调车监控系统车载主机检测设备原理及应用
王石静 陈智新 王平
（卡斯柯信号有限公司 北京 100070）
摘要：于无线调车机车信号和监控系统，也就是简称为STP系统里，STP车载主机属于STP系统核心设备当中的一项。为确保STP - KA车载主机该产品的交付质量，去贴合各路局对于设备检测以及维护的需求，STP - KA系统给出了三种类型的车载主机检测设备，其分别是出入库车载主机检测设备、便携式车载主机检测仪、车载主机手持检测仪。出入库车载主机检测的这样一种设备，主要是针对那些已经处于已然安装状态的而车载主机来讲，呢在其出库之前，去展开针对它的硬件接口设备的非常细致全面的检测，进行软件以及数据方面的全面检测，还要进行版本升级。便携式车载主机检测仪，主要是能够对于车载主机随时随地地呢进行检测，不会受到区域方面的限制以及时间方面的限制，能够针对某一个出现故障的车载主机去开展硬件接口检测以及软件数据检测，能够迅速地定位故障的点位处所，与此同时还支持软件以及相应数据的升级活动。用于车载主机检测的设备中，有一种是手持检测仪，它是手持式的，针对安装在机车上的车载主机，能简便且快速地开展检测工作，还能对软件，以及数据配置进行检测更新，其具有使用非常灵活便捷的特点。
将车载主机放进检测设备里，把出入的车载主机放入检测设备中，有便携式的车载主机起到检测之用处那个仪器叫检测仪，还有车载主机手持的那种检测仪器。
《车辆主机检测设备在调车监控系统中的原理以及应用》，拆分成：《车辆主机检测设备在调车监控系统中的原理》，《车辆主机检测设备在调车监控系统中的应用》。
佳斯科信号有限公司，位于北京，地址为一千号七百零号 ，邮编是一万零七百。
1 引言
简称为STP系统的无线调车机车信号与监控系统，在国内各铁路局有着调车作业的车站里已被广泛运用，STP车载主机属于STP系统核心设备当中的一处，用户得针对各场景的车载主机设物体（已经投放且安置在机车上正开展作业的车载主机，已经安装好的预备出库去使用的车载主机，在库内存放着的尚未安装或者等待检修的车载主机）以及其接口设备展开定期或者不定期的检测，以此确保系统具备可用性，必要之时还能够备份或者升级车载主机里面的软件以及数据。
目前，其他STP厂家所拥有的车载主机检测设备，其位置是固定的，这些检测设备通常安装于固定之处不能移动，并且要求被检测的机车必须进入检测区域才可以进行检测，其局限性非常大，对于现场运行过程中出现故障的机车，无法快速地定位故障点进而实施维修，这极大地影响了工作效率。
为了去适应不一样的检测环境，STP-KA型系统鉴于这一目的向用户给予了三种类别的STP-KA车载主机检测设备，它们分别是出入库车载主机检测设备，还有便携式车载主机检测仪以及车载主机手持检测仪，这些设备适用于不同的场所，能够供客户进行灵活地选用，接下来下面要对三种产品逐个逐一进行介绍。
2 STP-KA车载主机检测设备的需求分析
（1）STP-KA车载主机检测设备的主要功能
① 检测车载电台通信是否正常；
② 检测车载主机与查询器主机（应答器）通信是否正常；
③ 检测车载主机与LKJ之间CAN总线通信是否正常；
④ 检测车载主机与打印机通信是否正常；
⑤ 检测车载主机与GPS通信是否正常。
（2）STP-KA车载主机检测设备的辅助功能
① 检测车载主机G网通信是否正常；
② 正确显示车载主机程序版本用于检查；
③ 检测校验车载主机站场数据是否正确；
④ 支持车载软件和数据的备份与升级；
⑤ 提供实时记录测试结果功能；
⑥ 提供在线查询历史测试数据功能；
⑦ 正确显示车载LKJ站场图及码位用于检查LKJ站场数据；
⑧ 支持多台机车的同时在线检测。
3 出入库车载主机检测设备
为确保机车上所装车载设备在出库之前可正常运作，实现各路局对于车载设备的检测要求，STP - KA团队研发出一套出入库车载主机检测设备，此设备能够对正在安装的车载设备功能展开全面检测，可让机车车载设备于出库之前功能正常，能直接投入使用。
3.1 工作原理
进行出入库操作时使用的车载主机检测设备，借助无线电台来和车载主机达成通信，它的连接原理图呈现为图1那样。
图1 出入库检测设备工作原理图
STP-KA型系统的车载主机，存在工作模式，存在检测模式，此两种模式并存，并且，其还具备自动转频功能呢。机车经过安装在机务段口的应答器，进入检测区域后，车载主机能把频点转到出入库检测设备固定的通信频点，如此可保证检测过程与相邻站的STP - KA系统工作互不干扰，同时，车载主机进入检测模式，STP - KA出入库检测设备依照用户选择的检测项检测站开展检测，当机车检测完经由应答器离开检测区域时，车载主机能够将频点自动切回到工作频点，退出检测模式，切换回工作模式。
