一种地面电子单元的测试装置及方法

技术领域

本发明实施例涉及铁路信号测试技术领域，尤其涉及一种地面电子单元的测试装置及方法。

背景技术

LEU(Lineside Electronic Unit，地面电子单元)是一种能够将特定列车报文信息转换为报文信号传递至轨道有源应答器，使列车通过有源应答器时可以通过电磁感应接收报文信号，实现列车运行控制的设备。地面电子单元是我国列车控制系统中的重要组成部分。

常用的LEU 设备主要板卡包括处理板、输出板、监测板。在LEU设备交付使用之前，通常需要使用LEU设备的测试系统对其进行测试，但是目前的LEU设备的测试系统主要针对LEU设备整机进行测试，无法对LEU设备的单板进行测试，整机测试以及故障排查均需花费大量时间。

发明内容

本发明提供一种地面电子单元的测试装置及方法，以实现对LEU设备的单板进行测试，缩短整机测试以及故障排查的时间，提高生产测试效率。

第一方面，本发明实施例提供了一种地面电子单元的测试装置，所述地面电子单元包括多个功能板卡；所述测试装置包括测试载具、测试主机和辅助整机；

所述测试载具用于装载固定一所述功能板卡作为被测板卡，以及提供对所述被测板卡的测试通道；

所述测试主机通过所述测试通道与所述被测板卡连接，用于控制对所述被测板卡的测试以及获取测试信号；

所述辅助整机分别与所述被测板卡和所述测试主机连接，用于提供所述被测板卡测试所需的工作条件。

可选地，所述测试载具包括板卡固定单元、多个第一对外接口、多个第二对外接口、多个测试通道和多组信号探测单元；

其中，所述板卡固定单元用于固定所述被测板卡；

所述测试通道的一端通过所述信号探测单元连接所述被测板卡的测试点，所述测试通道的另一端通过所述第一对外接口连接所述测试主机，所述测试通道的控制端连接所述第二对外接口，所述测试通道用于根据自身控制端的选通信号选通。

可选地，所述被测板卡为所述地面电子单元的处理板，所述测试点包括14路电压测试点、4路晶振频率测试点和9路方波信号测试点；

或者所述被测板卡为所述地面电子单元的监测板，所述测试点包括9路电压测试点和一路以太网通信测试点；

或者所述被测板卡为所述地面电子单元的输出板，所述测试点包括4路电压测试点、4路正弦波信号测试点和4路方波信号测试点。

可选地，每个所述测试通道包括开关单元和继电器，所述开关单元连接在电源的正极端和所述继电器的线圈的第一端之间，所述继电器的线圈的第二端连接所述电源的负极端；所述开关单元的控制端作为所述测试通道的控制端对应连接一所述第二对外接口；

一组所述信号探测单元包括第一信号探测单元和第二信号探测单元；所述继电器的第一对常开触点的中的一个触点通过所述第一信号探测单元连接所述测试点，另一个触点通过一所述第一对外接口连接所述测试主机；所述继电器的第二对常开触点的中的一个触点通过所述第二信号探测单元连接所述测试点对应的信号节点，另一个触点通过一所述第一对外接口连接所述测试主机；

所述测试主机用于通过所述第二对外接口向对应的开关单元的控制端传输选通信号以控制所述开关单元的导通状态，以控制所述测试通道的导通状态，以及通过对应的所述第一对外接口获取测试信号。

可选地，所述测试主机包括示波器板卡和选通板卡，其中所述示波器板卡与所述第一对外接口连接，所述示波器板卡用于获取所述测试信号并进行分析处理，所述选通板卡与所述第二对外接口连接，用于向所述第二对外接口发送所述选通信号。

可选地，所述信号探测单元包括探针，所述测试载具还包括箱体和探针夹具；所述探针夹具包括亚克力板和连接卡具，所述亚克力板通过所述连接卡具连接所述箱体；所述探针与所述亚克力板连接，并通过所述亚克力板内部的线路和所述连接卡具连接所述测试通道。

