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：在无线调车机车信号和监控系统（简称STP系统）中，STP车载主机是STP系统核心设备之一。为了保证 STP-KA 车载主机产品的交付质量，满足各路局对设备检测和维护的需求，STP-KA系统提供了三种类型的车载主机检测设备：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设备主要是在已安装的车载主机出库前对其硬件接口设备的全面检测，软件及数据的全面检测，以及版本升级。便携式车载主机检测仪主要是对车载主机进行随时随地检测，不受区域和时间限制，可针对某一故障车载主机进行硬件接口检测和软件数据检测，快速定位故障点，同时支持软件和数据的升级。车载主机手持检测仪是一种手持式的车载主机检测设备，可对安装在机车上的车载主机简便、快速地进行检测，并对软件和数据配置进行检测更新，使用更加灵活便捷。

关键词：车载主机检测设备；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

The Principle and Application of Vehicle Host Detection Equipment in the Shunting Monitoring System

Wang Shijing Chen Zhixin Wang Ping

(Casco Signal Co.， Ltd.， Beijing 100070)

Abstract: In the wireless shunting locomotive signal and monitoring system (STP system for short)， the STP vehicle host is one of the core equipment of the STP system. In order to guarantee the delivery quality of STP-KA vehicle host products and meet the needs of various railway bureaus for equipment inspection and maintenance， STP-KA system provides three types of vehicle host inspection equipment: Inbound and outbound vehicle host inspection equipment， Portable vehicle host detector， Vehicle host handheld detector. The inbound and outbound vehicle host inspection equipment is mainly for the comprehensive inspection of the hardware interface equipment and the comprehensive testing and version upgrade of the software and data of the installed vehicle-mounted host before outbound. The portable vehicle host detector is mainly used for the on-board detection of the on-board host. Without limitation of area and time， it can carry out hardware interface detection and software data detection for a faulty vehicle host， quickly locate the fault point， and support software and data upgrade. The vehicle host handheld detector is a handheld vehicle host detection. The equipment can quickly and easily detect the on-board host installed on the locomotive and detect and update the software and data configuration， which is more flexible and convenient to use.

Keywords: Vehicle Host Inspection Equipment， Inbound and Outbound Vehicle Host Inspection Equipment， Portable Vehicle Host Detector， Vehicle Host Handheld Detector

1 引言

无线调车机车信号和监控系统（简称STP系统）已广泛应用于国内各铁路局有调车作业的车站， STP车载主机是STP系统的核心设备之一，用户需要对各场景的车载主机设备（已投放的安装在机车上正在作业的车载主机，已安装的预出库使用的车载主机，库内存放的未安装或待检修的车载主机）及其接口设备进行定期或者不定期检测，以保证系统的可用性，必要时还可备份或升级车载主机内的软件及数据。

目前其他STP厂家仅有位置固定的车载主机检测设备，这些检测设备一般安装在固定的位置上不可移动，要求被检测机车必须进入检测区域方可进行检测，局限性很大；对于现场运行中发生故障的机车不能快速地定位故障点并实施维修，极大地影响工作效率。

为了适应不同的检测环境，STP-KA型系统向用户提供了三种STP-KA车载主机检测设备，分别为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，适用于不同场所，供客户灵活选用。下面对三种产品逐一介绍。

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

为了保证机车上安装的车载设备在出库前能正常工作，满足各路局对车载设备的检测需求， STP-KA 团队开发了一套出入库车载主机检测设备，该设备能对正安装的车载设备的功能进行全面检测，确保机车车载设备在出库前功能正常，直接投入使用。

3.1 工作原理

出入库车载主机检测设备通过无线电台与车载主机进行通信，其连接原理图如图1所示。

STP-KA型系统车载主机有工作模式和检测模式两种模式，同时具备自动转频功能。当机车经过安装在机务段口的应答器进入检测区域后，车载主机可以将频点转到出入库检测设备固定的通信频点，这样可以保证检测过程与相邻站的STP-KA系统工作互不影响；同时，车载主机进入检测模式，STP-KA出入库检测设备按照用户选择的检测项检测站进行检测，当机车检测完毕后经应答器离开检测区域时，车载主机可以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本身自检，并将设备本身各个接口运行状态通过无线方式发送给检测设备，检测设备按照用户需求进行显示；同时将车载主机程序版本及车载数据信息发送给检测设备，检测设备进行信息校验，并将检测结果直观显示出来，同时支持车载软件和数据的备份与升级。

STP-KA型出入库车载主机检测设备适用于对待出库机车进行自动或人工全面检测，将故障检测点直观呈现给客户，支持多台机车的同时检测，满足“需求分析”中的所有主要功能和辅助功能。但对站内正在工作的机车或者已经在库的未安装的机车无法进行检测，对有查询器主机通信故障和电台通信故障的机车因无法入库或无法建立通信而无法进行检测。

