滿足設計要求。
[0023]綜上內容，本發(fā)明所述的一種列車網(wǎng)絡控制系統(tǒng)半實物綜合仿真試驗臺及試驗方法，與現(xiàn)有技術相比，具有如下優(yōu)點:
[0024](I)該試驗臺是一個綜合型的試驗臺，能夠適用于多種協(xié)議，提供多種電源，同時試驗臺還具有TCN協(xié)議、ARCNET協(xié)議的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)邏輯分析功能，是一個適用性廣，功能多的試驗臺。
[0025](2)該試驗臺既可以用于列車網(wǎng)絡控制設備以及關聯(lián)設備的試驗、檢測，又可用于整列車網(wǎng)絡在線調試，減少實物列車驗證時間，減少研發(fā)周期，縮短車上調試時間，從而降低研發(fā)成本。
[0026](3)該試驗臺僅通過改變仿真軟件，即可實現(xiàn)不同的列車或部件的仿真、試驗，無需改變硬件設備，極大的縮短了對不同設備、列車進行試驗的周期、成本，極大的減少了工作量。
[0027](4)該試驗臺還可以通過軟件的仿真再現(xiàn)車輛運行的狀態(tài)，遠程指導現(xiàn)場列車的檢修。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0028]圖1本發(fā)明結構示意圖。
[0029]如圖1所示，仿真控制系統(tǒng)1，輸入輸出模塊2，測試件3，控制單元4，設備仿真單元5，通訊接口模塊6，控制接口模塊7，電源控制接口模塊8，通訊接口組件9，通訊信號連接器組10，邏輯控制器11，控制信號連接器組12，可調電源13，電源輸出連接器組14。
【具體實施方式】
[0030]下面結合附圖與【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細描述:
[0031]如圖1所示，一種列車網(wǎng)絡控制系統(tǒng)半實物綜合仿真試驗臺，是一種適用于基于ARCNE協(xié)議的動車組列車網(wǎng)絡和基于TCN網(wǎng)絡地鐵列車的半實物綜合仿真試驗臺，包括仿真控制系統(tǒng)1、輸入輸出模塊2和測試件3。
[0032]測試件3為列車網(wǎng)絡控制系統(tǒng)，即可以是動車組網(wǎng)絡控制系統(tǒng)，也可以是地鐵列車網(wǎng)絡控制系統(tǒng)，主要包括具有不同通訊方式的列車網(wǎng)絡控制設備以及關聯(lián)設備等等，如司控器、牽引系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、車丨]系統(tǒng)、空調系統(tǒng)、旅客信息系統(tǒng)等。
[0033]仿真控制系統(tǒng)I包括控制單元4和設備仿真單元5，安裝在工控機上，用于完成數(shù)據(jù)交換、設備仿真、控制邏輯分析驗證、性能對比、檢測結果評價及優(yōu)化等，還可以通過以太網(wǎng)絡將多個半實物仿真試驗臺進行數(shù)據(jù)交換，以進行整列車網(wǎng)絡系統(tǒng)的系統(tǒng)仿真，并實時將收發(fā)的數(shù)據(jù)和檢測結果等顯示在工控機的顯示器上。
[0034]其中，設備仿真單元5可對不同形式的動車組網(wǎng)絡系統(tǒng)和TCN網(wǎng)絡地鐵列車網(wǎng)絡系統(tǒng)建立仿真模型，模擬測試件3的功能及通信等。在一次仿真時，可根據(jù)網(wǎng)絡系統(tǒng)中各設備的實際情況選取相應的仿真模型，并對參與仿真的設備的參數(shù)進行設置。設備仿真單元5通過輸入輸出模塊2與測試件3之間建立實時的數(shù)據(jù)傳輸平臺，設備仿真單元5在仿真過程中，實時發(fā)送仿真模型中各數(shù)據(jù)參數(shù)給輸入輸出模塊2,同時輸入輸出模塊2根據(jù)測試件3發(fā)送的相關數(shù)據(jù)進行仿真控制。
