Thales UK​公司​使用​NI CompactRIO​和​LabVIEW​对​伦敦​的​地铁​网络​进行​测试

Anthony Afonso, Thales UK

"我们​的​解决​方案​基于​CompactRIO​和​LabVIEW,​节省​了​大量​的​时间​和​开发​成本,​提高​了​工作​效率,​并且​帮助​我们​在​信号​测试​创新​方面​有了​长​足​的​进步。" ​

- Anthony Afonso, Thales UK

挑战:

传统​的​轨道​服务​测试​方法​的​升级​需要​关闭​整个​服务,​花费​大量​的​时间​和​金钱,​并且​影响​乘客​的​出行。​Jubilee​以及​Northern​线​地下​部分​的​自动​信号​系统​需要​使用​创新​型​的​替代​方法​来​进行​升级,​以​减小​这些​因素​所​造成​的​影响。 ​

解决​方案:

载​客​列车,​从而​对​新的​自动​信号​系统​进行​测试。​这个​解决​方案​可以​节省​大量​的​时间​和​金钱,​提高​工作​效率,​并且​帮助​我们​在​信号​测试​创新​方面​有了​长​足​的​进步 ​

任何人,​只要​在​周末​乘坐​地铁​穿越​伦敦​应该​都​对​线路​关闭​以及​长​时间​的​延迟​司空见惯​了。​但是,​这些​延迟​对​铁道​工业​来说​又是​不可​获取​的,​他们​需要​维护​和​升级​服务​并​同时​保证​乘客​的​安全。

 

伦敦​的​地铁​网络​不仅仅是​全球​最大​及​最​繁忙​的​网络,​一年​人​流量​超过​10​亿,​同时​它​还是​全球​地铁​最​古老​的​一部分,​历史​可以​追溯到​1863​年。​对​这个​地铁​网络​的​维护​和​改进​是​一个​持续​的​挑战,​需要​全新​具有​创造​力​的​工程​方法​来​保证​伦敦​地铁​不受​影响​地​正常​运转。

 

历史

传统​的​铁道​测试​方法​需要​使用​一台​完全​运行​的​列车​并且​关闭​一​整​条​轨道,​通常​一次​测试​需要​一天​的​时间。​整个​过程​花费​巨大,​且​需要​大量​的​时间​来​安排,​对​公众​来说​也​相当​不​方便。​根据​Transport​伦敦​网站​的​信息,​对​Jubilee​和​Northern​线​的​系统​升级​项目​可以​提高​33%​的​系统​容量​(等​同​于​每​小时​可以​多​搭载​约​5000​名​乘客)​并且​缩短​22%​的​行驶​时间。​该​大规模​的​升级​为​整个​铁道​行业​测试​内部​的​改革​提供​了​一个​全新​的​机会。​本​项目​的​挑战​是​提供​一个​完全​不同​的​测试​解决​方案,​以​减轻​传统​测试​方法​的​多种​负担,​最终​得到​一个​成本​更低,​耗​时​更​短​的​方法​来​测试​新的​技术,​并​提高​地铁​的​健康​度​和​安全​性。

 

我们​的​解决​方案

实现

实际​的​解决​方案​是​使用​CompactRIO​在​VTT​系统​的​核心​位置​创建​几列​VTT。​VTT​系统​工作​时​作为​一个​便​携、​电池​供电​的​铁路​小​拖车,​装载​了​测试​设备​和​Thales​通讯​仪器​来​测试​SelTrac TBTC​系统,​根据​Transportfor Londeon​网站​的​消息,​Jubilee​线上​的​安装​已经​完成,​Northern​线​(地铁​网络​中​最​繁忙​的​部分)​上​的​安装​将​于​2014​年​完成。

 