3.2 功能设计与实现说明

系统启动检测程序，主动向车载主机发送基础测试站的广播；待机车压应答器入库后，检测设备判断机车满足入库条件则将其加入到检测机车列表中，并根据入库信息中机车提供的软件数据信息进行校验显示；默认检测设备会自动对列表中所有机车轮流进行呼叫，同时轮流发送检测设备所有存储站的广播用于LKJ显示；车载主机回执自身各接口设备的状态信息，并在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，将各接口设备状态信息直观地显示给用户。

（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。

主界面将所有入库机车的接口设备信息直观呈现给用户，有“检测结果”和“检测信息”两个界面。

“检测结果”界面显示所有入库机车的各检测项的检测结果。各检测项依次为机车号、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；检测结果有“通过”“未通过”“未选测”“待确认”“未配置”五种。“通过”表明此测试项通过测试；“未通过”表明此测试项未通过测试；“未选测”表明此测试项未被选择测试；“待确认”表明此测试项需要人工参与确认是否测试通过，如图2中“LKJ站场数据校验”一项，需要人工参看LKJ界面的码位信息显示是否正确；“未配置”表明机车对应外部接口没有配置或者不支持，如图2中“G网通信”一项显示“未配置”，表明机车未配置支持G网通信模块。

机车号由机车类型和机车号构成，中间逗号隔开，如图2中“东风4客，1234”。其中，机车号很大（一般为6xxxx）的机车为LKJ通信故障机车，由于机车与LKJ通信故障，无法从LKJ获取机车号，所以系统会自动分配机车号，测试项“LKJ监控通信”必然显示为“未通过”，如图2中的“不明类型， 65534”机车。

“检测信息”界面显示入库的机车号、当前测试站及电台强度。其中，“当前测试站”显示当前检测设备正在呼叫的测试站。

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。

“车载程序信息”一栏显示机车车载主机程序信息，包括车载主机程序版本号、32位CRC校验码、LKJ厂家类型。

“车载数据信息”一栏显示某机车的车载主机中存储的所有站的数据信息，其中，“数据版本号”显示车载主机数据版本号，如果没有数据版本信息，则显示“NA”；“数据校验”显示的是车载主机存储的车载数据与检测设备存储的车载数据比对后的结果，有“通过”“未通过”“NA”三种结果。其中，“NA”表明检测设备中没有对应的车载数据，无法给出校验结果。

“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。

暂停机车测试后，可以通过单击“重置测试配置”按钮修改重置测试项。

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

“上传数据”，可以将指定目录下的车载主机程序或数据上传到当前车载主机中。记录上传程序或数据的MD5码。上传更新的文件后会再次下载上传的文件，与上传之前的文件对比MD5码，以保证上传的完整性。

“下传数据”，可以将车载主机中的程序或数据下载到指定的备份目录中。下载原始程序和数据文件会下载两次并保存于不同目录，之后对比每个文件的MD5码，以保证备份的文件完整。

（4）记录数据

单击主界面中的“记录数据”按钮，可以实时记录一次当前所有机车的检测信息。默认系统只自动记录一次完整的出入库过程数据。

（5）历史数据查询

单击主界面中的“历史查询”按钮，可查看指定时间内指定机车的出入库历史信息，如图4所示。系统提供一年内历史数据的查询，超过一年的数据会自动删除。

4 便携式车载主机检测仪

为了满足随时随地检修故障机车的需求，STP-KA 团队设计出一种便携式 STP 车载检测设备，可模拟车载主机所有外部接口，既可随时检测安装在机车上的车载设备，也可检测库房内的未安装的车载主机，具备良好的适用性。车载检测设备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。车载检测设备体积很小并包含可充电电池，便于携带。

4.1 工作原理

便携式车载主机检测仪有连线连接模式检测和无线连接模式检测两种方式。检测仪默认检测模式为无线检测模式，可对机车上连接真实环境的在用的车载主机进行硬件功能检测，如图 5 所示。当检测仪检测到和车载主机有硬件连接时，启动连线检测模式，可对备用的独立车载主机进行硬件功能检测，如图6所示。无线检测模式时，车载主机和检测仪通过无线电台建立通信链接；连线检测模式时，车载主机和检测仪通过网线建立通信链接。

无线检测方案是车载主机本身自检，并将设备本身各个接口运行状态通过无线方式发送给检测仪显示。检测仪和车载主机通过无线建立通信链接。无线检测可以同时检测多台车载设备。与出入库车载主机检测设备检测原理基本一致。

连线检测方案是检测仪和车载主机的各个接口通过线缆连接，检测仪通过检测接口的通信状态来检测各硬件接口是否正常。检测仪和车载主机通过网线建立通信链接。连线检测只能对某一个车载主机进行检测。下面对连线模式检测展开简述。

