一种机车车辆通信线路模块化无线自动测试装置及方法与流程

本发明涉及机车车辆通信领域，尤其是一种机车车辆通信线路模块化无线自动测试装置及方法。

背景技术：

机车车辆（包括客车车辆、动车组、地铁、城轨列车等的单节车及固定编组结构）制造、检修过程中，外部重联通信线路及接口需要进行电气逻辑、信号测试。

常见测试方法存在以下不足：

1. 人工借助数字万用表等设备进行线路逻辑测试，仅能实现单点对单点之间高电平状态（“通”的状态）测试，无法实现单点对多点间高电平状态（“通”的状态）以及低电平状态（“断”的状态）测试，导致测试结果不可靠。

2. 常见逻辑自动测试设备须通过有线方式连接到各被测通信线路接口，须铺设几十甚至上百根几十米乃至数百米长的电缆。有线连接导致现场使用、维护难度大幅度提高，无法避免长期拖拽、与地面摩擦等因素对系统测试可靠性的巨大影响。

有线连接通常需要具备较好现场使用环境，甚至需要较为固定的地点进行操作（如需配备地面电源）。现场作业时，前后工序（如调车作业）须专门与其配合。

3. 常见测试系统仅针对某一个或几个型号，一旦被测对象硬件接口、测试内容有较大改变时，就需要重新设计制作整套系统。

测试系统数据仅能依靠专业计算机程序设计人员进行更改、增减甚至二次开发，现场技术人员无法根据实际需求进行快速处置。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术存在的问题，提供一种机车车辆通信线路模块化无线自动测试装置及方法。当电池电源板通过总线方式接收到主控机模块发送的监控信号时，则电池电源板返回电池的充电状态和电量给主控机模块； 当输入测试模块、输出测试模块通过无线模块分别接收到主控机模块下发的测试要求信号时，对被测对象进行测试。测试终端可配对使用，与被测对象连接，负责执行操作平台下达的测试要求。测试终端与测试终端、测试终端与操作平台之间，均通过无线网络进行实时数据交换。

本发明采用的技术方案如下：

一种机车车辆通信线路模块化无线自动测试装置包括:

操作平台控制端，用于通过无线方式下发测试要求信号并接收测试终端上传的信号；操作平台控制器包括充电控制板、主控机模块、总线模块以及无线模块； 充电控制板为总线模块、主控机模块以及无线模块供电；

测试终端，用于与被测对象连接，负责执行操作平台控制端下发的测试要求信号以及监控信号，对被测对象进行测试；测试终端包括电池电源模块、输入测试模块、输出测试模块以及无线模块；主控机模块通过无线方式分别与输入测试模块、输出测试模块连接；电池电源板给输入测试模块、输出测试模块以及无线模块供电；输入测试模块，用于与被测对象连接，负责执行主控机模块下发的测试要求信号，对被测对象进行测试；输出测试模块，用于与被测对象连接，负责执行主控机模块下发的测试要求信号，对被测对象进行测试；

主控机模块通过总线方式（can总线）与电池电源板连接，监控电池电源板的充电情况；当电池电源板通过总线方式接收到主控机模块发送的监控信号时，则电池电源板返回电池的充电状态和电量给主控机模块；

当输入测试模块、输出测试模块通过无线模块分别接收到主控机模块下发的测试要求信号时，对被测对象进行测试。

进一步的，所述电池电源板包括n个电源管理芯片、n+1个通断器、充电处理器、电压转换模块以及包括n个电池的电池组；充电处理器与主控机模块总线方式连接；充电电源正极端口、充电电源负极端口接口分别对应与n个充电管理芯片电源正极、n个充电管理芯片负极连接；

第一通断器第一公共触点（2端）、第二通断器第一公共触点、......、第n通断器第一公共触点分别对应与第一电池正极、第二电池正极、......、第n电池正极连接；

第一通断器第二公共触点（6端）、第二通断器第二公共触点、......、第n通断器第二公共触点分别对应与第一电池负极、第二电池负极、......、第n电池负极连接；

第一通断器第一常闭触点（3端）与第二通断器第二公共触点连接；第二通断器第一常闭触点与第n-1通断器第二公共触点连接；第n-1通断器第一常闭触点与第n及电子第二公共触点连接；

第一通断器第一常开触点（1端）、第二通断器第一常开触点、......、第n通断器第一常开触点分别对应与第一充电管理芯片充电正输出端、第二充电管理芯片充电正输出端、......、第n充电管理芯片充电正输出端连接；