VTT​上​运行​的​CompactRIO​控制​系统​与​自​定义​硬件​相连。​我们​使用​了​一个​CompactRIO​实​时​控制器,​一个​安装​有​FPGA​的​机​箱​和​灵活​的​模​块​化​信号​接口​来​实现​整个​系统。​所有​的​系统​都是​使用​LabVIEW​系统​设计​软件​来​进行​程序​的​编写。​我们​使用​CompactRIO​同时​完成​了​系统​的​控制​与​监测。​在​控制​方面,​我们​使用​程序​主​界面​前​面板​上​的​互动​拨​盘​和​开关​的​仿真​信号​以及​预​设​的​数值​来​模拟​一架​真实​的​列车。​而​系统​的​测试​部分​则​是​由​几个​辅助​测试​点、​信号​通讯​天线​和​我们​从​VOBC​上​记录下来​的​CPU​串​行​信号​来​组成​的。​该​平台​提供​了​板​载​的​SelTrac TBTC​信号​设备,​可以​提供​适当的​信号​来​模拟​一架​真实​的​载​客​列车,​所以​称​其为“虚拟​测试​列车”。​另外,​获得​所有​这些​数据​可以​帮助​我们​观察​列车​上​的​VOBC​是​如何​与​周围​环境​交互​的。​VOBC​的​交互​反应​对​我们​来说​至​关​重要,​因为​它​可以​让​我们​确保​我们​的​系统​安装​及​运行​是​正常​的。

 

我们​同时​还​在​LabVIEW​应用​程序​中​设计​了​数据​记录​功能​来​简易​地​记录​技术​数据​到​SD​内存​卡​上。​我们​这样​做​是​为​SelTrac TBTC​系统​的​测试​和​调​试​提供​数据。​要​察看​记录​的​数据,​我们​还​使用​LabVIEW​开发​了​一下​VTT​察看​器​程序。​这个​VTT​察看​器​程序​让​正在​工作站​上​工作​的​测试​人员​可以​即时​地​察看​数据,​从而​做出​必要​的​调整​以​确保​数据​有​被​适当​地​记录下来。

 

新​解决​方案​的​成功

由于​最初​在​Jubilee​线上​的​测试​非常​成功。​VTT​在​Northern​线​常规​线路​测试​中起​到​的​作用​已经​超过​了​我们​的​预期。​VTT​设备​的​使用​已经​更​广泛、​更多​样。​除了​作为​一个​测试​工具,​VTT​作为​一个​查​错​工具​也​同样​非常​有用,​VTT​的​另​一个​主要​的​优势​在于​它的​双向​运行​能力。

 

一架​普通​的​测试​列车​只能​允许​前进​测试。​但是​VTT​可以​倒退​并且​对​错过​的​轨道​进行​重​测试。​相比​绕​测试​轨道​一周​来说,​显然​可以​大大​节省​时间。​另​一个​优势​在于​VTT​可以​在​进行​其它​任务​的​时候,​并行​地​完成​测试​任务。​这个​功能​对于​传统​的​测试​方法​来说​是​不可能​实现​的。​因为​列车​真实​的​列车​需要​电源​就在​轨道​旁。

 

除了​提供​控制​元素,​CompactRIO​设备​可以​自动​地​完成​数据​采集。​用户​可以​测试,​采集​数据,​分析​数据,​这些​操作​仅​需要​很短​的​时间,​这样​可以​大大​提高​测试​的​调​试​的​效率。

 

VTT​的​使用​已经​被​证实​是​不可​缺少​的​关键​要素。​以前​使用​传统​测试​方法​需要​几天​时间​的​测试​现在​仅​需要​几​小时​就​可以​完成,​而且​只需要​一半​的​人力​资源​来​进行​操作。​我们​的​解决​方案​基于​CompactRIO​和​LabVIEW,​节省​了​大量​的​时间​和​开发​成本,​提高​了​工作​效率,​并且​帮助​我们​在​信号​测试​创新​方面​有了​长​足​的​进步。

 

 

使用​NI​硬件​和​软件​产品​产生​的​影响

这个​项目​成功​的​一个​关键​因素​就​在于​使用​了​LabVIEW。​这个​强大​的​软件​提供​了​几​大​优势。​例如​图形​化​的​编​程​界面,​简单​易​读​的​代码,​很高​的​可​维护​性​和​可​扩展​性。​这些​特性​从​整个​开发​过程​来看,​对于​这个​大型​的​项目​来说​都是​非常​重要​的。​同时,​它​还​提供​了​内​置​的​工具,​通过​提供​现成​的​代码​片段​来​帮助​减少​开发​的​时间。​最后,​用户​界面​的​设计,​通常​这个​方面​都是​程序​设计​者​们​的​噩梦,​但​对于​LabVIEW​来说​却​是​相当​地​简单,​因为​它​提供​了​现成​的​工具​并​可以​进行​快速​地​自​定义。