可选地，所述连接卡具包括转轴，所述亚克力板能够围绕所述转轴转动。

可选地，不同种所述被测板卡的探针夹具不同。

可选地，所述测试载具还包括以太网接口，所述测试主机还包括控制器；所述地面电子单元的多个功能板卡包括监测板；所述以太网接口用于在所述监测板作为所述被测板卡时连接所述监测板和所述控制器。

可选地，所述测试主机还包括串口通信板卡，所述串口通信板卡、所述控制器均与所述辅助整机通信连接。

可选地，所述测试载具还包括辅助设备连接接口，所述被测板卡通过所述辅助设备连接接口与所述辅助整机连接。

可选地，所述辅助整机包括所述地面电子单元的各所述功能板卡，所述辅助整机用于在任一所述地面电子单元的功能板卡作为所述被测板卡时，将自身相同的功能板卡缺省，以及自身不同的功能板卡工作，以为所述被测板卡提供工作条件。

可选地，所述测试载具还包括转接口，所述转接口至少用于连接所述测试载具的至少部分对外接口和所述被测板卡。

第二方面，本发明实施例还提供了一种地面电子单元的测试方法，包括：

通过测试载具提供对被测板卡的测试通道；

通过辅助整机提供所述被测板卡测试所需的工作条件；

测试主机控制对所述被测板卡的测试以及获取测试信号。

可选地，所述测试载具包括板卡固定单元、多个第一对外接口、多个第二对外接口、多个测试通道和多组信号探测单元；

所述测试通道的一端通过所述信号探测单元连接所述被测板卡的测试点，所述测试通道的另一端通过所述第一对外接口连接所述测试主机，所述测试通道的控制端连接所述第二对外接口；

所述测试主机控制对所述被测板卡的测试以及获取测试信号，包括：

所述测试主机通过所述第二对外接口向所述测试通道的控制端发送选通信号，以在同一时刻选通一个所述测试通道，并通过对应的所述第一对外接口获取测试信号。

本发明实施例通过测试载具装载固定一功能板卡作为被测板卡，并为被侧板卡提供测试通道；通过测试主机控制对被测板卡的测试并获取测试信号，通过辅助整机为被测板卡提供所需的工作条件，实现对被测板卡测试。本发明实施例的技术方案，可以实现对单个功能板卡进行测试，实现对地面电子单元的故障的快速排查、定位，减少了故障排查时间与地面电子单元的测试时间，提高了生产效率。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种地面电子单元的测试装置的硬件结构示意图；

图2是本发明实施例提供的另一种地面电子单元的测试装置的硬件结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种测试载具的外观结构示意图；

图4是本发明实施例提供的测试通道的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的一种地面电子测试单元的测试方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

图1是本发明实施例提供的一种地面电子单元的测试装置的硬件结构示意图。参照图1，地面电子单元包括多个功能板卡；测试装置包括测试载具120、测试主机110和辅助整机130；测试载具120用于装载固定一功能板卡作为被测板卡，以及提供对被测板卡的测试通道200；测试主机110通过测试通道200与被测板卡连接，用于控制对被测板卡的测试以及获取测试信号；辅助整机130分别与被测板卡和测试主机110连接，用于提供被测板卡测试所需的工作条件。

具体地，地面电子单元是一种数据采集与处理单元，通过串行通信接口或其他方式的接口与列控中心连接，周期接收列控中心发送的实时变化的报文或信息，并连续向有源应答器发送报文。地面电子单元包括处理板、输出板以及监测板。当处理板接收到列控中心发送的报文信息时，处理板对报文信息进行处理并输出给输出板，输出板将处理后的报文信息发送给后级装置。监测板用于对处理板的数据和输出板的数据进行监测生成监测数据，并将监测数据发送至列控中心。

