本发明涉及列车运行控制测试技术领域，具体涉及一种基于硬件在环的利空车载设备互联互通测试接口方法。
背景技术：
车载设备是列控系统对列车进行操纵和控制的主体，为保证列车的跨线运营能力，列控车载设备应能够在不同技术平台下的地面线路上正确运行，即具备互联互通性。因此，为保证车载设备的跨线运行能力，就必须对其进行互联互通实验室测试。(车载设备间的通信性能测试)
互联互通测试的依据是根据列控系统需求规范制定的测试规范和测试案例，并结合实际线路情况制定相应的测试序列。测试平台依据测试序列的描述对被测车载设备的运行环境进行仿真模拟，并采用数据驱动或条件触发的方式对各个接口的数据发送进行控制。
对于各个接口信号的产生，是采用相应的信号产生设备将测试平台上位机发送的数据按照接口要求实时转换为车载设备可接受的信号形式。其中，车地无线消息通过模拟gsm-r环境生成、应答器报文与轨道电路信息由相应的发码器和天线产生、速度脉冲信号由信号发生器产生、列车接口开关量由io板卡产生。
如图1所示为测试平台整体接口适配形式结构图。各个接口设备之间相互分离难以满足测试过程中的同步性要求，不同接口设备的信号生成时间不同，进而会影响各个接口信息之间的关联性，而且接口信息的每次发送均要经过从测试平台上位机下载数据、转换与生成以及最终发送的过程，会影响测试过程的实时性。另一方面，每个接口设备均独立运行，缺乏统一的控制与监督机制。当测试过程中出现接口数据问题时，难以判断是被测设备的问题还是测试平台端的问题，进而影响测试效率和准确性。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种能够各接口信号进行统一控制，对接口数据进行统一存储，并自行判断发送时机进行相应的收发操作，便于实时监督的基于硬件在环的利空车载设备互联互通测试接口方法，以解决上述背景技术中存在的技术问题。
为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：
一种基于硬件在环的列控车载设备互联互通测试接口方法，在所述测试平台与所述车载设备之间连接一接口设备，该接口方法包括如下步骤：
步骤s110：制定测试平台与接口设备间的数据通信协议；
步骤s120：确定测试参数，所述测试参数包括速度信号参数和列车开关量信号参数；
步骤s130：根据所述数据通信协议进行测试平台数据下载，所述测试平台数据包括应答器报文数据及相应发送条件、轨道电路码序数据及相应发送条件；
步骤s140：根据所述测试参数及测试平台数据进行测试过程控制。
进一步的，所述接口设备包括应答器接口模块、轨道电路接口模块、速度信号接口模块、列车开关量接口模块。
进一步的，制定所述应答器接口模块的数据通信协议包括，在测试开始命令发送之前将应答器报文数据及相应的发送条件下载至接口设备，在测试过程中，接口设备每发送一次应答器报文均要向测试平台上位机发送报告。
进一步的，制定所述轨道电路接口模块的数据通信协议包括，在测试开始命令发送之前将轨道电路码序数据及相应发送条件下载至接口设备，在测试过程中，接口设备每发送一次轨道电路码序数据均要向测试平台上位机发送报告。
进一步的，制定所述速度信号接口模块的数据通信协议包括，在测试测试开始命令发送之后，测试平台以固定周期实时向接口设备发送速度信息数据帧，同时接口设备以固定周期实时向测试平台上位机发送当前累计里程信息数据帧；接口设备将速度信息转化为脉冲信号并实时发送给车载设备，速度信号接口模块计算根据实时速度信息计算列车走行距离，并将走行距离信息实时反馈给测试平台上位机，并实时发送给应答器接口模块、轨道电路接口模块、列车开关量接口模块。
进一步的，制定所述列车开口量接口模块的数据通信协议包括，在测试测试开始命令发送之后，测试平台以固定周期实时向接口设备发送输出开关量数据帧，同时接口设备以固定周期实时向测试平台上位机发送输入开关量数据帧；列车开关量接口模块将测试平台的输出指令转化为相应的电平信号发送给车载设备，同时读取此时车载设备的输出信号并反馈给测试平台上位机，当接口设备接收到测试开始指令之后，输入输出发送读取循环及开始运行，以实时地监控列车开关量情况直到接收到测试结束指令。
