仿真測試管理器在CTCS-3級列控系統仿真測試平臺的應用

李 敏 李開成 陳建球

（北京交通大學，北京 100044）

1 概述

CTCS-3級列控系統仿真測試平臺可用于CTCS-3級列控系統的CTCS-3級技術規范驗證、系統研究、方案比較和設備測試評估等[1]。

CTCS-3級仿真測試平臺是一個多節點、分布式系統，隨著仿真測試節點的增加、仿真測試任務的加重，仿真測試過程需要一個規劃管理的角色——仿真測試管理器。仿真測試管理器主要完成現場中人工完成的命令下達和表格下達，把人工化轉為自動化，保證CTCS-3級仿真測試平臺高效、可靠地工作，是整個CTCS-3仿真測試集成平臺中至關重要的一個組成部分。

2 仿真測試管理器在平臺中的接口

仿真測試管理器是CTCS-3級仿真測試集成平臺的仿真管理核心，因此，所有在仿真測試集成平臺中進行的仿真測試工作都必需通過仿真測試管理器進行管理和協調。仿真測試管理器需要規劃仿真測試過程、管理各個仿真測試節點,保證CTCS-3級仿真測試平臺高效、可靠地工作。其在平臺中的接口關系如圖1所示。

3 仿真測試管理器的功能描述

仿真測試管理器的主要功能：讀取并解析XML文件、同步各仿真測試節點、各仿真測試節點初始化設置、網絡參數配置、控制各仿真測試節點讀取線路數據庫信息、測試案例的執行、故障注入、信息記錄和站場圖的顯示等，如圖2所示。

3.1 仿真前管理

（1）讀取并解析XML數據。仿真測試管理器在仿真前需要解析測試案例及測試序列生成平臺提供的XML數據，轉換為測試命令供仿真過程使用[2]。

（2）各仿真測試節點初始化設置。仿真測試管理器根據方案設置，如全線設置RBC的數量及管轄范圍、全線TCC的管轄范圍，下達初始化命令。各仿真測試節點根據仿真測試管理器的指令從線路數據庫讀取相應的線路數據，從而實現不同配置方案的配置。

（3）網絡參數配置。由于CTCS-3級仿真測試平臺節點較多，所有設備的IP及端口分配較為復雜，所有設備的IP及端口信息匯總到仿真測試管理器，由其進行統一分發，便于所有網絡參數的統一管理。

（4）同步各仿真測試節點。由于各仿真測試節點的時鐘漂移使得各個節點的時間不可能完全相同。這種時鐘的不一致因素會給數據記錄、分析等帶來影響，甚至會出現因果倒置的荒謬結果，這種現象就是時空不一致。為了消除時空不一致，必須在仿真開始前和仿真過程中對網絡上的計算機進行時鐘同步。仿真開始時，把設置的平臺仿真時間下達到需要用到仿真時間的設備：多車仿真器，臨時限速服務器以及TCC仿真器。接收到仿真時間的設備自動推進仿真時間，但在仿真過程中每隔一段時間（30 s），仿真測試管理器會向各仿真測試節點發送仿真時間校對，達到同步時間的目的。

（5）控制各仿真節點讀取線路數據庫信息。當本次需要仿真線路的數據有變化時，在仿真前期準備時，通過下達數據下載更新命令，通知各個節點到線路數據庫服務器重新下載該條線路的新數據，以確保整個仿真測試平臺基礎線路數據的一致性。為了降低復雜度和減少數據通信，需要從線路數據庫下載數據的設備必須存有本地數據，仿真測試管理器只有在第一次仿真開始和該條線路數據有更新的情況下，才通知各個節點重新下載數據，否則，各個節點保留使用上一次本地存儲的數據。同時這一命令也可實現通知各設備本次仿真的線路名稱這一功能，為整個平臺實現自主選擇仿真線路提供基礎。

3.2 仿真測試過程控制與顯示

CTCS-3級仿真測試平臺是一個由多人操作的多節點、分布式平臺，如果對多人操作沒有一個統籌、控制，會給仿真測試過程帶來不便。引入仿真測試管理器的一個重要目的就是命令各仿真測試節點的操作，以控制仿真過程。以自動為主，兼顧手動，當有些命令必須通過手動下達時，應該通過手動功能進行下達，但要求仿真測試管理器有顯示提示的功能。這些自動命令應該包括以下幾點。

