用于车载控制器测试的半实物仿真平台制造技术

本发明专利技术公开了一种用于车载控制器测试的半实物仿真平台，包括：传感器运行系统、车载控制器、软件仿真列车系统以及供电系统；传感器运行系统包括：旋转支架；驱动旋转支架转动的驱动电机；固定在旋转支架上的加速度传感器和多普勒雷达；信号机查询器；速度传感器，用于测定旋转支架的速度；所述速度传感器、加速度传感器、多普勒雷达以及信号机查询器均为轨道列车中实际使用的型号。本发明专利技术采用真实的轨道列车传感器，并通过将速度传感器、加速度传感器、多普勒雷达以及信号机天线设置在旋转支架不同的位置，使这些传感器按照其真实的工作原理运行，为车载控制器提供真实的传感器输入与输出，从而为车载控制器提供一个与真实运行环境极为仿真环境。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于车载控制器设计和测试
，具体是涉及一种用于车载控制器测试的半实物仿真平台。
技术介绍
车载控制器(Carbone Controller)是一种用于轨道交通控制系统的安全计算机平台，主要由一系列具有功能模块的板卡组成。车载控制器主要用来采集高铁线路或者地铁线路中的速度传感器，加速度传感器，多普勒雷达，信标查询器等车载传感器的信号。随着科技进步和时代发展，自动化控制系统越来越多的被用于地铁与高铁线路中，车载控制器作为地铁或者高铁列车不可获取的一部分，对其进行测试与认证成为保证安全性不可或缺的一部分。在车载控制器研发与测试的过程中，为了保证其安全性，可靠性与可用性，需要对车载控制器进行一系列比较严格的测试。出于安全性的考虑，并不能直接 将车载控制器安装于轨道列车进行现场测试，并且现场测试需要耗费巨大的人力与物力代价。随着仿真技术的发展，研究人员根据传感器的工作原理与输入输出特性，建立传感器模型，为车载控制器提供仿真的传感器信号。目前文献报道的比较典型的半实物仿真车载系统中，信号系统通过牵引电机控制器控制牵引电机运动，牵引电机带动测速传感器和传送带运动，测速传感器产生速度信号，安装在传送带的无源应答器和有源应答器产生应答器信号，车载信号系统(车载控制器)采集速度信息与应答器信号(车载信号系统软件开发用半实物仿真平台，尹力明，刘俊艳，程佳，城市轨道交通研究，2011年第四期，40-44)。通过仿真技术建立传感器模型，为车载控制器提供仿真的传感器信号，虽然能够模拟传感器地功能，测试车载控制器某些性能。但是，这些仿真的传感器信号与真实的传感器的信号还是有很大区别的，并且即使就某一传感器建立半实物仿真系统，也只能从某一方面测试车载控制器的单项性能。并不能较为全面地测试车载控制器的所有性能。并且由于缺少车载控制器的运行环境与场景，这些测试系统对车载控制器进行的测试还是很不全面和完备的。
技术实现思路
本专利技术提供了一种用于车载控制器测试的半实物仿真平台，该仿真平台结构简单，通过采用真实的轨道列车传感器，为车载控制器提供真实的传感器输入和与真实运行环境极为仿真的测试环境，用于车载控制器的开发与测试时，能够更加全面的测试车载控制器的各方面的性能。一种用于车载控制器测试的半实物仿真平台，所述车载控制器用于轨道列车中，包括传感器运行系统、用于采集传感器运行系统发出的感应信号并发出相应控制信号的车载控制器、用于接收车载控制器的控制信号并控制传感器运行系统的运行的软件仿真列车系统以及供电系统；所述传感器运行系统包括旋转支架；驱动所述旋转支架转动的驱动电机；固定在旋转支架上的加速度传感器和多普勒雷达；信号机查询器，包括信号机天线、固定应答器FB和可变应答器TB，所述信号机天线固定在所述旋转支架上；速度传感器，用于测定旋转支架的速度；所述速度传感器、加速度传感器、多普勒雷达以及信号机查询器均为轨道列车中实际使用的型号。本专利技术的用于车载控制器测试的半实物仿真平台主要用于轨道列车中，特别适用于地铁系统中。其中加速度传感器主要用于测量圆盘边缘的线加速度，速度传感器主要用于测量圆盘边缘的线速度，多普勒雷达主要用于测量圆盘边缘的线速度与圆盘边缘转过的距离，信号机天线主要用于测量信标信号。所述速度传感器、加速度传感器、多普勒雷达以 及信号机天线均为轨道列车中实际使用的型号，实现了对测试车载控制器提供真实的传感器输入与输出。根据实际列车结构的不同，可适当增减传感器的个数和类型。为进一步提高了仿真平台的真实性，同时便于加速度传感器、多普勒雷达以及信号机天线的布置，作为优选，所述旋转支架包括底端与所述驱动电机的输出轴联动的转轴、以及固定在转轴顶端的圆盘；所述速度传感器、加速度传感器、多普勒雷达以及信号机天线以保持所述圆盘的动平衡为原则分布在该圆盘顶面。