进一步的，所述速度信号参数包括轮径、齿数、信号形式；所述列车开关量信号参数包括阈值电压、电流。
进一步的，所述应答器报文数据及相应发送条件下载包括，当接口设备每接收到一条应答器数据帧后，进行相关校验，校验无误后向测试平台上位机发送反馈报告，若测试平台未收到校验成功报告，则认为应答器数据发送错误，并向接口设备发送测试结束指令，终止测试；
所述轨道电路码序数据及相应发送条件下载包括，当接口设备每接收到一条轨道电路数据帧后，进行数据校验，校验无误后向测试平台上位机发送报文下载成功报告，若测试平台未收到校验成功报告，则认为数据下载有误，并向接口设备发送测试结束命令，终止测试。
进一步的，所述测试过程控制包括当接口设备接收到数据发送指令时，启动信号转换机制，将测试平台数据转化为标准报文信号，发送给车载设备；待测试平台数据发送成功后，将其在列表中删除，当列表为空的时候，向测试平台上位机发送测试完成报告。
进一步的，所述测试过程控制包括接口设备触发模式和平台指令触发模式；
在接口设备触发模式下，首先判断报文发送条件，当满足发送条件时，接口设备启动信号转换机制，待数据发送成功后，将数据在列表中删除，当列表为空的时候，向测试平台上位机发送测试完成报告；
在平台指令触发模式下，接口设备当接收到报文发送指令时，启动信号转换机制，待数据发送成功后，将数据在列表中删除，当列表为空的时候，向测试平台上位机发送测试完成报告。
本发明有益效果：采用基于硬件在环的测试接口方法，并将测试所需的各个接口信号生成设备集中于一台接口设备上，加强了各个接口之间的联系，保障了测试过程的同步性；列车走行距离由接口设备自行运算，并直接作为自身的发送判断条件，大大减少了通信延迟，提高了接口信息发送的实时性；测试开始之前直接想应答器和轨道电路数据下载至接口设备，减少了测试过程中测试平台主机的运算量，提高了测试平台软件的可靠性；增加了对几个接口的实时监控，使得测试过程更加透明化，也为测试过程记录以及后续测试结果分析提供了依据。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例所述的现有测试平台整体接口适配形式结构图。
图2为本发明实施例所述的基于硬件在环的列控车载设备互联互通测试接口方法实现方式流程图。
图3为本发明实施例所述的测试平台与接口设备之间的通信流程示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的模块。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或模块，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、模块和/或它们的组。
需要说明的是，在本发明所述的实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通，或两个元件的相互作用关系，除非具有明确的限定。对于本领域技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例做进一步的解释说明，且实施例并不构成对本发明实施例的限定。图1是本发明实施例所述的重载列车动力学仿真软件的数据接口适配方法原理框图，图2是本发明实施例所述重载列车动力学仿真软件与外部软件之间的信息交互流程，图3是本发明实施例所述的重载列车动力学仿真软件和外部软件之间的应用层数据帧结构图。
本领域普通技术人员应当理解的是，附图只是一个实施例的示意图，附图中的部件或装置并不一定是实施本发明所必须的。
如图2至图3所示，本发明实施例提供了一种基于硬件在环的列控车载设备互联互通测试接口方法，其特征在于，在所述测试平台与所述车载设备之间连接一接口设备，该接口方法包括如下步骤：
