СТЕНД ДЛЯ РАЗРАБОТКИ, НАЛАДКИ И ИСПЫТАНИЙ БОРТОВЫХ РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ИНФОРМАЦИОННО-УПРАВЛЯЮЩИХ СИСТЕМ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ

Полезная модель относится к области железнодорожного транспорта, в частности, к разработке стендов для бортовых распределенных информационно-управляющих систем подвижного состава железных дорог.
Известен стенд для диагностики и изучения микропроцессорной системы управления электровозом (Патент РФ №2400794 МПК G05B 23/02), включающий промышленную ЭВМ типа ROBO-2000 с установленными в слоты типовыми адаптерами для имитации сигналов.
Недостатком известного устройства является то, что у него отсутствует возможность проводить наладку и испытания распределенных систем управления на основе коммуникационных каналов связи, в частности, типа CAN, вследствие сосредоточенной архитектуры и отсутствия соответствующих коммуникационных интерфейсов.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному является стенд для разработки и проверки комплексов бортового оборудования (Патент ПМ РФ №17980 МПК G01D 21/00), содержащий с учетом существенных для предлагаемого устройства признаков, блок центральной вычислительной системы (БЦВС), к первому порту ввода-вывода которого подключен первый канал информационного обмена для подключения первой группы бортовых информационных и исполнительных систем с интерфейсом по ГОСТ 26765.52-87, включая два дисплейных модуля, ко второму порту ввода-вывода которого подключен второй канал информационного обмена для подключения второй группы бортовых информационных и исполнительных систем с интерфейсом по ГОСТ 26765.52-87, к третьему порту ввода-вывода которого подключен коммуникационный канал связи для бортовых информационных и исполнительных систем с интерфейсом по РТМ 1495, четвертый, пятый и шестой порты которого используются для подключения навигационно-плановых индикаторов и пульта имитации разовых команд, технологический монитор мультиплексных каналов информационного обмена (ТММКИО), подключенный к каналам связи первой и второй групп бортовых информационных и исполнительных систем с интерфейсом по ГОСТ 26765.52-87, технологическая комплексная информационная система сигнализации (ТКИСС), подключенная к каналу связи бортовых информационных и исполнительных систем с интерфейсом по РТМ 1495.
Указанное устройство обладает рядом существенных для рассматриваемой предметной области недостатков.
Во-первых, в нем отсутствует используемый на подвижном составе железных дорог коммуникационный интерфейс типа CAN и бортовые электронные блоки локомотивной системы безопасности, тормозной и тяговой систем, управления оборудованием. Это не позволяет осуществлять наладку и испытания коммуникационных протоколов обмена информацией между перечисленными блоками и БЦВС локомотива, их функциональное взаимодействие и реакцию на команды, поступающие от блоков органов управления машиниста с выводом соответствующей диагностической информации на блоки индикации.
Во-вторых, используется несколько несвязанных устройств имитации команд, мониторинга и тестирования, подключенных к разным коммуникационным каналам связи, что затрудняет автоматизацию наладки и испытаний программного обеспечения БЦВС посредством имитации в каналах входных сигналов и анализа выходных с последующей выдачей результатов.
Задачей полезной модели является расширение функциональных возможностей устройства, что позволит осуществлять разработку, наладку и испытания бортовой распределенной информационно-управляющей системы подвижного состава железных дорог на основе коммуникационного протокола типа CAN.
Поставленная задача решается тем, что в известное устройство, включающее с учетом существенных для предлагаемого устройства признаков, блок центральной вычислительной системы (БЦВС), технологический монитор мультиплексных каналов информационного обмена (ТММКИО), технологическую комплексную информационную система сигнализации (ТМКИСС), первый, второй, третий каналы связи с информационными и исполнительными устройствами, пятый, шестой и седьмой интерфейсы для подключения навигационно-плановых индикаторов и пульта имитации разовых команд,
введены четвертый коммуникационный канал, первый и второй блоки органов управления машиниста, электронный блок локомотивной системы безопасности, электронный блок тормозной системы локомотива, электронный блок тяговой системы локомотива, электронные блоки управления оборудованием локомотива, имеющие в своем составе коммуникационный интерфейс типа CAN,
устройство консольного ввода, устройство консольного вывода, блок автоматической имитации сигналов, мониторинга и анализа БАИСМА взамен исключаемых ТММКИО, ТМКИСС, имеющий, по меньшей мере, четыре интерфейса ввода-вывода типа CAN и сетевой интерфейс типа LAN, причем
в качестве первого, второго, третьего и четвертого коммуникационных каналов связи используется коммуникационная шина типа CAN,
в качестве дисплейных модулей ДМ1 и ДМ2 используются индикационные устройства с CAN интерфейсом,
в качестве БЦВС используется центральный блок управления локомотива ЦБУЛ, имеющий в своем составе как минимум 4 порта ввода-вывода, совместимых с коммуникационным интерфейсом типа CAN, интерфейс устройства консольного ввода, интерфейс устройства консольного вывода, сетевой интерфейс типа LAN, к первому порту ввода-вывода которого подключен первый коммуникационный канал, соединенный с дисплейными модулями ДМ1 и ДМ2, ко второму порту ввода-вывода которого подключен второй коммуникационный канал, соединенным с электронным блоком локомотивной системы безопасности и электронным блоком тормозной системы, к третьему порту ввода-вывода подключен третий коммуникационный канал, соединенный с первыми портами ввода-вывода блоков управления оборудованием, к четвертому порту ввода-вывода подключен четвертый коммуникационный канал, соединенный с электронным блоком тяговой системы,
первый и второй блоки органов управления машиниста подключены к вторым портам ввода-вывода блоков управления оборудованием,
первый, второй, третий и четвертый порты ввода-вывода БАИСМА подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому коммуникационным каналам, сетевой интерфейс типа LAN подключен к седьмому сетевому порту ввода-вывода ЦБУЛ типа LAN, устройство консольного ввода подключено к пятому интерфейсу устройства консольного ввода ЦБУЛ, устройство консольного вывода подключено к шестому интерфейсу устройства консольного вывода ЦБУЛ.