当对地面电子单元的功能板卡进行测试时，将其中一个功能板卡作为被测板卡装载到测试载具120中，并将被测板卡连接到测试通道200的一端，测试通道200的另一端与测试主机110连接。测试主机110通过测试通道200对被测板卡的电源电压、晶振以及关键信号等指标进行检测，并获取测试信号。需要说明的是，辅助整机130是一个完整的地面电子单元，辅助整机130中具有功能完好的全部功能板卡。在对被测板卡测试时，辅助整机130为被测板卡提供所需的工作条件，其中，辅助整机130为被测板卡提供所需的工作条件具体可以是辅助整机130禁用与被测板卡相应的功能板卡（例如被测板卡为处理板时，辅助整机130禁用自身的处理板），将被测板卡接入辅助整机130，将被测板卡作为辅助整机的一部分，以对被测板卡的功能进行测试。辅助整机130接收测试主机110发送的信号，并将处理后的信号发送回测试主机110。测试主机110对接收的信号进行处理，并输出被测板卡的状态信息。

本实施例的地面电子单元的测试装置，通过测试载具装载固定一功能板卡作为被测板卡，并为被侧板卡提供测试通道；通过测试主机控制对被测板卡的测试并获取测试信号，通过辅助整机为被测板卡提供所需的工作条件，实现对被测板卡测试。本发明实施例的技术方案，可以实现对单个功能板卡进行测试，实现对地面电子单元的故障的快速排查、定位，减少了故障排查时间与地面电子单元的测试时间，提高了生产效率。

图2是本发明实施例提供的另一种地面电子单元的测试装置的硬件结构示意图，图3是本发明实施例提供的一种测试载具的外观结构示意图，结合图2-图3，可选地，测试载具120包括板卡固定单元、多个第一对外接口121、多个第二对外接口122、多个测试通道200和多组信号探测单元；

其中，板卡固定单元用于固定被测板卡；

测试通道200的一端通过信号探测单元连接被测板卡的测试点，测试通道200的另一端通过第一对外接口121连接测试主机110，测试通道200的控制端连接第二对外接口122，测试通道200用于根据自身控制端的选通信号选通。

具体地，信号探测单元用于采集被测板卡的硬件指标信号。该硬件指标信息通过测试通道200输送至测试主机110。需要说明的是，测试通道200具有第一端、第二端和控制端。测试通道200的控制端用于控制测试通道200的第一端和第二端之间的导通与关断。当测试通道200的控制端接收到选通信号时，测试通道200的第一端和第二端间的连接导通。这样的设置可以实现对被测板卡测试点的全覆盖，测试通道200根据自身控制端的选通信号选通，进而实现测试通道200的自动切换，无需手动更改测试主机110与被测板卡测试点间的连接，提高测试效率。

可选地，被测板卡为地面电子单元的处理板，测试点包括14路电压测试点、4路晶振频率测试点和9路方波信号测试点；

或者被测板卡为地面电子单元的监测板，测试点包括9路电压测试点和一路以太网通信测试点；

或者被测板卡为地面电子单元的输出板，测试点包括4路电压测试点、4路正弦波信号测试点和4路方波信号测试点。

具体地，当被测板卡为处理板时，信号探测单元通过被测板卡的测试点对被测板卡的电源电压、晶振频率以及输出的方波信号形进行测试，以获取被测板卡的电源电压、频率以及幅值等信息。

当被测板卡为监测板时，信号探测单元通过被测板卡的测试点对被测板卡的电源压进行测试，并且测试主机110通过测试载具120上的以太网接口对被测板卡的通信进行测试，以获取被测板卡的通信状态信息。

当被测板卡为输出板时，信号探测单元通过被测板卡的测试点对被测板卡的通电电压、C6信号以及C1信号进行测试，以获取被测板卡的通电电压、波形以及频率等信息。

图4是本发明实施例提供的测试通道的结构示意图。可选地，结合图2-图4，每个测试通道200包括开关单元210和继电器220，开关单元210连接在电源的正极端和继电器220的线圈的第一端之间，继电器220的线圈的第二端连接电源的负极端；开关单元210的控制端作为测试通道200的控制端对应连接第二对外接口122。