步骤s110：制定测试平台与接口设备间的数据通信协议；
步骤s120：确定测试参数，所述测试参数包括速度信号参数和列车开关量信号参数；
步骤s130：根据所述数据通信协议进行测试平台数据下载，所述测试平台数据包括应答器报文数据及相应发送条件、轨道电路码序数据及相应发送条件；
步骤s140：根据所述测试参数及测试平台数据进行测试过程控制。
在本发明的一个具体实施例中，所述接口设备包括应答器接口模块、轨道电路接口模块、速度信号接口模块、列车开关量接口模块。
在本发明的一个具体实施例中，制定所述应答器接口模块的数据通信协议包括，在测试开始命令发送之前将应答器报文数据及相应的发送条件下载至接口设备，在测试过程中，接口设备每发送一次应答器报文均要向测试平台上位机发送报告。
在本发明的一个具体实施例中，制定所述轨道电路接口模块的数据通信协议包括，在测试开始命令发送之前将轨道电路码序数据及相应发送条件下载至接口设备，在测试过程中，接口设备每发送一次轨道电路码序数据均要向测试平台上位机发送报告。
在本发明的一个具体实施例中，制定所述速度信号接口模块的数据通信协议包括，在测试测试开始命令发送之后，测试平台以固定周期实时向接口设备发送速度信息数据帧，同时接口设备以固定周期实时向测试平台上位机发送当前累计里程信息数据帧；接口设备将速度信息转化为脉冲信号并实时发送给车载设备，速度信号接口模块计算根据实时速度信息计算列车走行距离，并将走行距离信息实时反馈给测试平台上位机，并实时发送给应答器接口模块、轨道电路接口模块、列车开关量接口模块。
在本发明的一个具体实施例中，制定所述列车开口量接口模块的数据通信协议包括，在测试测试开始命令发送之后，测试平台以固定周期实时向接口设备发送输出开关量数据帧，同时接口设备以固定周期实时向测试平台上位机发送输入开关量数据帧；列车开关量接口模块将测试平台的输出指令转化为相应的电平信号发送给车载设备，同时读取此时车载设备的输出信号并反馈给测试平台上位机，当接口设备接收到测试开始指令之后，输入输出发送读取循环及开始运行，以实时地监控列车开关量情况直到接收到测试结束指令。
在本发明的一个具体实施例中，所述速度信号参数包括轮径、齿数、信号形式；所述列车开关量信号参数包括阈值电压、电流。
在本发明的一个具体实施例中，所述应答器报文数据及相应发送条件下载包括，当接口设备每接收到一条应答器数据帧后，进行相关校验，校验无误后向测试平台上位机发送反馈报告，若测试平台未收到校验成功报告，则认为应答器数据发送错误，并向接口设备发送测试结束指令，终止测试；
所述轨道电路码序数据及相应发送条件下载包括，当接口设备每接收到一条轨道电路数据帧后，进行数据校验，校验无误后向测试平台上位机发送报文下载成功报告，若测试平台未收到校验成功报告，则认为数据下载有误，并向接口设备发送测试结束命令，终止测试。
在本发明的一个具体实施例中，所述测试过程控制包括当接口设备接收到数据发送指令时，启动信号转换机制，将测试平台数据转化为标准报文信号，发送给车载设备；待测试平台数据发送成功后，将其在列表中删除，当列表为空的时候，向测试平台上位机发送测试完成报告。
在本发明的一个具体实施例中，所述测试过程控制包括接口设备触发模式和平台指令触发模式；
在接口设备触发模式下，首先判断报文发送条件，当满足发送条件时，接口设备启动信号转换机制，待数据发送成功后，将数据在列表中删除，当列表为空的时候，向测试平台上位机发送测试完成报告；
在平台指令触发模式下，接口设备当接收到报文发送指令时，启动信号转换机制，待数据发送成功后，将数据在列表中删除，当列表为空的时候，向测试平台上位机发送测试完成报告。
本发明实施例所述的基于硬件在环的列控车载设备互联互通测试接口方法，引进一体化接口设备对各个接口信号的生成同一控制，并能够在测试开始之前将该次测试所需所有接口数据统一存储，并自行判断发送时机进行相应的收发操作。另一方面，在测试过程中测试人员可以通过该设备界面实时查看各个接口的情况，便于实时监督。