第一通断器第二常闭触点（7端）与电池组负极连接；第二通断器第一常闭触点与第一电池正极连接；第n-1通断器第一常闭触点与第n-2电池正极连接；第n通断器第一常闭触点与第n-1电池正极连接；

第一通断器第二常开触点（5端）、第二通断器第二常开触点、......、第n通断器第二常开触点分别对应与第一充电管理芯片充电负输出端、第二充电管理芯片充电负输出端、......、第n充电管理芯片充电负输出端连接；

n个电池正负极之间设置两个降压电阻，两个降压电阻的形成的n个公共端分别与充电处理器控制端连接。

进一步的，当n个通断器电源正极和通断器电源负极之间不通电情况下，n个通断器常闭状态下，第一公共触点与第一常闭触点接通，第二公共触点与第二常闭触点接通；则第一电池正极与第二电池负极接通，第二电池正极与第三电池负极接通，n-1电池正极与第n电池负极接通，此时电池组中n个电池串联，第一电池负极做为电池组负极，第n电池正极作为电池组正极；当电池组电压值通过电压转换模块后，输出固定电压值V1和V2；n个电池的正极、负极之间设置与电池电源板处理器检测端口相连的检测端；电池组正、负极为输入测试模块、输出测试模块供电；

当电池电源板处理器检测端口相连的检测端检测到n个电池电压值小于阈值x时，将此信号发送给主控机模块，则主控机模块发送示警信号；然后充电电源端口进行工作，则n个通断器电源正极、电源负极通电后，通断器第一公共触点、通断器第二公共触点分别与第一常开触点、通断器第二常开触点接通；则充电电源通过充电管理芯片分别给n个电池充电；n个电池分别为输入测试模块和输出测试模块供电；

n个电池正负极之间设置两个降压电阻，两个降压电阻的公共端与充电处理器控制端连接，通过充电处理器实时监测n个电池充电情况，当电池电源板通过总线方式接收到主控机模块发送的监控信号时，则电池电源板的充电处理器将其控制端检测到的电池的充电状态和电量回传给主控机模块。

进一步的，充电控制板包括充电控制处理器、开关电源芯片、肖特基二极管以及储能滤波电容；开关电源芯片输入端与开关电源输入接地端分别对应接充电电源正端口、接充电电源负端口；开关电源芯片输入端通过反接肖特基二极管后与电池正极连接；电池负极与开关电源输入接地端连接；输入端与输入接地端之间设置储能电容；输出端与输出接地端之间设置储能电容；开关电源输出端与开关电源输出接地端对应与总线模块电源正极、总线模块电源负极连接；

充电控制处理器与开关电源控制端连接；充电控制处理器与主控机模块通过总线连接；

当开关电源芯片接收到充电控制处理器控制信号时，则开关电源芯片输入端、输出端导通。当有充电电源充电时，则充电控制板的电池与开关电源芯片接通；当没有充电电源充电时，充电控制板的电池与开关电源芯片接通。

进一步的，所述输入测试模块包括输入处理器以及p个输入测试模块；输入测试模块通过光耦隔离器实现，输入处理器与主控机模块通过无线方式连接；输出测试模块包括输出处理器以及s个输出测试模块；输出测试模块通过光耦隔离器实现；输出处理器与主控机模块通过无线方式连接；p、s大于等于0；

一种机车车辆通信线路模块化无线自动测试方法包括：

步骤1：当电池电源板通过总线方式接收到主控机模块发送的监控信号时，则电池电源板返回电池的充电状态和电量给主控机模块；

步骤2：当输入测试模块、输出测试模块通过无线模块分别接收到主控机模块下发的测试要求信号时，对被测对象进行测试；

其中操作平台控制端通过无线方式下发测试要求信号并接收测试终端上传的信号；操作平台控制器包括充电控制板、主控机模块、总线模块以及无线模块； 充电控制板为总线模块、主控机模块以及无线模块供电；

测试终端与被测对象连接，负责执行操作平台控制端下发的测试要求信号以及监控信号，对被测对象进行测试；测试终端包括电池电源模块、输入测试模块、输出测试模块以及无线模块；主控机模块通过无线方式分别与输入测试模块、输出测试模块连接；电池电源板给输入测试模块、输出测试模块以及无线模块供电；输入测试模块，用于与被测对象连接，负责执行主控机模块下发的测试要求信号，对被测对象进行测试；输出测试模块，用于与被测对象连接，负责执行主控机模块下发的测试要求信号，对被测对象进行测试；