继续结合图2-图4，一组信号探测单元包括第一信号探测单元和第二信号探测单元；继电器220的第一对常开触点的中的一个触点通过第一信号探测单元连接测试点，另一个触点通过一第一对外接口121连接测试主机110；继电器220的第二对常开触点的中的一个触点通过第二信号探测单元连接测试点对应的信号节点，另一个触点通过一第一对外接口121连接测试主机110；测试通道200的第一端可以包括第一连接端和第二连接端，第一连接端分别连接第一对触点中的一个触点和第一信号探测单元的测试点，第二连接端分别连接第一对触点中的另一个触点和第一信号测试单元的测试点对应的信号节点；测试通道200的第二端可以包括第三连接端和第四连接端，第三连接端分别连接第二对触点的一个触点和示波器板卡111的一个信号接口，第四连接端分别连接第二对触点中的另一个触点和示波器板卡111的另一个信号接口。

测试主机110用于通过第二对外接口122向对应的开关单元210的控制端传输选通信号以控制开关单元210的导通状态，以控制测试通道200的导通状态，以及通过对应的第一对外接口121获取测试信号。

具体地，开关单元210的控制端通过第二对外接口122与测试主机110连接。开关单元210用于控制继电器220的导通与关断。当开关单元210的接收到测试主机110的选通信号时开关单元210闭合。此时，继电器220也随之导通。信号探测单元采集的硬件指标信号通过继电器220和第一对外接口121传输至测试主机110。需要说明的是，第二信号探测单元所连接的测试点对应的信号节点随着所采集的信号的不同而不同。例如，当信号探测单元所采集的信号为被测板卡上器件的电压信号时，第二探测单元所连接的测试点对应的信号节点为该器件的负极；当信号探测单元所采集的信号为被测板卡的波形信号时，第二探测单元所连接的测试点对应的信号节点为该被测板卡的接地点。

继续参考图2，可选地，测试主机110包括示波器板卡111和选通板卡112，其中示波器板卡111与第一对外接口121连接，示波器板卡111用于获取测试信号并进行分析处理，选通板卡112与第二对外接口122连接，用于向第二对外接口122发送选通信号。

具体地，测试主机110内写有通信与波形检测辅助程序。通信与波形检测辅助程序用于对外通信以及对被测板卡的输出波形进行检测。需要说明的是，通信与波形检测辅助程序是一个动态链接库，包含多个接口函数；并且每个接口函数都规定了返回数据类型、需传递给函数的参数、数据类型以及参数的传递顺序。由于测试主机110不能直接处理测试载具120发送的信号，因此测试主机110需要调用通信与波形检测辅助程序对信号进行解析。当测试主机110的示波器板卡111通过第一对外接口121接收到测试载具120发送的波形信号时，测试主机110的示波器板卡111调用通信与波形检测辅助程序对接收的波形信号进行解析。

选通板卡112用于控制测试通道200的导通与关闭。由于示波器板卡111无法同时处理多个信号。因此，测试主机110设置选通板卡112对接入示波器板卡111的测试通道200进行控制。例如，选通板卡112每次只对一个测试通道200发出选通信号，即选通板卡112每次只控制一个测试通道200接入示波器板卡111。这样的设置仅需一个示波器板卡111即可实现对被测板卡测试点的全覆盖，进而可以实现对各测试点的自动测试，提高成产测试效率，降低地面电子单元的测试装置的生产成本。

可选地，继续参照图2-图3，信号探测单元包括探针124，测试载具120还包括箱体123和探针夹具；探针夹具包括亚克力板125和连接卡具126，亚克力板125通过连接卡具126连接箱体123；探针124与亚克力板125连接，并通过亚克力板125内部的线路和连接卡具126连接测试通道200。

具体地，当被测板卡固定于测试载具120上时，信号探测单元的探针124与被测板卡上的测试点接触，并对被测板卡的硬件指标信号进行采集。信号探测单元所采集的硬件指标信号通过亚克力板125内部的线路和连接卡具126传输至测试通道200，进而通过第一对外接口121传输至测试主机110。需要说明的是，测试通道200设置于测试载具120的箱体123中，第一对外接口121与第二对外接口122设置于箱体123上。