[0035]仿真控制系統(tǒng)I主要有司控器仿真單元、牽引系統(tǒng)仿真單元、制動系統(tǒng)仿真單元、車門系統(tǒng)仿真單元、空調系統(tǒng)仿真單元、旅客信息系統(tǒng)等?？刂茊卧?則用于完成數(shù)據(jù)交換、控制邏輯分析驗證、性能對比、檢測結果評價及優(yōu)化等，進而通過半實物仿真來驗證測試件3的設計性能是否滿足設計要求。
[0036]設備仿真單元5通過安裝在工控機上的仿真軟件模擬列車網(wǎng)絡系統(tǒng)的各個相關子系統(tǒng)，為測試件3提供仿真控制，而且僅通過改變仿真軟件，即可實現(xiàn)不同的列車或部件的仿真試驗，另外，通過仿真軟件的仿真還可以再現(xiàn)車輛運行的狀態(tài)。
[0037]輸入輸出模塊2包括通訊接口組件9、邏輯控制器11及可調電源13，用于提供各種數(shù)字量、模擬量、各種通訊接口以及多種電源形式，模擬列車網(wǎng)絡系統(tǒng)的相關硬件接口。
[0038]通訊接口組件9包含了不同的通訊接口，支持不同的通訊協(xié)議，通過通訊信號連接器組10與不同通訊接口的測試件3進行連接，從而實現(xiàn)與牽引系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、空調系統(tǒng)、車門系統(tǒng)等相互配合進行試驗。通訊接口組件9包括電流環(huán)、ARCNET協(xié)議接口、WTB協(xié)議接口、MVB協(xié)議接口、CAN協(xié)議接口、LAN協(xié)議接口、RS485接口、RS232接口、RS422接口中的一種和多種。設備仿真單元5通過通訊接口模塊6與通訊接口組件9雙向通信連接，通訊接口組件9同時用于進行以太網(wǎng)與測試件3之間的通信協(xié)議轉換。
[0039]邏輯控制器11為可編程邏輯控制器，包括PWM模塊、AO模塊、Al模塊、DO模塊和DI模塊。設備仿真單元5通過PLC控制器接口模塊7與邏輯控制器11連接，邏輯控制器11通過控制信號連接器組12與測試件3連接。
[0040]可調電源13包括DC5V、DC12V、DC24V、DC110V多組電源。設備仿真單元5通過電源控制接口模塊8與可調電源13的輸入端連接，可調電源13的輸出端通過電源輸出連接器組14與測試件3連接。
[0041]下面詳細描述該試驗臺的試驗過程:
[0042]1、試驗人員將待測定的測試件3通過輸入輸出模塊2中的通訊信號連接器組10、控制信號連接器組12及電源輸出連接器組14與通訊接口組件9中的相應的協(xié)議接口、邏輯控制器11、可調電源13的輸出端連接，進而將測試件3與在仿真控制系統(tǒng)I的仿真模型聯(lián)接在一起進行試驗。
[0043]2、根據(jù)測試件3的需要，調節(jié)可調電源13，滿足測試件3的輸入電源要求，如牽引系統(tǒng)設備與DCllOV電源的輸出端連接，用以為牽引系統(tǒng)中的設備提供DCllOV的直流電源。
[0044]3、設備仿真單元5在仿真過程中，實時將仿真模型中的各數(shù)據(jù)參數(shù)發(fā)送給輸入輸出模塊2，再通過通訊接口組件9中的相應的協(xié)議接口發(fā)送給相應的測試件3，如車門系統(tǒng)仿真數(shù)據(jù)通過RS485接口與作為測試件3的車門系統(tǒng)設備連接。
[0045]4、邏輯控制器11執(zhí)行邏輯運算，提供相應的數(shù)字量、模擬量，控制測試件3的控制邏輯。
