技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种轨道交通设备的模拟仿真设备，尤其是涉及一种轨道交通编码里程计与信标的模拟仿真装置。
相关背景技术
[0002] 随着我国轨道交通行业的高速发展，对轨道交通信号系统的安全性、可靠性、稳定性要求越来越高。为了保证轨道交通信号系统的稳定可靠运行，在进行现场工程实施之前，必须要在实验室搭建仿真测试平台，对信号系统进行严格的测试。
[0003] 编码里程计(或称作速度传感器)与信标作为轨道交通信号系统的重要组成部分，与车载系统共同工作，可以完成列车的测速与定位等功能。在实验室搭建信号系统的仿真测试平台，不可避免地要模拟编码里程计与信标信号。
[0004] 在现有的技术中，主要有以下几种方式来模拟编码里程计与信标信号：
[0005] 采用真实的编码里程计和信标。这种方式需要利用电机驱动等方式来带动编码里程计的旋转以此模拟列车的运动，利用真实的信标加应答器天线来模拟列车的定位信号，但这种方式价格昂贵，占用空间大，里程计与应答器之间协作困难，操作复杂。还有一种应答器天线必须要与信标之间有相对运动才能产生定位信号，当应答器停在信标正上方时并不产生定位信号，这个时候还要开发运动控制平台来模拟二者之间的相对运动，系统非常复杂，且精度不高。同时，采用这种方式，如果我们要模拟编码里程计或应答器天线的故障，可能要破坏编码里程计和应答器天线，成本极高，效果却不好。
[0006] 同时，由于国内轨道交通信号系统厂家很多，各个厂家所使用的编码里程计与信标不尽相同，如何在室内实现一种高精度、成本低、可扩展性强、通用的编码里程计与信标的仿真设备就显得尤为重要。实用新型内容
[0007] 本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种精度高、可扩展性强的轨道交通编码里程计与信标的模拟仿真装置。
[0008] 本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0009] 一种轨道交通编码里程计与信标的模拟仿真装置，包括列车仿真驾驶台设备、实时控制设备、信号调理设备和被测车载信号系统，所述的实时控制设备包括实时控制器、可编程高速数字IO板卡、可编程任意波形发生器；所述的列车仿真驾驶台设备与实时控制器连接，所述的实时控制器分别通过可编程高速数字IO板卡、可编程任意波形发生器与信号调理设备连接，所述的信号调理设备与被测车载信号系统连接。
[0010] 优选地，所述的列车仿真驾驶台设备为真实列车驾驶台，包括为后面的实时控制设备计算编码里程计与信标信号提供一个输入源的司控器手柄。
[0011] 优选地，所述的实时控制设备还包括普通数字IO板卡和模拟量采集板卡，所述的普通数字IO板卡和模拟量采集板卡分别与被测车载信号系统连接。
[0012] 优选地，所述的可编程高速数字IO板卡设有32路通道。
[0013] 优选地，所述的32路通道包括使用状态的14路通道和18路扩展通道。
[0014] 优选地，车头车尾上各安装一个占用可编程高速数字IO板卡7路通道的编码里程计。
[0015] 优选地，所述的7路通道分别为编码里程计本身信号用四路通道、toploc信号用两路通道和信标触发脉冲信号用一路通道。
[0016] 优选地，所述的信号调理设备为独立的设备。
[0017] 与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
[0018] 1、摒弃真实的编码里程计与信标，采用实时控制器、可编程高速数字IO卡、可编程任意波形发生器来模拟仿真编码里程计与信标信号。
[0019] 2、定位精度高：由于信标只是布置在线路的固定位置上，只有当列车上的应答器天线经过信标上方一定范围的时候，才会产生定位信号；本实用新型的仿真设备中，先准备好应答器波形，同时在模拟编码里程计的高速数字IO卡上专门用一个输出通道来产生信标触发信号，在里程计波形持续产生的同时，有信标的地方也会同时产生一个触发信号，任意波形发生器模块接收到这个触发信号之后就会立即产生准备好的信标报文波形，从而做到里程计和信标的同步。所以本仿真设备产生的波形具有很高的定位精度，从而能够更好地对信号系统进行测试。