主控机模块通过总线方式（can总线）与电池电源板连接，监控电池电源板的充电情况。

进一步的，所述电池电源板包括n个电源管理芯片、n+1个通断器、充电处理器、电压转换模块以及包括n个电池的电池组；充电处理器（STM32芯片）与主控机模块总线方式连接；充电电源正极端口、充电电源负极端口接口分别对应与n个充电管理芯片电源正极、n个充电管理芯片负极连接；

第一通断器第一公共触点（2端）、第二通断器第一公共触点、......、第n通断器第一公共触点分别对应与第一电池正极、第二电池正极、......、第n电池正极连接；

第一通断器第二公共触点（6端）、第二通断器第二公共触点、......、第n通断器第二公共触点分别对应与第一电池负极、第二电池负极、......、第n电池负极连接；

第一通断器第一常闭触点（3端）与第二通断器第二公共触点连接；第二通断器第一常闭触点与第n-1通断器第二公共触点连接；第n-1通断器第一常闭触点与第n及电子第二公共触点连接；

第一通断器第一常开触点（1端）、第二通断器第一常开触点、......、第n通断器第一常开触点分别对应与第一充电管理芯片充电正输出端、第二充电管理芯片充电正输出端、......、第n充电管理芯片充电正输出端连接；

第一通断器第二常闭触点（7端）与电池组负极连接；第二通断器第一常闭触点与第一电池正极连接；第n-1通断器第一常闭触点与第n-2电池正极连接；第n通断器第一常闭触点与第n-1电池正极连接；

第一通断器第二常开触点（5端）、第二通断器第二常开触点、......、第n通断器第二常开触点分别对应与第一充电管理芯片充电负输出端、第二充电管理芯片充电负输出端、......、第n充电管理芯片充电负输出端连接；n个电池正负极之间设置两个降压电阻，两个降压电阻的形成的n个公共端分别与充电处理器控制端连接；

当n个通断器电源正极和通断器电源负极之间不通电情况下，n个通断器常闭状态下，第一公共触点与第一常闭触点接通，第二公共触点与第二常闭触点接通；则第一电池正极与第二电池负极接通，第二电池正极与第三电池负极接通，n-1电池正极与第n电池负极接通，此时电池组中n个电池串联，第一电池负极做为电池组负极，第n电池正极作为电池组正极；当电池组电压值通过电压转换模块后，输出固定电压值V1和V2；n个电池的正极、负极之间设置与电池电源板处理器检测端口相连的检测端；电池组正、负极为输入测试模块、输出测试模块供电；

当电池电源板处理器检测端口相连的检测端检测到n个电池电压值小于阈值x时，将此信号发送给主控机模块，则主控机模块发送示警信号；然后充电电源端口进行工作，则n个通断器电源正极、电源负极通电后，通断器第一公共触点、通断器第二公共触点分别与第一常开触点、通断器第二常开触点接通；则充电电源通过充电管理芯片分别给n个电池充电；n个电池分别为输入测试模块和输出测试模块供电；x为2V到2.5V；

n个电池正负极之间设置两个降压电阻，两个降压电阻的公共端与充电处理器控制端连接，通过充电处理器实时监测n个电池充电情况，当电池电源板通过总线方式接收到主控机模块发送的监控信号时，则电池电源板的充电处理器将其控制端检测到的电池的充电状态和电量回传给主控机模块。

进一步的，充电控制板包括充电控制处理器、开关电源芯片、肖特基二极管以及储能滤波电容；开关电源芯片输入端与开关电源输入接地端分别对应接充电电源正端口、接充电电源负端口；开关电源芯片输入端通过反接肖特基二极管后与电池正极连接；电池负极与开关电源输入接地端连接；输入端与输入接地端之间设置储能电容；输出端与输出接地端之间设置储能电容；开关电源输出端与开关电源输出接地端对应与总线模块电源正极、总线模块电源负极连接；

充电控制处理器与开关电源控制端连接；充电控制处理器与主控机模块通过总线连接；

当开关电源芯片接收到充电控制处理器控制信号时，则开关电源芯片输入端、输出端导通。当有充电电源充电时，则充电控制板的电池与开关电源芯片接通；当没有充电电源充电时，充电控制板的电池与开关电源芯片接通。

