應用領域：動車組制動控制單元、電路板檢測、故障診斷、信號采集

　　挑戰：制動控制單元（Brake Control Unit，BCU）是動車組制動控制系統的核心部件，擔負著制動力計算、電空聯合制動演算控制、防滑控制、空壓機控制、通信、監控以及故障處理等任務。目前對BCU的檢測診斷集中于BCU設備整體功能檢測，一旦設備存在故障，無法定位故障電路位置，最終可能導致整個設備損壞，并增加維修成本甚至危及動車組的可靠安全穩定運行。因此研制開發高集成度、自動化、智能化單板故障測試與診斷系統，用于大批量產品的出廠檢測和定期維護維修，具有重要的實際意義和經濟價值。

　　應用方案：本試驗臺設計實現對動車組制動控制單元的單板測試，可實現電源板、接口板、防滑板、CPU板、通信板的功能測試。本測試系統采用自上向下逐層設計的方法與自底向上逐層實現的方法相結合的技術解決方案。首先在明確被測試對象特征和測試任務的前提下，自上而下分析系統總體結構的層次模型，建立系統的總體設計框架，根據設計目的及功能的不同，進行分模塊設計和軟硬件劃分，對測試系統的軟、硬件進行總體設計。其次，在測試系統實現過程中，在搭建測試系統的基本應用框架的基礎上，完成對基本數據結構的定義及各模塊之間的接口定義，然后由基本模塊開始，完成對關鍵模塊的設計，再逐步完成其它模塊的設計，最后設計完成整個測試系統。

　　使用的產品：

　　LabVIEW 2009 軟件開發平臺

　　PXI-1045機箱

　　PXI-8108嵌入式控制器

　　PXI-4070數字萬用表

　　PXI-2503矩陣繼電器開關

　　PXI-2566大電流繼電器開關

　　PXI-2570多通道通用繼電器開關

　　PXI-6528數字量輸入輸出模塊

　　PXI-6723模擬量輸出模塊

　　PXI-6220模擬量輸入模塊

　　PXI-6602計數器/定時模塊

　　PXI-2575開關模塊

　　以及配套的接線盒和線纜

　　正文：

　　一． 引言

　　近年來高速鐵路迅速發展，高速列車運行的安全性備受人們的關注，因此高速列車制動系統的可靠性顯得更為重要。制動控制單元是高速動車組制動控制系統的核心部件，擔負著制動力計算，電空聯合制動演算控制、防滑控制、空壓機控制、通信、監控以及故障處理等任務。目前對BCU的檢測集中于BCU設備整體功能檢測，一旦設備存在故障，無法定位故障電路位置，最終可能導致整個設備損壞、增加維修成本等后果。因此研制開發高集成度、自動化智能化單板故障測試系統，用于大批量生產產品的出廠檢測和維護維修，并應用電路板故障診斷技術對BCU制動控制單元進行單板測試及故障電路定位有重要的現實意義。

　　針對BCU大容量的數據采集工作，以及鐵路高可靠性的測試需求，采用傳統基于分立測量與數據處理設備的將受到數據傳輸速率、設備占地面積以及測試環境等條件的制約。本試驗臺采用NI公司基于PXI總線的數據采集系統，通過PXI嵌入式控制器配合數據采集板卡，通過軟件控制靈活的對各數據采集板卡進行功能配置，最大程度實現硬件的復用，極大地簡化了系統結構，并提升數據傳輸速度，整個測試系統相對于整機測試系統具有更高的數據吞吐量和測試速率。

　　二． BCU單板檢測系統的設計背景和開發理念

　　制動控制單元包括CPU板、接口板、防滑板、電源板和通信板五塊電路板。圖1是BCU的工作原理結構圖，通過司機控制器、列車傳感器和列車通信網絡等傳輸的數據信息和指令信息，BCU進行復雜的制動計算和防滑計算，輸出列車當前需要的制動力，并驅動中繼閥和防滑閥，控制制動風缸完成列車制動。

　　圖1 制動控制單元工作原理示意圖

　　單板測試試驗臺根據人機交互界面輸入信息，模擬傳感器和列車網絡傳輸的數據，模擬制動過程，經過運算后與數據采集系統檢測到的數據進行比對，驗證BCU各單板工作狀態。主要包括三個方面的任務：首先是根據主控制器PXI-810的控制指令，數據輸出板卡輸出模擬量、數字量、PWM等信號至BCU各電路板，提供電路板工作的原始激勵型號；其次是進行模擬運算，計算當前狀況下BCU單板各路信號的輸出值；最后還要對BCU單板輸出進行高精度的采集，完成數據的比對、判別和存儲。

　　系統設計主要遵循以下幾個方面理念：

　　1. 充分發揮虛擬儀器技術的優勢，采用軟件配置代替硬件資源，對數據采集板卡硬件資源達到資源利用最大化；

　　2. 整體規劃單板測試試驗臺軟硬件資源配置，將測試測試內容劃分為導通測試、特性測試、電壓測量、模擬量輸出回路測試、PWM頻率/脈寬測試等10大類17個測試項，對不同電路板相同測試項目可合并為一組進行測試，以便硬件資源的重用和測試速度的加快；

　　3. 測試實現自動測試和手動測試，有條件的最大程度的向用戶開放底層硬件控制權，方便二次開發；

　　4. 利用NI公司提供的基于Intel酷睿雙核處理器T9400的高性能處理器主板，實現多線程操作，加快測試速率；

　　5. 測試智能化，系統支持測試數據保存打印，測試報告自動生成等輔助功能；

　　6. 采用觸摸屏作為人機界面，界面豐富友好。