4.2 功能设计与实现说明

根据系统特性、车载主机的接口、检测仪的接口特性以及用户对检测功能的需求，功能设计实现如下。

（1）界面显示

由于便携式检测仪一般适用于室外，所以检测软件界面操作简单，检测结果显而易见。连线模式检测主界面如图7所示。

（2）设置并检测本地电台的状态

程序启动后，会自动设置检测仪的电台参数并检测电台的情况是否正常，同时显示功率和频点信息。

本地电台的设置结果可以在详细状态栏中查看。本地电台设置的串口号和波特率由检测仪配置文件指定。

（3）电台通信接口

连线检测模式时，将检测仪的频点和波特率设置成与待检测车载主机一致。检测程序启动后，检测仪会通过电台发送模拟检测数据包。也可以在线通过“手动电台测试”设置检测仪的频点和波特率，对某一工作频点的车载主机进行电台测试。

（4）检测CAN通信接口

连线检测模式时，检测仪和车载主机 CAN 口通过线缆连接。检测程序启动后，会打开 CAN1 和CAN2通道，检测仪循环发送LKJ的模拟数据，来模拟LKJ和车载主机通信。模拟数据中，给车载主机发送的机车号固定为8888。

（5）检测查询器（应答器）串口

连线检测模式，检测仪和车载查询器接口通过线缆连接。查询器口的串口号和波特率由配置文件指定。检测程序启动后，会打开查询器通道的串口，并且循环发送模拟检测数据包。

（6）检测打印机口

连线检测模式，检测仪和车载主机打印机口通过线缆连接。打印机的串口号和波特率由配置文件指定。检测仪检测程序启动后，会打开打印机通道的串口，并且循环发送检测数据包。需要主动测试车载打印机的打印功能，可单击“测试打印机”按钮进行测试。主动测试打印功能需要车载主机连接有打印机，并且检测结果只能根据实际是否打印出测试打印内容来判断。

（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。

无线检测模式下，车载主机通过无线电台将检测结果发送给检测仪。

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。

检测软件详细状态显示区域中，显示车载主机各个设备的详细检测结果，包括电台设置、电台通信、CAN1、CAN2、GPS、打印机、应答器，并显示异常设备的详细异常信息。同时末尾的图标根据设备的状态表示出正常、错误（需要检查处理）、异常（可以不处理）、待检测等几种状态。图标明确表明设备状态，告知用户如何操作。

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

为了提升检测设备使用的灵活性和便携性，STP-KA团队还向客户提供了一种更加便捷的手持式的检测设备——手持检测仪，可对安装在机车上的车载主机简便、快速地进行检测，并对软件和数据配置进行检查更新。

手持检测仪通过无线路由与车载主机进行通信，其连接原理图如图8所示。

该检测方案是车载主机本身自检，并将设备本身各个接口运行状态通过无线路由的方式发送给检测设备。

5.2 功能设计与实现说明

STP-KA车载主机上安装便携路由器（此路由器是出厂配置好的，可升级配置，即插即用），手持式检测仪配合车载主机安装一款便携路由器，以满足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

选择“连接管理”菜单，程序会自动寻找有效的车载主机路由器并进行连接，如果有多个车载主机同时安装了路由器，用户可以手动断开并连接需要维护的车载主机。

（3）状态检测

连接成功后，选择“状态测试”菜单，程序会显示车载主机各个端口的状态，如图10所示。

（4）软件管理

选择“软件管理”菜单，可以查看当前车载主机中的软件版本号、日期等信息。同时有备份、更新车载主机软件的选择列表，用户可以根据需要备份车载中的软件到指定目录下，可以选择检测仪中储存的各版本软件并更新到车载主机。

（5）数据管理

选择“数据管理”菜单，可以查看当前车载主机中的数据版本号、日期等信息。同时有备份、更新车载数据的选择列表，用户可以根据需要备份车载中的数据到指定目录下，可以选择检测仪中储存的各版本数据并更新到车载主机。

（6）调试配置

选择“调试”菜单，单击“重启车载主机”按钮，可重启车载主机；单击“打印机检测”按钮，可以对已经连接打印机的车载主机进行打印测试。

（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

为适应不同路局要求，STP-KA团队开发了三种车载主机检测设备。目前，各种检测设备已经应用于各个路局。三者可结合使用。对于预交付或升级改造后的已安装车载主机，交付前建议使用出入库检测设备对车载主机进行全面体检；对于现场正在作业的车载主机或者现场使用中出现故障的车载设备，使用便携式车载主机检测仪或手持式检测仪对其进行定期体检或快速定位故障点；对于未安装的独立车载主机，可使用便携式车载主机检测仪连线模式进行检测。这三种检测设备的设计理念可以运用到各厂家STP产品中，也可以应用到铁路各车载设备中。

参考文献

［1］中国铁路总公司运输局.无线调车机车信号和监控系统暂行技术规范［S］，2014.

［2］张战锋.STP-KA型无线调车机车信号和监控系统的应用及展望［J］.太原铁道科技，2013.

［3］曹桂均，林炳跃，程君，等.无线调车机车信号和监控车载系统出库自动检测技术研究［J］.中国铁路，2012.