地铁车辆控制系统电气柜自动测试系统设计

张布平

摘要：近年来，随着经济社会的快速发展，地铁交通在中国取得了长足的发展。为了地铁车辆的安全，电气柜的可靠性在这方面发挥了重要作用。本文通过对控制柜电气柜自动测试系统的设计进行了详细研究，希望能为地铁车辆控制系统的电气柜测试提供一种高效可靠的解决方案。

关键词：地铁车辆控制系统；电气柜；自动测试

地铁作为具有高效、快捷、节能以及节省土地和减少噪声的交通工具，地铁本身与我国资源节约型，环境友好型社会的创建有着较高的契合性，而随着经济发展与国内地铁技术的成熟，我国地铁交通正处于繁荣的发展时期。对于地铁车辆来说，地铁车辆控制系统本身属于其正常运行的控制器，而如果这一控制器出现问题，地铁就很容易出现制动失效，车门位置不匹配等安全性问题，为了避免这一问题出现，本文就地铁车辆控制系统电气柜自动测试系统设计展开具体研究。

1、系统总体设计

1.1系统总体设计目标

为了保证本文所研究的地铁车辆控制系统的自动测试系统满足使用要求，本文设计了系统以满足不同规格的电控柜的测试任务，以确定经过测试的电气柜是否合格，电气柜需要定位故障定位的三个方面。

1.2系统总体设计方案

本文研究的地铁车辆控制系统电动汽车控制系统自动测试系统分为系统层，管理层和测试层。为了确保更好地确定被测电柜的故障，系统层需要负责分析被测电柜的设计清单，测试层负责具体测试和相应的数据采集，系统层将采集结果与预期输出进行比较。

2、系统硬件设计

为了完成对地铁車辆控制系统控制柜自动测试系统设计的研究，需要明确该系统的硬件设计。本文将该硬件设计分为系统通信设计，系统测试电源管理设计和采集，输出电路板设计，电气采集控制箱设计背板设计，通信控制板设计，电源管理电路板设计6部分。

2.1系统通信设计

针对本文研究的地铁车辆控制系统控制系统自动测试系统通信方案的设计，系统层与管理层的通信方式，管理层与测试层的通信方式是这种设计的主要内容。在系统层和管理层之间的通信设计中，选择了建立通信总线的设计方法。该设计方法能更好地满足系统层和管理层对通信频率高、数据量大，通信质量要求高的要求。在管理层和测试层之间的通信设计中，选择RS485用于两层之间的通信，选择RS485是因为它具有优越的抗干扰能力和可靠性。

2.2系统测试电源管理设计

在系统测试电源管理方案的设计中，确定了用于接地连续性测试，线端连续性测试和点对点传导测试的DC24V的设计。在逻辑功能测试的测试电源选择中，准备一个取决于被测电柜的工作电压的设计。

2.3采集输出板卡设计

在本文研究的采集和输出板卡的设计中，选择MSP430系统MCU作为主控芯片。该MCU具有体积小、功耗低、开发简单、扩展容易等优点，可以更好地满足本文的研究体系功能要求，在完成芯片的选择时，还需要开发输出输出板的设计，采集和输出板的最小系统，采集和输出板端口的复用电路以及输出卡的识别电路地址等。只提供采集输出板总体设计的简要说明。在采集和输出卡的总体设计中，本文选择了MSP430F149单板控制系统，通过将本系统与测试电压输出采集电路，地址识别电路，RS485通信电路和电源转换电路连接，即可完成该部分的简单设计。

2.4电气采集控制箱设计底板设计

在电气采集控制箱设计楼的设计中，为了更好地实现对10个采集输出板和1个通讯控制板卡的控制，本文设计了一个11个卡槽的机箱、电源，我们已经完成了这部分内容的设计。

2.5通信控制板卡的设计

在本文研究系统的通信控制板的设计中，该设计需要实现对通信转发的管理和机箱的测试电源。为实现这一目标，本文选择特殊芯片TMS320LF2407作为控制领域，并通过该芯片强大的存储空间、更低的功耗、更高的执行速度，可扩展的外部存储器以及先进的总线架构，将允许该通信控制板的设计以更好地实施。对于通信控制板卡的设计，在确定主控芯片后，还包括通信控制板的总体设计，最小系统设计、串口通信电路设计、CAN总线通信电路设计。本文仅简要讨论通信控制板的总体设计，在特定通信控制板的总体设计中，此设计需要基于TMS320LF2407单板控制系统。通过该系统，电源转换电路、CAN通信电路、RS485通信电路、地址识别电路、110V/24V测试电源的开关管理电路控制是本设计的基本思路。

2.6电源管理板卡的设计

在本文研究系统电源管理板的设计中，该设计仍需要基于TMS320LF2407芯片开发。在该电源管理板的整体设计中，它与通信控制板的整体设计相似，并且测试电源检测电路的设计是该设计的核心部分。在测试电源检测电路设计中，该设计主要包括正常测试电压范围的确定，电压测量方法，测试电压检测电路设计，检测原理，比较器芯片以及分压电阻的确定等，DC23VDC25V之间的正常测试电压范围。

3、系统软件设计

3.1系统工作流程

在系统软件的工作流程设计中，本文确定上电初始化、确定测试指令、发送控制指令、按照指令下发测试电源、解析并转发控制指令、输入相应的测试电压根据说明收集测试响应并上传设置说明。结果，采集结果分析和故障确认，发送最终指令以完成此特定工作流程。

3.2系统通信协议制定

为了制定电气柜自动测试系统的通信协议，此处选择的通信格式是基于8个字节。该通信格式的主要内容包括通信类型、设备ID、帧头结尾和通信校验字节等，通信流程的设计需要根据系统工作流程和通信协议进行规划。首先，系统自检流程，然后发布具体的通信测试类型，通信过程中每帧的第一个字节用作帧头。在该部分中，与由不同级别的设备发起的通信相对应的报头都是不同的。因此，要区分和设置系统不同结构层的帧头。通讯协议格式的设置除了设置通讯头之外，还包括：设备地址、通讯类型、通讯内容、验证结果信息、通讯帧结束设置，通信流程的设计需要根据管理层，系统层和测试层进行不同的设计。管理层主要关注电源管理板和通信控制板的设计。系统层主要为上位机设计、测试层主要用于逻辑收集。输出板设计、测试流程包括系统自检、测试类型释放、测试节点上电信息释放、真值表释放、自检命令释放、关闭命令释放等。

3.3系统层设备程序设计

在系统层设备程序设中，本文确定了上位机应用软件负责系统管理、界面开发、逻辑处理模块、逻辑测试、通信模块、数据库管理模块的软件功能。

4、结语

综上所述，在本文就地铁车辆控制系统电气柜自动测试系统设计展开的研究中，笔者简单论述了这一系统总体设计、硬件设计以及软件设计，虽然软件设计部分受限于篇幅原因内容有限，但还是希望本文研究能够为相关业界人士带来一定启发。

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