[0020] 2、可扩展性强。由于采用的是可编程的高速数字IO模块和任意波形发生器模块来模拟编码里程计与信标信号，因此很容易修改部分设置来适应不用厂家的不同编码里程计与信标的波形。同时信号调理设备也可以根据不同厂家的波形特点进行定制，以产生符合要求的波形。
[0021] 3、成本低，占用空间小，操作方便。本实用新型设备只有一个实时控制器机箱，一个信号调理设备，一个仿真驾驶台模块，相比于应用真实的里程计和应答器模块来模拟，本技术成本低，占用空间小，操作方便。
具体实施方式
[0023] 下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本实用新型保护的范围。
[0024] 如图1所示，一种轨道交通编码里程计与信标的模拟仿真装置，包括列车仿真驾驶台设备1、实时控制设备2、信号调理设备3和被测车载信号系统4，所述的实时控制设备2包括实时控制器21、可编程高速数字IO板卡22、可编程任意波形发生器23；所述的列车仿真驾驶台设备1与实时控制器21连接，所述的实时控制器21分别通过可编程高速数字IO板卡22、可编程任意波形发生器23与信号调理设备3连接，所述的信号调理设备3与被测车载信号系统4连接；
[0025] 所述的装置采用实时控制器、可编程高速数字IO板卡、可编程任意波形发生器来模拟仿真编码里程计与信标信号，进而集成进仿真测试平台用于轨道交通信号系统的测试。
[0026] 所述的实时控制设备2还包括普通数字IO板卡24和模拟量采集板卡25，所述的普通数字IO板卡24和模拟量采集板卡25分别与被测车载信号系统4连接。
[0027] 列车仿真驾驶台设备：采用真实的驾驶台。该设备主要用来模拟司机操作司控器手柄，提供一个加速度源，为后面的实时控制设备计算编码里程计与信标信号提供一个输入源。
[0028] 实时控制设备：包含一个实时控制器，一个32路可编程高速数字IO板卡，一个可编程任意波形发生器以及其他板卡。该模块是该仿真设备的核心模块，下面分步进行详细说明：
[0029] 实时控制器从仿真驾驶台获取加速度并计算出本周期位移，注意该加速度在非手动模式下来源于车载控制器。
[0030] 根据上一步计算出来的位移除以齿距，换算成本周期应该产生的编码里程计脉冲个数，根据脉冲个数编辑出对应的编码里程计波形存储在高速数字IO模块的板载内存上。
[0031] 根据位移计算本周期列车经过的位置，然后根据线路地图查询本周期列车是否会经过信标，如果不经过信标，则任意波形发生器不做处理。如果经过信标，则编辑出对应的信标波形存储在任意波形发生器的板载内存上。同时在本周期信标的位置利用可编程高速数字IO板卡的一个输出通道输出一个上升沿，用来触发该位置信标的输出。虽然信标报文在本周期已经计算好并存储在任意波形发生器的板载内存上，但并不会立即输出，等到编码里程计的波形输出的同时产生了对应的触发信号之后，信标就会立即输出，从而保证里程计和信标的同步性，这样可以保证本方法输出波形的精度在一个齿距之内，因此可以达到很高的仿真精度。
[0032] 高速数字IO板卡根据主周期算出的波形并行持续不断的输出编码里程计的波形，同时任意波形发生器在经过信标的位置会根据触发信号输出对应的信标报文。
[0033] 信号调理设备：由于上述高速数字IO模块输出的是5V的单端信号，任意波形发生器产生的波形是电压幅值可配置的单端信号，而不同的厂家所需要的波形特征各不相同，如幅值不同，如有的是单端信号，有的是差分信号，所以这里使用一个信号调理设备能对上一步产生的波形按需进行调理，从而产生需要的波形输出至被测车载控制器。由于此模块独立，所以很容易按需重新开发并替换，可扩展性强。
[0034] 以上示例仅供说明本实用新型之用，而非对本实用新型的限制，譬如有的信号系统厂家用的测速设备不叫编码里程计，可能叫速度传感器等，所有和轨道交通信号系统测速定位相关的设备理论上都可以使用本实用新型的技术来仿真实现。有关技术领域的技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化或变型，因此所有等同技术方案也应该属于本实用新型的范畴，应由各权利要求所限定。