基于硬件在环的列控车载设备互联互通测试接口方法共分为四大步骤，整个过程如图2所示。
本发明所述的基于硬件在环的列控车载设备互联互通测试接口方法的具体方案如图3所示：
第一步：制定测试平台与接口设备间的数据通信协议
接口设备作为连接测试平台与被测车载设备的中间设备，须实时与测试平台上位机进行数据通信以完成接口数据下载、接收控制命令以及命令回复等功能。根据接口形式的不同，将接口设备分为四个工作模块：应答器接口模块、轨道电路接口模块、速度信号接口模块、列车开关量接口模块，并针对于不同接口的数据形式，分别制定相应的通信协议。
对于应答器接口模块：在测试开始命令发送之前应将应答器报文数据及相应的发送条件下载至接口设备。在测试过程中，接口设备每发送一次应答器报文均要向测试平台上位机发送报告。
对于轨道电路接口模块：在测试开始命令发送之前应将轨道电路低频、载频、频偏以及发送条件下载至接口设备。在测试过程中，接口设备每发送一次轨道电路码序信息均要向测试平台上位机发送报告。整个通信流程见附图3。
对于速度信号接口模块：在测试测试开始命令发送之后，测试平台以固定周期(50ms)实时向接口设备发送速度信息数据帧，同时接口设备以固定周期(50ms)实时向测试平台上位机发送当前累计里程信息数据帧。整个通信流程见附图3。
对于列车开关量接口模块：在测试测试开始命令发送之后，测试平台以固定周期(50ms)实时向接口设备发送输出开关量数据帧，同时接口设备以固定周期(50ms)实时向测试平台上位机发送输入开关量数据帧。在整个通信流程中，每帧数据帧头均为指令长度和指令类型以进行信息识别和校验。
第二步：确定测试相关参数。
除应答器、轨道电路等与地面设备的接口以外，车载设备与列车相关的接口均有不同的形式，因此需要在测试开始之前对相关参数进行确定。对于速度信号接口，需要确定的参数有轮径、齿数、信号形式(方波、正弦波等)等；对于列车开关量信号，需要确定的参数有阈值电压、电流等。在接口设备操作界面上添加参数选择界面，供测试人员进行选择操作。
第三步：接口数据下载
在完成测试准备工作之后，可以开始进行实际测试。在开始测试序列的流程之前，接口设备需要将整个序列所包含的应答器报文数据以及相关发送条件和轨道电路码序数据以及相关发送条件进行下载，并依据指令要求进行报文列表的新增、替换或删除的操作，以供测试过程中自行判断发送条件并进行接口数据发送。只有该序列的所有应答器数据和轨道电路数据均下载成功之后，才可向接口设备发送测试开始指令。
由于应答器报文数据庞大，应答器数据下载采用循环数据发送的方式，每一帧数据仅包含一条应答器报文。接口设备每接收到一条应答器数据后，进行相关校验，校验无误后向测试平台上位机发送反馈报告，若测试平台未收到校验成功报告，则认为应答器数据发送错误，并向接口设备发送测试结束指令，终止测试。应答器报文指令数据帧的内容包括指令长度、指令类型、信息属性(新增(表示本条报文为新增)、替换(表示本条报文为替换原有报文)、删除(表示应删除对应位置的应答器报文))、应答器id、应答器编号、发送地点、距离窗、应答器报文。
轨道电路数据的下载也采用循环数据发送的方式，即每一帧数据仅包含一条轨道电路码序信息。接口设备没接收到一条轨道电路报文指令后，进行数据校验，校验无误后向测试平台上位机发送报文下载成功报告，若测试平台未收到校验成功报告，则认为数据下载有误，应向接口涉笔发送测试结束命令，终止测试。轨道电路报文指令数据帧的内容包括指令长度、指令类型、信息属性(新增(表示本条报文为新增)、替换(表示本条报文为替换原有报文)、删除(表示应删除对应位置的应答器报文))、轨道电路信息顺序码、发送地点、发送延迟、载频、低频。
第四步：测试过程控制
所有接口数据下载完毕之后，测试平台向接口设备发送测试开始指令，开始测试过程。在测试过程中，接口设备的不同接口模块依据各自接口形式的特点判断数据发送条件并进行信号生成和发送：