该检测方案是，车载主机自身进行自检，把设备自身各个接口的运行状态，以无线方式传送给检测设备。检测设备依照用户需求予以显示。与此同时，将车载主机的程序版本以及车载数据信息发送给检测设备。检测设备开展信息校验，把检测结果直观呈现。并且支持对车载软件与数据进行备份以及升级。
1. STP - KA型出入库车载主机检测设备，是用于对待出库机车，进行自动或者人工全面检测的设备。2. 它能把故障检测点，直观呈现给客户。3. 它还支持，多台机车的同时检测。4. 在“需求分析”里，它能满足所有的主要功能，以及辅助功能。5. 然而，对于站内正在工作的机车，或者已经在库的未安装的机车，它无法进行检测。6. 并且，对于有查询器主机通信故障，以及电台通信故障的机车，因为无法入库，或者无法建立通信，所以也无法进行检测。
3.2 功能设计与实现说明
系统开启检测程序，主动给车载主机发送基础测试站的广播，机车压应答器入库后，检测设备判断机车符合入库条件，就会把它加入检测机车列表，依据入库信息里机车提供的软件数据信息予以校验显示；默认检测设备自动对列表里所有机车轮流呼叫，同时轮流发送检测设备全部存储站的广播用于LKJ显示；车载主机回执自身各接口设备的状态信息，且在LKJ显示当前轮询站的码位信息；检测设备收到车载主机回执信息，把各接口设备状态信息直观呈现给用户。
（1）界面显示
STP-KA型机车出入库检测系统主界面显示如图2所示。
那个主界面呢，会把所有进入仓库的机车的相关连接设备信息，以一种直观的方式呈现给用户，它存在着两个界面，一个被称作“检测结果”界面，另一个则是“检测信息”界面。
“检测结果”界面会显示，所有入库机车各检测项的检测结果，各检测项依次是，机车号、主机程序版本、电台通信、G网通信、查询主机通信、LKJ监控通信、打印机测试、GPS通信、LKJ站场数据校验；检测结果存在，“通过”“未通过”“未选测”“待确认”“未配置”这五种。表示测试项通过测试的是“通过”一词；表示测试项未通过测试的是“未通过”一词；表示测测项本未被选作测试对象的情况的是“未选测”一词；需要专业人力投入开展该测试项通过与否的确认工作的状态是“待确认”，就像图2中的关于“LKJ站场数据校验”的这一测试项，要亲身查看LKJ界面里应显示完好的的码位信息才能得出是否正确的结论；意味着机车外接口配备情况不佳或无效配置的是“未配置”状态，打个比方，图2里“G网通信”测试一项显示为“未配置”的状况，证实了对应机车并没有设置恰当来搭配支持G网通信的模块。
图2 出入库机车检测系统检测主界面
机车号是通过机车类型以及机车号构成的，它们中间由逗号进行隔开，就如同附图2里面所呈现的“东风4客，1234”这样子。其中呢，机车号数值特别大（通常是6xxxx）的那种机车属于LKJ通信故障机车，因为机车跟LKJ之间存在通信故障，进而没办法从LKJ那里获取到机车号，所以系统会自动去分配机车号，如此一来测试项“LKJ监控通信”肯定会显示为“未通过”，就像附图2中的“不明类型， 65534”机车那样。
那“检测信息”的界面所显示的，是入库的机车号，还有当前的测试站以及电台强度。这里面的“当前测试站”它所显示的，是当前检测设备正在进行呼叫动作的那个测试站。
用户可以通过选项卡来切换这两个界面。
（2）机车信息显示
双击图2“检测结果”中的某一行，即出现如图3所示的界面。
图3 出入库机车检测系统机车测试信息界面
表明机车车载主机程序信息这回事儿的，是在“车载程序信息”那一栏，它涵盖了车载主机程序版本号，还有32位CRC校验码，以及LKJ厂家类型。
“车载数据信息”这一栏，显示的是某个机车车载主机里面存储的所有站当中的数据信息，这里面呢，“数据版本号”显示的是车载主机的数据版本号，倘若没有数据版本信息，那就显示“NA”；“数据校验”显示的是车载主机存储的车载数据跟检测设备存储的车载数据比对以后的结果，存在“通过”“未通过”“NA”这三种结果。其中，“NA”表明检测设备当中没有对应的车载数据，没办法给出校验结果。
“测试信息”一栏显示当前机车所选择的所有测试站和测试项。
单击“暂停当前测试”按钮可暂停当前机车的测试。