进一步的，所述输入测试模块包括输入处理器以及p个输入测试模块；输入测试模块通过光耦隔离器实现，输入处理器与主控机模块通过无线方式连接；输出测试模块包括输出处理器以及s个输出测试模块；输出测试模块通过光耦隔离器实现；输出处理器与主控机模块通过无线方式连接。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1. 硬件系统由操作平台控制端与测试终端两部分组成，测试终端为模块化结构，由：电池电源模块、输入测试模块以及输出测试模块，根据需求通过快速接口组合而成。

测试终端可配对使用，与被测对象连接，负责执行操作平台下达的测试要求。测试终端与测试终端、测试终端与操作平台之间，均通过无线网络进行实时数据交换。

操作平台控制端为可移动设备，负责提供人机操作界面、测试终端充电及收纳。操作平台自带电池供电，现场使用中可不依靠有线供电，避免有线供电对使用位置的限制，减少对现场调度管理需求。

2. 测试终端具备防水、防尘能力，可对室内、外的单节或固定编组的机车车辆进行测试，对现场作业环境无特殊要求。

3. 测试终端相关参数可实现快速录入及自动处理，现场技术人员可根据工艺要求，自行调整、增减测试系统中的参数资料，数据录入界面与相关图纸、资料基本相同。录入完成后软件自动计算各逻辑测试路径。数据录入、编辑过程不涉及计算机编程。

4. 测试终端可实现对被测对象的自动逻辑测试，即对全部单节点对单节点、单节点对多节点的高、低电平遍历检测。测试过程可全程自动进行，也可进行人工干预。测试的进程将通过人机界面实时显示，并将相关错误信息单独进行显示。

5. 测试终端可满足对外重联通信线路中如：速度、温度、多媒体等信号的联网模拟测试需求，以及如网络线路质量状态等测量需求。

6. 测试终端可通过自身硬件系统实现各测量部件的互校，系统运行累计到一定时长后，会自动提示操作者运行自动校准功能。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本发明原理框图。

图2是电池电源板中充电电源端、通断器与电池连接示意图。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

本发明相关说明：

1、充电控制板还包括通过热敏电阻来测试环境温度。

2、输入测试模块包括输入处理器以及p个测试模块；测试模块是光耦隔离器、二极管、降压电阻；输入处理器通过反接在光耦隔离器正极输入端的二极管与光耦隔离器正极输入端连接；光耦隔离器负极输入端通过电阻接地；光耦隔离器一输出端接电源；光耦隔离器另一输出端接被测对象；

3、输出测试模块包括光电隔离器、接地电阻；光电隔离器一输入端与输出处理器连接；光电隔离器另一输入端通过电阻接地；光电隔离器一输出端与电池电源板连接，光电隔离器另一输入端与被测对象连接。

4、充电处理器是带有can总线方式的处理器； 电池电源板处理器、充电控制处理器、输入处理器以及输出处理器也是处理器；

5、充电处理器检测状态端口是普通的IO口，用以通过电源管理芯片检测充电电源接口的工作状态；

6、操作平台控制器还包括OLED显示器

7、通断器是继电器、两个选择开关或者两个单刀双掷开关等；通断器第4端与第8端之间连接续流二极管（D1、D2、D3及D4）。两个选择开关中第一开关控制端相当于通断器第2端；第一开关输入端相当于通断器第3端；第一开关输出端相当于通断器第1端；第二开关控制端相当于第6端；第二开关输入端相当于通断器第7端；第二开关输出端相当于通断器第5端。

通断器（图2中K1、K2、K3及K4）第一常开触点（如图2中第1端口）、第一公共触点（如图2中第2端口）、第一常闭触点（如图2中第3端口）、通断器电源负极（如图2中第4端口）、通断器第二常开触点（如图2中第5端口)、通断器第二公共触点（如图2中6端）、第二常闭触点（如图2中第7端口）、通断器电源正极（如图2中第8端口）。电池组正极（如图2中的BAT+端口）电池组负极（如图2中BAT-）。第一电池正、负极分别是BAT1+、BAT1-;第二电池正、负极分别是BAT2+、BAT2-；第三电池正、负极分别是BAT3+、BAT4-；第四电池正、负极分别是BAT4+、BAT4—。其中n个电池串联形成电池组时，第一电池负极BAT1-处于常闭状态，此时第一电池负极与图2中BAT-端口连接，BAT-作为电池组负极输出；第n电池正极BATn+处于常闭状体，此时第n电池正极与图2中的BATn+端口连接，NATn+作为电池组正极输出。

