应答器高低温动态测试系统设计

2019年1月
第55卷第1期
铁道通信信号
RAILWAY SIGNALLING&COMMUNICATION
January2019
Vol.55No.1应答器高低温动态测试系统设计
吴坎郭小龙冯慕白
摘要：基于产品生产测试的需求，设计了一种针对应答器的高低温动态测试系统，介绍了该系统的测试原理、硬件及软件的设计方法.实现了在温度动态变化过程中对应答器发送报文的平均数据速率、误码率等指标的自动测试。

关键词：信号设备；应答器；误码率；高低温；测试
Abstract:According to the requirement of production test,a high and low temperature dynamic test system for balise is designed.The testing principle of the system and the design method of its hardware and software are introduced.In the process of dynamic temperature change,the data transmission rate and symbol error rate of the balise message are automatically tested.
Key words：Signal equipment；Balise；Symbol error rate；High and low temperature；Test DOI：10.13879/j.issnl000-7458.2019-01.18510
应答器是一种由地面向列车传输信息的点式设备.可向车载子系统发送包含线路参数、进路参数、临时限速等信息的报文，被广泛应用于现代高速铁路信号控制系统中。

因应答器设备安装工作在室外，为保证设备在不同的环境温度、湿度下，性能指标均满足要求，在生产过程中，需要测试应答器在任一工作温度下的状态。

为此，沈阳铁路信号有限责任公司设计了一种适用于应答器生产制造企业需求的应答器高低温动态测试系统，实现了在
吴坎：沈阳铁路信号有限责任公司工程师110025沈阳郭小龙：沈阳铁路信号有限责任公司工程师110025沈阳冯慕白；沈阳铁路信号有限责任公司助理工程师110025沈阳
基金项目：沈阳铁路信号有限责任公司.欧标应答黠动态老化测试设备研制.27OO-K117OO29
收稿日期：2018-10-19
4结束语
根据研究结果，可以在铁路运维阶段对线路任意位置所关注的信号电缆，通过测试该电缆在接触网正常工况下的受强电影响指标，推算出该电缆在接触网短路时的感应纵电动势，分析是否符合限值要求，判断能否对电缆和与电缆接触的设备或人员造成危害，进而提前采取防护措施。

-40°C〜70°C温度循环变化过程中.对应答器发送报文的平均数据速率、误码率等进行自动测试，并完成数据管理、电子记录生成等功能。

1系统原理
测试系统通过能量天线向被测应答器发射27.095MHz的连续能量波，应答器被激活后.向系统的接收天线发送中心频率为4.234MHz的FSK报文信息，处理模块接收到FSK报文信息后进行解调和解码，计算出应答器发送报文的平均数据速率和误码率。

1）平均数据速率是应答器在单位时间内发送报文的数据量，定义为连续M位长度的数据位除以发送该长度数据位所用的时间。

参考文献
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社.2014.
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（责任编辑：温志红）
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铁道通信信号2019年第55卷第1期
平均数据速率=—J丁匸、
TCbit.iN)—T(bit,)
其中，M是规定时间内应答器发送报文的总位数；T(bit,)是发送第：位报文的时刻;T(bit,+M)是发送第i+M位报文的时刻。

根据欧洲应答器技术规范SUBSET-036的要求，应答器的平均数据速率应为564.48X(1+2.5%)kbit/s。

2)误码率是应答器在规定时间内发送报文的错误率，定义为报文中未能解码的次数与总解码次数的比值.是衡量应答器发送报文质量的重要指
Nw
标，误码率=寸O
其中，N是规定时间内的总解码次数(N> >1024),从报文第1位开始，按顺序截取总位数N中的1024位进行解码，即需要解码的报文为(bi，b2••-bi()2t)>(b2.5…喇笛)、(bs，bi•••t>1026).......(1023»氐-1022…b N),则总共需解码N-1023次；Nw是以上不可解码次数的总和。