[0046]5、測試件3接收到設備仿真單元5發(fā)送的數(shù)據(jù)參數(shù)和邏輯控制器11輸出的數(shù)字量、模擬量后，測試件3根據(jù)相應的控制邏輯控制相關設備運行，并同時通過輸入輸出模塊2將相關數(shù)據(jù)發(fā)送至設備仿真單元5中，以設置仿真模型中的數(shù)據(jù)參數(shù)，將測試件3的動態(tài)特性、靜態(tài)特性等真實地反映出來。
[0047]6、在仿真結束后，控制單元4進行控制邏輯分析驗證、性能對比、檢測結果評價及優(yōu)化等，進而通過半實物仿真對測試件3的設計性能進行評價，評判是否滿足設計要求，如果不滿足設計要求，可調整測試件3的參數(shù)，或修改測試件3的設計。
[0048]該試驗臺可用于對現(xiàn)有或即將使用的列車網(wǎng)絡以及配套電子設備進行地面聯(lián)合調試、對網(wǎng)絡系統(tǒng)和網(wǎng)絡控制其他配套電子設備進行地面的接口測試，以滿足列車試制研究和批量生產(chǎn)出廠試驗的要求。多套仿真控制系統(tǒng)I和輸入輸出模塊2通過以太網(wǎng)絡連接，通過工業(yè)控制計算機安裝的仿真控制軟件，對各個通信端口進行數(shù)據(jù)操作，可以模擬整列車的網(wǎng)絡設備環(huán)境，并進行動車組列車和基于TCN網(wǎng)絡地鐵列車的控制算法與控制邏輯驗證和優(yōu)化等，構建跟現(xiàn)車1:1的網(wǎng)絡設備開發(fā)調試環(huán)境。
[0049]仿真控制系統(tǒng)I是在工控機，具有顯示器，各種控制控制開關，接口等，和輸入輸出模塊2安裝在試驗操作臺上，仿真控制系統(tǒng)I設有顯示器。
[0050]該試驗臺是一個綜合型的試驗臺，能夠適用于多種協(xié)議，提供DC5V、DC12V、DC24V、DCllOV等多種電源，還同時具有TCN協(xié)議、ARCNET協(xié)議的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)邏輯分析功能，是一個適用性廣，功能多的試驗臺。該試驗臺僅通過改變仿真軟件，即可實現(xiàn)不同的列車或部件的仿真、試驗，無需改變硬件設備，極大的縮短了對不同設備、列車進行試驗的周期、成本，極大的減少了工作量。
[0051]該試驗臺既可以用于列車網(wǎng)絡控制設備以及關聯(lián)設備的試驗、檢測，又可用于整列車網(wǎng)絡在線調試，減少實物列車驗證時間，減少研發(fā)周期，縮短車上調試時間，從而降低研發(fā)成本。該試驗臺還可以通過軟件的仿真再現(xiàn)車輛運行的狀態(tài)，遠程指導現(xiàn)場列車的檢修。
[0052]如上所述，結合附圖和實施例所給出的方案內容，可以衍生出類似的技術方案。但凡是未脫離本發(fā)明技術方案的內容，依據(jù)本發(fā)明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術方案的范圍內。
【權利要求】
1.一種列車網(wǎng)絡控制系統(tǒng)半實物綜合仿真試驗臺，其特征在于:包括仿真控制系統(tǒng)、輸入輸出模塊和測試件，所述仿真控制系統(tǒng)包括控制單元和設備仿真單元，所述輸入輸出模塊包括通訊接口組件、邏輯控制器及可調電源，所述設備仿真單元分別通過通訊接口模塊、控制器接口模塊、電源控制接口模塊與所述通訊接口組件、邏輯控制器及可調電源連接，所述輸入輸出模塊的輸出端與所述測試件連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的列車網(wǎng)絡控制系統(tǒng)半實物綜合仿真試驗臺，其特征在于:所述設備仿真單元包括司控器仿真單元、牽引系統(tǒng)仿真單元、制動系統(tǒng)仿真單元、車門系統(tǒng)仿真單元、空調系統(tǒng)仿真單元、旅客信息系統(tǒng)。