 

我们​选择​NI​的​硬件​由于​它们​功能​齐全、​可靠性​高,​还​可以​配合​高性能​的​CompactRIO​平台​使用。​这个​平台​包括​了​直接​嵌入​到底​座​的​FPGA​可以​方便​地​调​用,​这​对​我们​来说​是​最为​重要​一个​特性。​NI​的​硬件,​与​简单​的​PC​编​程、​加上​实​时​处理​器,​以至于​FPGA - 所有​的​一切都​可以​使用​LabVIEW - 因此​我们​选择​了​NI。

 

从​软件​的​角度​来看,​LabVIEW​拥有​图形​化​开发​环境​以及​直观​的​编​程​描述,​是​一个​非常​理想​的​编​程​环境。​开发​人员​可以​非常​简单​地​向​一个​从来没有​编​程​经验​的​人​展示​有​特定​功能​的​代码,​这​大大​提高​了​客户​对​我们​的​信心,​从而​获得​投标。​选择​了​模​块​化​的​信号​接口​意味​着​只需要​对​特定​的​模​块​进行​更换​就​可以​改变​信号​相应​的​接口,​而​不需要​更换​整个​系统。​图形​化​的​系统​设计​途径​不​仅仅​可以​满足​我们​需要,​同时​还​帮助​我们​在​开发​系统​原型​时​使用​我们​自己​的​方法​维持​整个​系统​的​灵活​性。

 

NI​拥有​一流​的​客户​关怀​服务,​因此​我们​非常​乐意​地​向​潜在​地​客户​推荐​他们​的​产品。​总体​来说,​从​项目​的​开始​到​结束,​NI​为​我们​提供​了​卓越​并且​完整​的​开发​平台,​让​我们​可以​直观​并且​简单​地​编写​程序​来​控制​可靠、​多样​和​先进​的​NI​硬件​模​块。

 

其它​开发​工作

自从​开始​开发​VTT,​我们​还​在​同时​开发​几个​其它​的​应用,​这些​应用​将​用于​地下​测试,​包括​用于​代替​频​谱​分析​仪​和​图表​纸​记录​器​的​绿色​图表​记录​器​(GCR),​GCR​通过​一些​小小的​改​动​就​可以​用于​站台​设备​室​(SER),​此外​还有​一个​全新​的​电子​测试​设备​(EMD)。​GCR​用于​列车​测试​连接。​它​包括​了​一半​来自于​VTT​的​LabVIEW​代码,​产生​与​VTT​非常​相似​的​测试​结果。​它​可以​比​VTT​监测​更多​的​信号​并​记录​更高​的​数值,​因为​列车​是​全速​运行​的。​GCR​可以​帮助​我们​电子​化​地​采集​所有​的​数据,​而​不需要​使用​基于​频​谱​仪​和​其它​几​种​传统​测试​工具​的​纸​制​记录​的​方式,​它​比​目前​采用​的​任何​方法​都​更​价​廉、​更​快、​更​安全、​更​精确,​并且​更​有效率。​这个​设备​能够​大大​提高​CBTC​的​信号​产生、​测试​和​调​试。​SER GCR​与​GCR​类似,​但​不同​的是​它​用于​室内,​而不是​安装​在​列车​上,​所以​记录​的​数据​较​少。

 

我们​的​开发​团队​由三​个​工程​师​组成,​一个​软件​工程​师,​一个​电气​工程​师​和​一个​机械​工程​师。​我们​绝大部分​的​研发​工作​都是​使用​停​机​时间​以及​我们​自己​的​时间​完成​的。​因为​我们​的​开发​时间​相当​地​有限,​所以​使用​NI​开发​工具​带来​的​快速​开发​以及​代码​重用​对​我们​来说​受益​匪​浅。

 

作者​信息:

Anthony Afonso
​Thales UK
​15 Westferry Circus, Canary Wharf
​London
​Tel: 07800 626818
tony.afonso@thalesgroup.com

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​ ​安装​有​CompactRIO​的​VTT​控制​系统 ​
​ ​LabVIEW​的​图形​化​用户​界面 ​
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