В качестве ЦБУЛ может выступать микропроцессорный комплекс, включающий центральный микропроцессор, коммуникационные модули CAN-интерфейса, сетевой LAN-интерфейс, интерфейсы консольного ввода-вывода. При технической реализации ЦБУЛ может быть выбран, например, вариант с использованием процессорного модуля СРС304 и коммуникационных модулей CNM351 в формате РС/104.
В качестве БАИСМА может использоваться промышленный компьютер с устройствами-адаптерами USB-to-CAN или с установленными платами расширения CAN-PCI и специализированным программным обеспечением. Это позволяет автоматически осуществлять испытания программного обеспечения ЦБУЛ посредством имитации в первом, втором, третьем и четвертом каналах сигналов, принимаемых ЦБУЛ, анализировать сигналы, посылаемые ЦБУЛ и выдавать результаты на дисплей БАИСМА.
Для обмена по коммуникационным каналам типа CAN используются специализированные коммуникационные протоколы или стандартный сетевой коммуникационный протокол CANOpen.
Техническим результатом является возможность, осуществлять наладку и испытания коммуникационных протоколов обмена информацией между электронными блоками локомотивной системы безопасности, тормозной и тяговой систем, управления оборудованием с ЦБУЛ, испытания их функционального взаимодействия и реакции на команды, поступающие от блоков органов управления машиниста с выводом соответствующей диагностической информации на блоки индикации, а также автоматические испытания программного обеспечения ЦБУЛ посредством имитации сигналов в каналах связи, получаемых ЦБУЛ, анализа сигналов, посылаемых ЦБУЛ и выдачи результатов проведения тестов блоком БАИСМА.
На фиг.1 показана функциональная схема предлагаемого устройства. Стенд для разработки, наладки и испытаний бортовых информационно-управляющих систем подвижного состава железных дорог включает ЦБУЛ 1, к первому порту ввода-вывода которого подключен первый коммуникационный канал 2, соединенный с первым и вторым дисплейными модулями ДМ1 8 и ДМ2 9, ко второму порту ввода-вывода которого подключен второй коммуникационных канал 3, соединенный с электронным блоком локомотивной системы безопасности и электронным блоком тормозной системы, к третьему порту ввода-вывода которого подключен третий коммуникационный канал 4, соединенный с первыми портами ввода-вывода блоков управления оборудованием, вторыми портами ввода-вывода связанных с первым и вторым блоками органов управления машиниста 13 и 14, к четвертому порту ввода-вывода которого подключен четвертый коммуникационный канал 5, соединенный с электронным блоком тяговой системы 15, блок автоматической имитации сигналов, мониторинга и анализа БАИСМА 16, подключенный с помощью первого, второго, третьего и четвертого портов ввода-вывода к первому 2, второму 3, третьему 4 и четвертому 5 коммуникационным каналам соответственно, а с помощью пятого сетевого порта ввода-вывода типа LAN к седьмому сетевому порту ввода-вывода ЦБУЛ, устройства консольного ввода 17 и вывода 18, подключенные, соответственно, к пятому и шестому интерфейсам ЦБУЛ.
Стенд может быть использован при разработке, наладке и испытаниях бортовых информационно-управляющих систем подвижного состава железных дорог одним из следующих способов.
В ЦБУЛ 1, электронные блоки локомотивной системы безопасности 10, тормозной 11 и тяговой 15 систем, управления оборудованием 12 переводятся в режим программирования для загрузки тестового программного обеспечения (ПО), реализующего коммуникационные протоколы связи, после чего блоки переводятся в рабочий режим. В результате начинается информационное взаимодействие с помощью коммуникационных каналов связи. Блок БАИСМА 16 осуществляет автоматическую регистрацию передаваемых данные и их анализ, на основании чего делается заключение о результатах испытаний коммуникационного взаимодействия элементов бортовой системы.
В блоки 1, 10, 11, 12, 15 системы загружается, помимо коммуникационного, ПО, реализующее управляющие функции, и ПО для имитационного моделирования работы локомотива. С помощью блоков органов управления задаются управляющие команды, диагностическая информация отображается блоками индикации 8 и 9, а с помощью блока 16 фиксируются результаты отработки команд управления на имитационной модели.
В блок 1 загружается полнофункциональное рабочее ПО, в блоки 10, 11, 12, 15 - коммуникационное, а в блок 16 - имитационная модель и тестовые программы, после чего с помощью блоков органов управления задаются управляющие команды, блоками 10, 11, 12, 15 осуществляются коммуникационные функции связи, блоками индикации 8 и 9 осуществляется отображение диагностической информации, а блок 16 осуществляет имитационное моделирование работы локомотива, выдачу соответствующих сигналов в коммуникационные каналы связи 2, 3, 4, 5, регистрацию и анализ сигналов, передаваемых блоком 1, а также автоматическую обработку регистрируемых данных и выдачу на дисплей результатов испытаний.