3.根據(jù)權利要求1所述的列車網(wǎng)絡控制系統(tǒng)半實物綜合仿真試驗臺，其特征在于:所述通訊接口組件包含了不同的通訊接口，支持不同的通訊協(xié)議，通過通訊信號連接器組與所述測試件連接。
4.根據(jù)權利要求3所述的列車網(wǎng)絡控制系統(tǒng)半實物綜合仿真試驗臺，其特征在于:所述通訊接口組件包括電流環(huán)、ARCNET協(xié)議接口、WTB協(xié)議接口、MVB協(xié)議接口、CAN協(xié)議接口、LAN協(xié)議接口、RS485接口、RS232接口、RS422接口中的一種和多種。
5.根據(jù)權利要求1所述的列車網(wǎng)絡控制系統(tǒng)半實物綜合仿真試驗臺，其特征在于:所述邏輯控制器包括PWM模塊、AO模塊、Al模塊、DO模塊和DI模塊，通過控制信號連接器組與所述測試件連接。
6.根據(jù)權利要求1所述的列車網(wǎng)絡控制系統(tǒng)半實物綜合仿真試驗臺，其特征在于:所述可調電源包括DC5V、DC12V、DC24V、DC110V多組電源，通過電源輸出連接器組與所述測試件連接。
7.根據(jù)權利要求1所述的列車網(wǎng)絡控制系統(tǒng)半實物綜合仿真試驗臺，其特征在于:多套仿真試驗臺通過以太網(wǎng)絡連接以模擬整列車的網(wǎng)絡設備環(huán)境。
8.根據(jù)權利要求1所述的列車網(wǎng)絡控制系統(tǒng)半實物綜合仿真試驗臺，其特征在于:所述仿真控制系統(tǒng)安裝在工控機上。
9.根據(jù)權利要求1至8任一項所述的列車網(wǎng)絡控制系統(tǒng)半實物綜合仿真試驗臺，其特征在于:所述測試件為動車組網(wǎng)絡控制系統(tǒng)和地鐵列車網(wǎng)絡控制系統(tǒng)。
10.一種如權利要求1-9任一項所述的列車網(wǎng)絡控制系統(tǒng)半實物綜合仿真試驗臺的試驗方法，其特征在于，包括如下步驟: 1)試驗人員將待測定的測試件與輸入輸出模塊中相應的協(xié)議接口、邏輯控制 器、可調電源的輸出端連接，進而將測試件與在仿真控制系統(tǒng)的仿真模型聯(lián)接在一起進行試驗； 2)根據(jù)測試件的需要，調節(jié)可調電源，滿足測試件的輸入電源要求； 3)設備仿真單元在仿真過程中，實時將仿真模型中的各數(shù)據(jù)參數(shù)發(fā)送給輸入輸出模塊，再通過相應的協(xié)議接口發(fā)送給相應的測試件； 4)邏輯控制器執(zhí)行邏輯運算，提供相應的數(shù)字量、模擬量，控制測試件的控制邏輯。 5)測試件接收到設備仿真單元發(fā)送的數(shù)據(jù)參數(shù)和邏輯控制器輸出的數(shù)字量、模擬量后，測試件根據(jù)相應的控制邏輯控制相關設備運行，并同時通過輸入輸出模塊將相關數(shù)據(jù)發(fā)送至設備仿真單元中，以設置仿真模型中的數(shù)據(jù)參數(shù)； 6)在仿真結束后，控制單元對測試件的設計性能進行評價，評判是否滿足設計要求。
【文檔編號】G05B17/02GK103631147SQ201310329968
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年7月31日 優(yōu)先權日:2013年7月31日
【發(fā)明者】賀竹林, 鄧小軍, 高世萍, 劉泰, 崔洪舉, 李寧, 曹建剛, 張博, 孫國成, 王巖 申請人:南車青島四方機車車輛股份有限公司