通断器是继电器、两个选择开关或者两个单刀双掷开关等；通断器第4端与第8端之间反向连接续流二极管。两个选择开关中第一开关控制端相当于通断器第2端；第一开关输入端相当于通断器第3端；第一开关输出端相当于通断器第1端；第二开关控制端相当于第6端；第二开关输入端相当于通断器第7端；第二开关输出端相当于通断器第5端。充电电源正极端口（chasrge+）、充电电源负极端口（charge-）分别与通断器电源正极、通断器电源负极连接；

继电器是8端口继电器，通断器第一常开触点（第1端口）、第一公共触点（第2端口）、第一常闭触点（第3端口）、通断器电源负极（通断器第4端口）、通断器第二常开触点（第5端口)、通断器第二公共触点（6端）、第二常闭触点（第7端口）、通断器电源正极（第8端口）。

充电电源正极端口、充电电源负极端口分别与通断器电源正极（通断器第8端口）、通断器电源负极（通断器第4端口）连接；

实施例一：当通断器是继电器时，则包括n个通断器是n个继电器；具体连接关系为：

第一继电器第一公共触点（2端）、第二继电器第一公共触点、......、第n继电器第一公共触点分别对应与第一电池正极、第二电池正极、......、第n电池正极连接；

第一继电器第二公共触点（6端）、第二继电器第二公共触点、......、第n继电器第二公共触点分别对应与第一电池负极、第二电池负极、......、第n电池负极连接；

第一继电器第一常闭触点（3端）与第二继电器第二公共触点连接；第二继电器第一常闭触点与第n-1继电器第二公共触点连接；第n-1继电器第一常闭触点与第n及电子第二公共触点连接；

第一继电器第一常开触点（1端）、第二继电器第一常开触点、......、第n继电器第一常开触点分别对应与第一充电管理芯片充电正输出端、第二充电管理芯片充电正输出端、......、第n充电管理芯片充电正输出端连接；

第一继电器第二常闭触点（7端）与电池组负极连接；第二继电器第一常闭触点与第一电池正极连接；第n-1继电器第一常闭触点与第n-2电池正极连接；第n继电器第一常闭触点与第n-1电池正极连接；

第一继电器第二常开触点（5端）、第二继电器第二常开触点、......、第n继电器第二常开触点分别对应与第一充电管理芯片充电负输出端、第二充电管理芯片充电负输出端、......、第n充电管理芯片充电负输出端连接；

当n个继电器电源正极（8端）和继电器电源负极（4端）之间不通电情况下，n个继电器常闭状态下，第一公共触点与第一常闭触点接通，第二公共触点与第二常闭触点接通；则第一电池正极与第二电池负极接通，第二电池正极与第三电池负极接通，n-1电池正极与第n电池负极接通，此时电池组中n个电池串联，第一电池负极做为电池组负极，第n电池正极作为电池组正极；当电池组电压值通过电压转换模块后，输出固定电压值V1和V2；n个电池的正极、负极之间设置与电池电源板处理器检测端口相连的检测端；电池组正、负极为输入测试模块、输出测试模块供电；

当电池电源板处理器检测端口相连的检测端检测到n个电池电压值小于阈值x时，将此信号发送给主控机模块，则主控机模块发送示警信号；然后充电电源端口进行工作，则n个继电器电源正极、电源负极通电后，继电器第一公共触点、继电器第二公共触点分别与第一常开触点、继电器第二常开触点接通；则充电电源通过充电管理芯片分别给n个电池充电。

实施例二：当通断器是两个选择开关时，则n个通断器包括2n个选择开关；

第一选择开关公共端相当于通断器第一公共触点；第一选择开关第一输出端口相当于第一常开触点、第一选择开关第二输出端口相当于第一常闭触点；第二选择开关公共端相当于通断器第二公共触点；第二选择开关第一输出端口相当于第二常开触点，第二选择开关第二输出端口相当于第二常闭触点；第一选择开关控制端与第二选择开关控制端为同一控制端，第一选择开光控制端相当于通断器电源正极与通断器电源负极；

实施例三：开关电源：是开关式三端稳压器，开关电源6端口器件，第一端口（Vin端口）是用于电压输入的端口；第6端口（Vo端口）是用于电压输出的端口；第二端口（GND）是接地端口；第三端口（Ctrl端口）是用于通过处理器控制的端口；第四端口（Trim）调压端口，通过与第6端口之间接调压电阻；当控制器输出有效控制信号时，开关电源第三端口接收到有效控制信号时，第一端口的电压信号通过开关电源输入端口后，通过Trim端口与第6端口的调节，输出宽范围的电压信号。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。