所述的速度传感器可选择接触式和非接触式速度传感器，实际使用过程中为便于传感器的布置，作为优选，所述的速度传感器为接触式速度传感器，该速度传感器与所述圆盘之间通过齿轮传动。接触式旋转式速度传感器与运动物体直接接触。当运动物体与旋转式速度传感器接触时，摩擦力带动传感器的滚轮转动。采用齿轮传动结构，降低了对接触式速度传感器上滚轮的磨损。实际装配时，传动用的齿轮与接触式速度传感器上滚轮同轴设置，且所述圆盘四周设有与所述齿轮啮合的啮合齿。速度传感器、加速度传感器、多普勒雷达以及信号机天线需要通过信号线或者电源线与供电系统以及车载控制器相连，为便于电源线或者信号线的布置，防止转轴转动过程中磨损电源线或者信号线，作为进一步优选，所述转轴为中空结构，该转轴外壁周向布置有若干导电体，导电体外壁通过碳刷与供电系统以及车载控制器的信号接收端相连，导电体内壁至少具有一部分穿过所述转轴的侧壁与转轴内腔连通；所述加速度传感器、多普勒雷达以及信号机天线通过线路分别与转轴内腔内的导电体连通。导电体可采用将导电涂层制成喷涂在转轴上直接形成，也可选择利用导电材料直接加工成型，然后再安装在转轴相应的位置即可。为进一步减低旋转支架的整体重量，降低能耗，作为更进一步优选，所述圆盘为环状结构，通过若干连接件与所述转轴相互固定。为便于线路的布置，可在所述连接件顶面设置导线槽，实际安装时，直接将线路布置在导线槽内即可，连接件的布置位置可根据速度传感器、加速度传感器、多普勒雷达以及信号机天线安装的位置确定，以进一步便于线路的布置。为实时了解软件仿真列车系统的执行情况，作为优选，所述软件仿真列车系统内还设有监测模块，用于监测软件仿真列车系统的执行信号，并将该信号反馈给车载控制器。为便于车载控制器与软件仿真列车系统之间信息的传输，可在所述车载控制器与软件仿真列车系统之间设有信号转换系统。信号转换系统主要用于将车载控制器输出的信号转换为数字信号，同时将软件仿真列车系统反馈的数字信号转换为车载控制器需要输入的信号。软件仿真列车系统与传感器运行系统之间也可以根据实际需要增添信号转换模块。本专利技术中信号转换系统以及软件仿真列车系统的软件一般在工控机中运行。信号转换系统的硬件一般包括机箱与电平转换板，电平转换板直接与工控机相连，软件运行于工控机中，由采集模块与通讯模块构成。采集模块采集车载传感器的IO信号；通讯模块与软件仿真列车系统的通讯模块通讯，传递传感器信息。本专利技术中的软件仿真列车系统由通讯模块、速度与加速度计算模块、显示模块和定位模块组成。通讯模块负责与信号转换系统的通讯模块通讯，速度与加速度计算模块用于计算仿真列车的速度和加速度信息，定位模块用于定位仿真列车位置，显示模块用于显示虚拟列车的运行状态的线路信息。 实际轨道列车系统中，信号机天线一般间隔分布在整条轨道上，仅在特定的场合下才能检测到信号。为进一步提高仿真平台的真实性，作为优选，所述供电系统中还设有一控制单元，该控制单元用于控制信号机查询器的定时通断电以及驱动电机的驱动电流大小。信号机查询器的定时通断电的时间间隔，可根据轨道列车系统中信号机天线的实际布置情况确定。通过对驱动电机的驱动电流大小的控制，实时控制驱动电机的转速。本专利技术中所述的车载控制器一般由一系列具有功能模块的板卡组成，可采用多种现有的计算机平台，例如可由常见的三取二安全计算机平台构成或者二取二安全计算机平台构成。常用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于车载控制器测试的半实物仿真平台，所述车载控制器用于轨道列车中，包括：传感器运行系统、用于采集传感器运行系统发出的感应信号并发出相应控制信号的车载控制器、用于接收车载控制器的控制信号并控制传感器运行系统的运行的软件仿真列车系统以及供电系统；其特征在于，所述传感器运行系统包括：旋转支架(1)；驱动所述旋转支架(1)转动的驱动电机(2)；固定在旋转支架(1)上的加速度传感器(4)和多普勒雷达(5)；信号机查询器，包括信号机天线(6)、固定应答器FB和可变应答器TB，所述信号机天线固定在所述旋转支架(1)上；速度传感器(3)，用于测定旋转支架(1)的速度；所述速度传感器、加速度传感器、多普勒雷达以及信号机查询器均为轨道列车中实际使用的型号。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈祥献，郑重，黄海，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：