应答器接口模块具有两种工作模式：接口设备触发模式和平台指令触发模式。在接口设备触发模式下，接口设备根据事先下载并存储的应答器报文列表中的发送地点、距离窗等条件进行判断。应答器接口模块实时地从后台获取当前列车走行距离信息，当满足发送条件时，设备启动信号转换机制，将相应的应答器报文转化为标准报文信号，发送给被测车载设备。待该应答器报文发送成功后，将其在列表中删除，当列表为空的时候，向测试平台上位机发送测试完成报告。在平台指令触发模式下，接口设备无需判断报文发送条件，被动接受测试平台上位机发送的报文发送指令。当接收到报文发送指令时，接口设备启动信号转换机制，将相应的应答器报文转化为标准报文信号，发送给被测车载设备。待该应答器报文发送成功后，将其在列表中删除，当列表为空的时候，向测试平台上位机发送测试完成报告。
轨道电路接口模块具有两种工作模式：接口设备触发模式和平台指令触发模式。在接口设备触发模式下，接口设备根据事先下载并存储的轨道电路报文列表中的发送地点、时间延迟等条件进行判断。轨道电路接口模块实时地从后台获取当前列车走行距离信息，当满足发送条件时，设备启动信号转换机制，将相应的低频、载频以及频偏信息转化为轨道电路电流并加载到测试钢轨上，通过车载tcr天线被测车载设备所接收。待该轨道电路信息发送成功后，将其在列表中删除，当列表为空的时候，向测试平台上位机发送测试完成报告。在平台指令触发模式下，接口设备无需判断报文发送条件，被动接受测试平台上位机发送的报文发送指令。当接收到报文发送指令时，接口设备启动信号转换机制，将相应的应答器报文转化为标准轨道电路电流信号，并通过tcr天线发送给被测车载设备。待该轨道电路信息发送成功后，将其在列表中删除，当列表为空的时候，向测试平台上位机发送测试完成报告。
速度信息由测试平台实时生成并发送给接口设备，根据事先确定的轮径、齿数等相关参数，接口设备将速度信息转化为被测车载设备可识别的脉冲信号并进行实时发送。同时接口设备后台将根据实时地速度信息进行积分运算得出当前的走行距离信息，并将该里程信息实时反馈给测试平台上位机。列车走行距离是整个测试过程中的重要触发条件，整个测试系统的走行距离信息均统一由接口设备速度信息模块计算，并实时发送给其它模块。
列车开关量分为输出开关量和输入开关量，将被测车载设备tiu模块与接口设备列车开关量接口模块用导线直连。接口设备负责将测试平台的输出指令转化为相应的电平信号发送给被测车载设备，同时读取此时车载设备的输出信号并反馈给测试平台上位机。由于输出信号发送指令和输入信号反馈报告均为循环发送且周期较短，以上指令均不需要回复指令。当接口设备接收到测试开始指令之后，输入输出发送读取循环及开始运行，以实时地监控列车开关量情况直到接收到测试结束指令。
当测试平台判断测试已经结束后，向接口设备的各个模块发送测试结束指令，即整个测试流程完成。
综上所述，本发明引入接口设备代替各个接口的信号发送设备，将各个接口信号发送的任务简化为接口设备中的各个子模块，对各个接口信息进行统一管理；接口设备通过测试平台发送的速度信息自行运算列车走形距离，并发送给各个子模块以进行发送条件判断；测试平台事先将应答器报文、发送条件以及轨道电路码序信息、发送条件下载至接口设备，由接口设备自行判断发送条件；接口设备具备可视化操作界面，可对速度信号接口和列车开关量接口的相关参数进行调整；在测试过程中，接口设备实时展示各个接口的状态，以供测试人员参考。
采用基于硬件在环的测试接口方法，并将测试所需的各个接口信号生成设备集中于一台接口设备上，加强了各个接口之间的联系，保障了测试过程的同步性；列车走形距离由接口设备自行运算，并直接作为自身的发送判断条件，大大减少了通信延迟，提高了接口信息发送的实时性；测试开始之前直接想应答器和轨道电路数据下载至接口设备，减少了测试过程中测试平台主机的运算量，提高了测试平台软件的可靠性；增加了对几个接口的实时监控，使得测试过程更加透明化，也为测试过程记录以及后续测试结果分析提供了依据。
通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。