可选地，继续参照图2，连接卡具126包括转轴，亚克力板125能够围绕转轴转动。

具体地，亚克力板125可围绕转轴转动的设计，可以便于更换测试载具上的被测板卡。除此以外，由于信号探测单元的探针124设置于亚克力板125上，在探针124与被测板卡的测试点接触时，探针124也承担了亚克力板125的部分重力，亚克力板125的重量使探针124与被测板卡的测试点的接触更加稳固。这样的设置避免了对被测板卡进行测试时发生接触不良的情况。

可选地，不同种被测板卡的探针夹具不同。

具体地，由于不同种被测板卡的测试点的分布不同，因此测试不同种板卡所需的探针夹具不同。

继续参照图2，测试载具120还包括以太网接口127，测试主机110还包括控制器113；地面电子单元的多个功能板卡包括监测板；以太网接口用于在监测板作为被测板卡时连接监测板和控制器113。

具体地，测试主机110的控制器113通过测试载具120上的以太网接口或辅助整机130与监测板建立TCP通信，以获取监测数据。地面电子单元的监测板用于检测处理板和输出板，并将监测数据发送至测试主机110的控制器113。当控制器113读取到监测数据时，控制器113调用通信与波形检测辅助程序中的相应接口函数，对监测数据进行解析，根据解析后的数据判定被测板卡的状态是否正常。

可选地，继续参照图2，测试主机110还包括串口通信板卡114，串口通信板卡114、控制器113均与辅助整机130通信连接。

具体地，串口通信板卡114用于向辅助整机130发送报文数据。需要说明的是，串口通信板卡114具有两路RS422通信通道，两路RS422通道互相冗余，在一路RS422通道故障时，另一路RS422通道仍可以与辅助整机130通信。串口通信板卡114按照RSSP-1协议与辅助整机130进行通信。当测试主机110向辅助整机130发送报文数据时，串口通信板卡114调用通信域波形检测辅助程序中的相应接口函数对报文数据进行处理，并将处理后的报文数据发送至辅助整机130；当辅助整机130向测试主机110返回报文数据时，串口通信板卡114接收到返回的报文数据，并调用通信域波形检测辅助程序中的相应接口函数对报文数据进行反向处理。

可选地，继续参照图2，测试载具120还包括辅助设备连接接口128，被测板卡通过辅助设备连接接口128与辅助整机130连接。

具体地，辅助整机130通过辅助设备连接接口128与被测板卡进行通信，并为被测板卡提供所需的工作条件。

可选地，辅助整机130包括地面电子单元的各功能板卡，辅助整机130用于在任一地面电子单元的功能板卡作为被测板卡时，将自身相同的功能板卡缺省，以及自身不同的功能板卡工作，以为被测板卡提供工作条件。

具体地，在对任一地面电子单元的功能板卡进行测试时，辅助整机130将与被测板卡相同的功能板卡缺省，与被测板卡不同的功能板卡继续工作，为被测板卡提供所需的工作条件，并且将被测板卡通过辅助设备连接接口128接入辅助整机130中，以对被测板卡进行测试。

可选地，测试载具120还包括转接口129，转接口129至少用于连接测试载具120的至少部分对外接口和被测板卡。

具体地，由于部分被测板卡的部分测试点位于被测板卡的芯片引脚位置上，在该测试点进行测试时，信号探测单元不能很好地与测试点进行接触，因此将该测试点的信号与对外转接口129进行连接，并通过转接器将该测试点的连接至测试通道200。除此以外，由于在对监测板进行测试时，需要与测试主机进行通信，以对监测板的通信功能进行测试，需要将监测板的通信引脚与测试载具120的以太网接口进行连接。因此，在对监测板进行测试时，将监测板的以太网通信引脚通过转接器连接至测试载具120的以太网接口。

本发明实施例还提供了一种地面电子单元的测试方法，图5是本发明实施例提供的一种地面电子测试单元的测试方法的流程图，参考图5，该测试方法包括：

S210、通过测试载具提供对被测板卡的测试通道。

具体地，测试载具用于装载被测板卡，测试载具的信号探测单元对被测板卡的硬件指标信号进行采集，并将采集到的硬件指标信号发送至测试主机。除此以外，测试载具还包括对外连接器以及与辅助设备连接口，对外连接器用于连接被测板卡，与辅助设备连接口用于连接辅助整机，被测板卡通过外连接器以及与辅助设备连接口与辅助整机进行连接。

