基于FPGA的C3仿真测试系统ATP接入模块的研究与设计

来源 :兰州交通大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:xiaoyun1986
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基于我国高速客运专线目前及未来的发展需求,铁路部门结合我国基本国情,编制出CTCS(Chinese Train Control System,中国列车控制系统)。其中,ATP(Automatic TrainProtection,列车自动防护系统)是CTCS车载子系统的核心设备,我国使用的ATP多为国外引进,各厂商ATP设备接口存在较大差异性;针对ATP故障,现场具备专业维修技能的人员较少;现阶段我国对ATP的研究还不够深入,测试人员依然采用传统的现场上车调试方法,这样做不仅浪费人力,而且对ATP的功能测试存在局限性。通过对ATP接口功能进行深入研究,争取早日实现技术突破,显得相当地急迫。本文设计的ATP接入模块作为C3(CTCS-3,中国列车控制系统3级)级仿真测试系统的一个重要组成部分。以FPGA作为数据处理模块核心器件,通过实物接口驱动,连接车载ATP;同时使用内部通信协议,开发适合于车载ATP的接口应用逻辑,实现ATP列车接口和制动接口接入到C3仿真测试系统,很大程度上降低了仿真测试成本,并且可以有效地制定出各种测试方案,尽可能达到仿真测试目的。首先,在分析ATP工作原理的理论基础上,结合C3仿真测试系统的应用环境,论证ATP接入模块的设计原则和功能需求,提出ATP接入模块的整体设计方案,是由主控板、数字量采集DI板和数字量发送DO板组成。其次,对各部分功能进行硬件电路设计,详细介绍数字量采集和发送处理电路、电源、时钟等模块的设计方法,并对电磁兼容的基本理论进行阐述,介绍各电路板内部及板间电磁兼容的优化设计方法和具体的设计步骤,完成主控板、DI和DO板的硬件设计;在此的基础上,根据功能需求设计专有通信协议SIP,重点研究数据自校验功能以提高通信过程的可靠性及其硬件语言的实现,并设计硬件电路以建立通信协议的物理层。最后,根据C3仿真测试系统功能及测试方案,应用Labview软件设计上位机管理系统,实现系统状态显示、用户可视化操作、故障模拟等功能,进而完成车载ATP与ATP接入模块的联合调试工作,并验证ATP接入模块设计功能的完整性及正确性。ATP接入模块目前已在C3仿真测试系统中得到很好的应用,具有结构合理、兼容性高、可靠性强等特点,测试结果表明,主控以及数据发送、接收等各模块运行正常,能够达到预期目标,具有很高的实用价值和良好的市场前景。
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