要是暂停了机车测试之后，能够借助单击“重置测试配置”按钮来对重置测试项进行修改。
单击“退出当前测试”按钮可退出当前机车的测试。
（3）上传数据与下传数据
“车载软件后台上传数据”，能把指定目录里的车载主机程序传往当前车载主机。又或者，可以将指定目录下的数据上传到当前车载主机内。这之后，会记录上传程序或者数据的MD5码。上传更新的文件这事完毕之后，将会再次下载这份上传的文件。然后与上传之前的此文件对比MD5码，借此确保上传的完整性。
可把车载主机里头的程序，或者数据弄下来，放置到指定的那个备份目录里。原始程序与数据文件的下载，会进行两次，且保存于不一样的目录，随后对照每个文件的MD5码，以此确保备份的文件是完整的。
（4）记录数据
通过单击主界面里的“记录数据”按钮，能够实时记录一回当下所有机车的检测信息，默认系统仅自动记录一次完整的出入库过程数据。
（5）历史数据查询
点击主界面里头的“历史查询”按钮，能够查看规定时间里规定机车的出入库历史信息，就如同图4所呈现的那样。系统供应一年以内历史数据的查询，超出一年的数据会自行删除。
图4 出入库机车检测系统历史查询界面
4 便携式车载主机检测仪
STP-KA团队设计出一种便携式STP车载检测设备，该设备能模拟车载主机所有外部接口，能随时检测安装在机车上的车载设备，也可检测库房内未安装的车载主机，适用性良好，是为满足随时随地检修故障机车的需求，其具备完整的车载主机外部接口，可模拟所有车载主机外部设备，虽体积很小还包含可充电电池，却便于携带。
4.1 工作原理
存在一种便携式车载主机检测仪，它具备两种检测方式，一种是连线连接模式检测，另一种是无线连接模式检测。该检测仪的默认检测模式是无线检测模式，在此模式下，能够针对机车上连接真实环境且正在使用的车载主机开展硬件功能检测，情况如图5所示。而当检测仪检测到与车载主机存在硬件连接时，便会启动连线检测模式，此模式可对备用的独立车载主机进行硬件功能检测，如图6所示。在无线检测模式下，车载主机与检测仪借助无线电台构建通信链接；在连线检测模式时，车载主机和检测仪通过网线来建立通信链接。
图5 便携式检测仪无线检测系统示意图
图6 便携式检测仪连线检测系统示意图
无线检测方案具备车载主机自身进行自我检测的功能，它会把设备自身各个接口的运行状态，借由无线方式传送给检测仪予以显示的操作。检测仪和车载主机依靠无线来构建通信链接。该无线检测能够在同一时间对多台车载设备展开检测。它跟出入库车载主机检测设备的检测原理总的来说大致是一样的。
检测仪与车载主机的各个接口，靠线缆连接来形成连线检测方案，检测仪借助检测接口的通信状态，去检测各硬件接口是否正常，检测仪和车载主机经由网线建立通信链接，连线检测仅能针对某一个车载主机实施检测，下面就连线模式检测展开简要叙述。
4.2 功能设计与实现说明
基于系统自身所具备的特性，结合车载主机的接口状况，考量检测仪的接口特性情形，再依据用户对于检测功能提出的需求，功能设计的实现情况如下。
（1）界面显示
一般而言，便携式检测仪适宜运用于室外。故而，检测软件的界面在操作方面较为简易，检测所获取的结果清晰明了，易于领会。连线模式当中，用于检测的主界面呈现情况如同图 7 所展示的这样。
图7 便携式检测仪检测软件连线模式主界面
（2）设置并检测本地电台的状态
程序启动以后，会自行去设置检测仪的电台参数，并且会检测电台的状况是不是正常，与此同时，会显示功率以及频点信息。
可以在详细状态栏之中查看本地电台的设置结果，本地电台设置所涉及的串口号以及波特率是由检测仪配置文件去指定的。
（3）电台通信接口
进入连线检测模式之际，要把检测仪那个频点以及波特率设定成跟待检测的车载主机保持一样的状态。此项检测程序开启之后，检测仪就会借助电台去发送相应的模拟检测数据包。还有一种方式，能够在线经由“手动电台测试”这个操作来设置检测仪的频点以及波特率，进而针对某一个工作频点的车载主机开展电台测试。
（4）检测CAN通信接口
在进行连线检测模式之际，检测仪之CAN口与车载主机的CAN口运用线缆予以连接，当检测程序启动起来后，CAN1以及CAN2通道会被打开，检测仪持续不断地发送LKJ的模拟数据，以此来模拟LKJ同车载主机之间的通信，在这些模拟数据当中，给车载主机发送的机车号始终固定为8888。
（5）检测查询器（应答器）串口
连线检测的模式之下，检测仪与车载查询器的接口借助线缆来进行连接。查询器口的串口号以及波特率是由配置文件予以指定的。在检测程序启动以后，会将查询器通道的串口打开，并且循环着发送模拟检测的数据包。
