基于STM32F103的ATP电源指标自动测试器研究与设计-论文
1. 电力系统自动化与列车控制
文章首先介绍了我国铁路第六次大范围提速后，CTCS2-200C列车控制系统装备广泛运用于各铁路干线及动车组。其中，CRH5型“和谐号”200km/h动车组作为主要车型，使用了符合CTCS-2级规范要求的ATP（Automatic Train Protection）系统。该系统由地面设备和车载设备构成，其维护工作对于保证列车安全运行至关重要。
2. ATP电源板维护与测试需求
在ATP系统的维护过程中，尤其是ATP-200C设备的ACSDV电源板，存在故障隐患，其电源指标是否达标直接关系到设备的正常运行。传统的测试手段无法在火车运行中实时测试，而批量更换过期电源板则增加了企业的成本。因此，设计一种ATP电源指标自动测试器显得尤为必要。
3. ATP电源指标自动测试器硬件系统设计
测试器硬件系统包括转接底板、核心处理单元和人机交互界面。转接底板用于在不影响火车正常运行的前提下，实现ACSDV电源板件与组匣间连接延长及并联条件的取出。核心处理单元负责采集指令，控制电压采集，进行软件滤波，并与人机交互界面配合显示测试结果。
4. STM32F103核心控制器
STM32F103微控制器是硬件系统的核心，其基于ARM32位Cortex-M3 CPU内核，具有高达72MHz的主频，配备512K字节的闪存程序存储器和64K字节的SRAM，支持并行的LCD接口。STM32F103内嵌的3个12位ADC（模拟/数字转换器）和2个12位DAC（数字/模拟转换器）通道，使其能够满足电压采集控制的功能要求。
5. 数据采集与滤波技术
为了提高采集电压信号的准确度，针对火车上存在的高频信号干扰及车辆高速运行和振动带来的问题，系统采取了LC选频网络滤波电路，实现对电压数据的精确采集。
6. 软件系统设计
软件系统包括主程序、电压数据采集程序、软件滤波程序、电压值比对程序、声光报警程序和液晶显示屏程序。这些程序协同工作，使得测试器具有操作简单、使用方便、检测快捷的特点，能够显著提高车辆运行和维护作业的效率。
7. 关键技术和创新点
研究设计的ATP电源指标自动测试器集中体现了以下几个方面的技术创新和实践应用：
- 实时监测：测试器能够在不影响火车运行的前提下，实时监测电源板的工作电压及输出电压。
- 现场检测：解决了以往需要返厂测试的不便，实现了现场电源板指标测试，确保了设备运行的安全性。
- 维护成本降低：针对电源板到达使用年限后的检测问题，设计的测试器能够根据实际指标决定是否需要更换，避免了不必要的批量更换，从而降低了企业的维护成本。
- 系统集成：将硬件系统和软件系统紧密结合，通过人机交互界面实现测试的自动化和结果的可视化，使得操作更加直观便捷。
8. 结论与展望
基于STM32F103的ATP电源指标自动测试器能够有效解决ATP电源电压指标检测过程中的耗时和停机检测等问题。测试器的投入使用将提高铁路设备的运行和维护效率，对铁路电力系统自动化具有重要推动作用。未来的研究和开发工作可以围绕进一步提升测试器的智能化水平、扩展其检测范围和精度进行。