S220、通过辅助整机提供被测板卡测试所需的工作条件。

具体地，辅助整机为被测板卡提供所需的工作条件，并且对被测板卡的功能进行测试，并将测试数据发送至测试主机。

S230、测试主机控制对被测板卡的测试以及获取测试信号。

具体地，测试主机用于控制各主机功能板卡发送和采集信号，并且对被测板卡的测试点的电压或者波形进行采集，获取硬件指标信息。除此以外，测试主机还对测试通道的导通与关断进行控制，实现电压采集或者波形采集的切换。测试主机还与辅助整机进行通信，为辅助整机提供报文信息，以及接收辅助整机发送的测试数据，并对测试数据进行解析，获取被测板卡的状态信息。

可选地，测试载具包括板卡固定单元、多个第一对外接口、多个第二对外接口、多个测试通道和多组信号探测单元；

测试通道的一端通过信号探测单元连接被测板卡的测试点，测试通道的另一端通过所述第一对外接口连接测试主机，测试通道的控制端连接第二对外接口；

测试主机控制对被测板卡的测试以及获取测试信号，包括：

测试主机通过第二对外接口向测试通道的控制端发送选通信号，以在同一时刻选通一个测试通道，并通过对应的第一对外接口获取测试信号。

具体地，信号探测单元用于采集被测板卡的硬件指标信号。该硬件指标信息通过测试通道输送至测试主机。需要说明的是，测试通道具有第一端、第二端和一个控制端。测试通道的控制端用于控制测试通道的第一端和第二端之间的导通与关断。测试主机依据程序设定的顺序或者手动操作指令向测试通道的控制端发送选通信号，当测试通道的控制端接收到选通信号时，测试通道的两个连接端导通。此时，信号探测单元采集到的硬件指标信号通过测试通道以及第一对外接口传输至测试主机，测试主机对硬件指标信号进行解析，获取硬件指标信息。

测试主机测试控制部分软件通过LabVIEW实现，软件架构分为逻辑控制层、驱动运行层和数据分析层，采用生产者与消费者模式进行程序设计。在软件的逻辑控制中主要分为三层，具体控制结构如下：

逻辑控制层，实现测试序列管理、测试命令下发、人机交互显示。通过手动或自动方式触发指定测试序列，下发运行命令至驱动层，响应处理上传状态及错误信息。

驱动控制层，根据接收的工作命令，启动各功能板卡开始工作，各功能板卡通过独立或组合方式实现具体测试内容，并将数据实时传递数据分析层，将状态和故障信息反馈至逻辑控制层。

数据分析层，将接收到的驱动运行层的数据进行解析，并将解析后的数据上传控制层。

需要说明的是，驱动控制层中的功能板卡依据逻辑控制层的工作命令对被测板卡进行测试，驱动控制层的功能板卡包括：

选通板卡，通过NI-DAQmx创建任务，选择设备号，一共使用选通节点27个，根据接收到的测试命令通过NI-DAQmx输出各个节点状态，从而控制不同探针或连接器对应的测试点接入示波器板卡通道。

串口通信板卡：通过VISA配置串口、执行串口数据的读写操作等，测试主机需要与辅助LEU整机按照RSSP-1协议进行通信，当测试主机需要发送报文数据时，调用通信与波形检测辅助程序库中的相应接口函数进行数据处理，测试主机获得接口函数处理后的报文数据再发送，当测试主机接收到串口数据时，调用通信与波形检测辅助程序库中的相应接口函数进行数据处理。

示波器板卡：运用NI-Scope中的各个子vi,实现示波器板卡的初始化、配置通道参数、获取波形等操作，当需要对采集到的波形进行分析处理时，调用通信与波形检测辅助程序库中的相应接口函数进行，如获取波形频率、获取波形幅值、判定波形种类、对波形眼图特性进行计算判别等。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。