（6）检测打印机口
其为连线检测模式，其中，检测仪与车载主机打印机口借由线缆达成连接，打印机的串口号以及波特率是由配置文件予以指定。当检测仪检测程序开启之后，便会去打开打印机通道的串口，且进入循环发送检测数据包的状态。若要主动对车载打印机的打印功能展开测试，那么可通过单击“测试打印机”按钮来实施测试。而主动测试打印功能的情况下，要求车载主机连接有打印机，并且检测结果仅能按照实际有无打印出测试打印内容来作出判断。
（7）GPS通信接口
GPS接口状态由车载主机自检。
（8）显示检测结果
检测仪可实时显示各个硬件接口的状态。
实施无线检测模式时段，车载主机借助无线电台，由此进行把检测得到的结果传达给检测仪这个行为。
连线检测模式下，车载主机通过网线将检测结果发送给检测仪。
那里是检测软件详细状态显示区域，会显示车载主机各个设备的详细检测结果，其中涵盖如电台设置、电台通信、CAN1、CAN2、GPS、打印机、应答器的情况，会展示异常设备的具体详细不正常信息。并且在最末末尾位置末尾处的图标依据设备的状态呈现出正常、错误（需检查、分析、妥善、适时检查、着手认真用心处理）、异常（能够可以不进行处理）、待检测等几种状态。该图标清晰明确确切地表明设备状态，告知给用户怎样如何去操作。
其他功能与出入库车载主机检测设备基本一致，这里不再赘述。
5 车载主机手持检测仪
5.1 工作原理
STP - KA团队往客户那儿提供了一种检测设备，即手持检测仪，这是为了提升检测设备运用的灵活性与便携性，它能对安在机车上的车载主机简便且快速地予以检测，还能对软件以及数据配置作出检查更新，它是更为便捷的手持式检测设备。
手握式的检测仪，借助无线的路由实施数据交互，以此和车载的主机达成通信，它的连接原理示意图形如同图8所呈现的表明符号那般。
图8 手持检测仪的连接原理
那个检测方案呢，是车载主机自己进行自身检测，并且呀，是把设备本身每个接口的运行状态，借助无线路由这样的方式，发送给检测设备的。
5.2 功能设计与实现说明
有一款出厂配置好，而且能够升级配置，还能即插即用的便携路由器，它要安装在STP - KA车载主机上，另外手持式检测仪配合车载主机也要装入一款便携路由器，这样就能达成无线路由的有效连接。
（1）界面显示
启动检测仪的检测程序，出现如图9所示主界面。
（2）连接管理
选取“连接管理”菜单，程序会自行寻觅有效的车载主机路由器并予以连接，要是存在多个车载主机一同装设了路由器，用户能够手动断开并连接需维护的车载主机。
（3）状态检测
把连接成功之后，去选择“状态测试”这个菜单，此时程序就会将车载主机各个端口的状态给显示出来，情况像图10所呈现的那样。
图9 手持检测仪主界面
图10 手持检测仪“状态测试”界面
（4）软件管理
通过选择“软件管理”菜单，能够查看当下车载主机里的软件版本号、日期等信息，同时存在备份、更新车载主机软件的选择列表，用户能够依据需求将车载里的软件备份至指定目录下，还能挑选检测仪中储存的各版本软件并更新至车载主机。
（5）数据管理
在“数据管理”菜单中进行选择，能够查看当前车载主机里的数据版本号，还有日期等信息。同时存在备份、更新车载数据的选择列表，用户能够依照自身需要，将车载里的数据备份至指定目录下，还能够挑选检测仪中存储的各版本数据，并把它更新至车载主机里。
（6）调试配置
选取“调试”菜单，点击“重启车载主机”按钮，能够重启车载主机；点击“打印机检测”按钮，可针对连接了打印机的车载主机开展打印测试。
（7）配置
选择“配置”菜单，用于配置备份和更新软件以及数据的目录。
6 结语
因要去适配不一样各个路局提出来的要求，STP - KA 团队研发出来了三种车载主机检测设备，当前，各种各样的检测设备获得了运用于各个路局的情况，这三者能够进行结合起来使用。在预交付的已安装车载主机方面，或者是升级改造后的类此主机，于交付之前，建议借助出入库检测设备，去给车载主机切实地实施全面体检；针对现场正在开展作业的车载主机，又或者是现场使用期间出现故障的车载设备，要运用便携式车载主机检测仪，或者手持式检测仪，给它们进行定时的体检，或者快速地定位故障所在点；对于尚未安装的独立车载主机，能够采用便携式车载主机检测仪的连线模式来实施检测。这三种检测设备所具备的设计理念，能够运用至各厂家的STP产品当中，也能够应用于铁路的各个车载设备里。