根据企业生产质量控制的要求，规定应答器误码率应小于2.0%。

测试全过程需在高低温试验箱中进行，设定箱 中温度在-40°C~70°C范围内，可以根据需要进行多次循环。

在温度变化过程中，以固定的频率对应答器进行不间断测试，最终形成统计数据，从而判别应答器的性能是否通过测试。

一个周期内温度变化曲线如图1所示，循环周期需要以70°C至室温的降温过程作为结尾，避免测试结束后应答器出箱时表面残留冷凝水。

2硬件设计
测试系统硬件架构如图2所示，根据高低温箱的大小可以安排多台应答器同时测试，每组能量夭线、接收天线、处理模块及被测应答器均置于高低温箱内。

测试终端负责整个系统的运行，主要功能包括：显示人机界面，录入操作指令，控制LEU 设备的开闭；通过C接口为应答器提供有源报文;通过RJ-45以太网接口完成高低温箱的参数配置及控制；通过USB接口与处理模块进行数据交互,完成对应答器的激活及报文的接收与处理等。

其中处理模块的结构如图3所示。

处理模块通过USB接口供电.接收并执行测试终端的命令; DSP作为处理模块的控制核心.驱动27.095MHz 发送电路工作.将发送信号传送至能量天线；FSK 信号接收电路将接收到的应答器FSK报文信号进行采集、滤波、还原后，传送给FPGA(现场可编程门阵列)；FPGA与DSP共同完成报文信号的解
高低温箱
I能瞳天线+接收天线1冃处理模块1__
I个
-----------------1应答器1I
|能最天线+接收天线2炜处理模块2|—
t个
----------------1应答器2|
|能僵:天线+接收天线3冃处理模块3|—
V个
-----------------1应答器3
|能天线+接收天线N冃处理模块N|—
土个
------------1应答器N
C接口RJ45以太网接口USB接口
LEU设备测试终端
能
量
天
线
接
收
天
线
图2系统硬件架构
-----------1
27.095MHz
发送电路
DSP
控制核心
USB接口
供电
通信
r-
r FSK信号
接收电路1FPGA1
1.解调解码1
处理模块
图3处理模块结构图
测
试
终
端
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调和解码，计算出报文的平均数据速率、误码率及其他数据，最终通过USB通信接口将数据发送给测试终端。

3软件设计
测试终端软件系统采用面向对象的设计方法,分为系统维护、权限管理、测试管理和记录管理4个模块，各个模块之间相互独立，软件结构如图4所示。

条统启动
|用户登录|
测试人员
测
试
终
端
软
件
系
统
图1软件结构图
|设备自检|
|启动測试|
图5软件顶层程序流程图
|有源功能测试Q日u尺SU沈号有亀艮任公司
系统维护模块主要功能分为测试指标门限设置和通信参数设置，可以通过调整各个测试项的测试门限指标，设置包括串口、高低温箱通信接口的参数；权限管理模块实现增加用户、删除用户、设置密码、修改密码的功能；测试管理模块进行平均数据速率测试、误码率测试；记录管理模块将测试结果统一存放在数据库中，并实现测试结果的查询、测试记录的导出（功能）。

软件系统的顶层程序流程如图5所示。

系统启动后，首先识别登录用户名，并对其进行身份验证，管理员权限可以进行系统各项参数的设置、注册和删除用户名、修改密码等操作，测试人员可以进行应答器的相关测试；设备自检后启动测试，先判别应答器种类，然后根据判别结果进行无源功能测试或有源功能测试，测试数据在终端界面实时显示，并提示数据预警信息，如图6所示；将测试数据自动保存在数据库中・最后测试结束。

4结论
本文提出的应答器高低温动态测试系统•具有
3.-•*
图6终端显示界面
模块化、自动化、实时化等特点，能够实现对多台应答器的同时测试。

经过在沈阳铁路信号有限责任公司应答器生产测试过程一年多的应用，该系统可以严格筛选出不同温度下，功能失效、指标超差、工作异常的故障应答器。

在未来.根据高低温箱的功能，还可以通过修改软件，增加交变湿热、高温老化、温度冲击等测试项目。

因此，该系统满足应答器生产制造企业的需求，进一步保证了产品的生产质量，提高了企业的生产效率。

参考文献
[1]FFFIS for EuroBalise[S].SUBSET-036-v241.2007.
[2]FFFIS for EuroBalise[S].SUBSET-085-v222.2007.
L3]杜运峰，李永善.便携式应答器报文读写器的设计与应用[J].铁道通信信号,2013,49（8）:18-20.
（责任编辑：温志红
）。