（1）測試案例的執行。為了能自動的執行測試案例過程，測試命令應該包括：測試的條件、時間和地點[3]。仿真管理器根據各節點提供的狀態信息和列車的位置，在滿足測試命令要求的時刻前，提前一定的時間余量下達測試命令到對應的節點，如要求聯鎖辦理進路或進路人工解鎖。

（2）故障注入。在仿真過程中，根據運行情況，手動下達測試序列之外的故障信息，以測試車載等設備的功能。這些故障信息包括：軌道電路故障、應答器故障、道岔故障、碼序故障、車載與RBC故障信息。將這些故障信息在仿真過程中需要的時機下達由仿真管理器操作者手動下達給各個設備，以測試各個設備的功能。

（3）信息記錄。仿真測試過程中會產生很多數據。一方面，一些代表仿真測試過程的信息，反映了過程中的重要事件，比如節點間建立連接、列車到站等，這些需要由仿真測試節點發送給仿真測試綜合管理器，以實現仿真測試綜合管理器對仿真測試過程的監控；另一方面，一些具體參數，作為仿真產生的核心數據，以及測試需要的重要數據，這些信息也要由仿真測試節點發送給仿真測試綜合管理器，以供回放、分析和評估之用[4]。

對于接收到的這些重要信息，一方面，當時在仿真測試綜合管理器界面上顯示出來；另一方面，連同發送時間，一同存檔。

（4）站場圖顯示。仿真測試管理器根據從線路數據庫下載的基礎線路，繪制全線的線路圖，根據其他仿真設備（軌旁：軌道電路狀態，應答器狀態；聯鎖：站場信息，進路信息，信號機狀態，道岔狀態；TCC：軌道電路碼序；RBC：列車運行許可）提供的信息顯示全場的實時狀態，這些狀態包括軌道電路狀態，應答器狀態，站場狀態，列車可運行的最遠距離和軌道電路碼序。

全線圖采用多個屏幕顯示，顯示不全的使用橫向滾動條來擴展。全線圖是整體仿真測試平臺狀態的顯示，同時也可以在上面完成人工操作，包括軌道電路故障下達，應答器故障下達，進路設置或取消命令等。仿真測試管理器只下達命令，執行設備需要根據邏輯狀態判斷是否能執行其命令，把結果反饋給仿真測試管理器。

全線圖還需要顯示測試序列的情況，包括測試序列要發生的地點及其執行情況，使用不同顏色來區分將要執行的序列和已經執行的序列。

4 仿真測試管理器工作流程

仿真測試管理器開始工作后，首先按照配置方案配置各個節點，隨后配置網絡參數和同步節點，并依次給這些測試節點下達下載線路數據庫中線路信息的命令。待所有節點準備好后，讀取XML測試腳本生成測試命令。

仿真前的管理工作做好后，由仿真測試綜合管理器來啟動整個仿真測試過程。仿真測試過程中，仿真測試綜合管理器對各節點進行監控，并記錄一些重要信息。仿真的暫停、結束等命令也由仿真測試綜合管理器下達。在仿真過程中，需要通過仿真測試綜合管理器進行故障注入和測試案例的執行。

仿真結束后，仿真測試綜合管理器對記錄的一些重要數據進行分析，并可以對仿真片段進行回放，以此來實現對建設方案和仿真系統自身的驗證。

仿真測試管理器的工作流程如圖3所示。

5 結束語

本文設計了CTCS-3級列控系統仿真測試平臺中仿真測試管理器的功能及實現方案，對仿真前的管理及整個仿真過程的控制與顯示方法做了詳細介紹。仿真測試管理器的節點監控功能，可以實現不同線路不同模塊設備的靈活配置；故障注入功能可以實現對不同模塊功能的測試；數據收集功能可以實現仿真回放，同時也為列控系統的方案驗證及評估提供了基礎條件。仿真測試管理器的加入，提高了仿真平臺的可操作性、靈活性及自動性。

[1]鐵道部科技司，鐵道部運輸局．CTCS-3級列控系統需求規范（SRS）[S]．2008.

[3]季學勝，李開成，張勇，等．CTCS-3級列控系統測試案例生成方法的研究[J].鐵道通信信號，2009，45（10）：1-5.

[4]馬欽，李永偉，蔣玉國．高速列車動態仿真系統的信息存儲和回放[J].無線電通信技術，2002，28（3）：49-51.