XML在列控系統仿真測試平臺中的應用

摘 要：CTCS-3級列控系統仿真測試平臺用于CTCS-3級列控系統的技術規范驗證、系統研究、方案比較、設備測試評估等。為了使在真實環境中需要人工通知的測試序列執行過程在列控系統仿真測試平臺中自動執行，將XML技術引入仿真測試平臺，利用XML良好的數據交互性，將文本形式的測試序列文件轉化成供仿真平臺中仿真測試管理器讀取的XML文件，通過仿真測試管理器對仿真測試平臺的控制，使測試序列能自動執行。

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關鍵詞：XML; 列控系統; 仿真; 測試序列

中圖分類號：

TN911.7-34

文獻標識碼：A

文章編號：1004-373X(2012)05

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Application of XML in simulation and test platform of train control system

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LI Min， LI Kai-cheng， SHI Zhu

(National Engineering Research Center of Rail Transportation Operation and Control System， Beijing Jiaotong University， Beijing 100044， China)

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Abstract：

Simulation test platform of CTCS-3 train control system can be used for technical specification verification， system research， program comparison， equipment testing and evaluation and so on. In order to make the test sequence run automatically in the simulation and test platform which is controlled by people in real environment， XML technology is introduced into simulation and test platform. Using high ability of data exchange of XML， it transforms the test sequence which is in the form of text file into XML file that can read by simulation test manager in the simulation and test platform. The test sequence can be performed automatically through the simulation and test manager controlling.

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Keywords： XML; train control system; simulation; test sequence

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收稿日期：2011-11-02

基金項目：國家科技支撐計劃項目(2009BAG12A08)

0 引 言

CTCS-3級列控系統是應用于我國鐵路客運專線和高速鐵路的一種先進的列車運行控制系統［1］。為了研究CTCS-3級列控系統技術規范與關鍵技術，形成我國高速鐵路列車運行控制系統的技術體系，北京交通大學建立了CTCS-3級列控系統仿真測試平臺，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、設備測試評估等［2］。

CTCS-3級列控系統仿真測試平臺是一個多節點、分布式系統，其中的規劃管理角色是仿真測試管理器［3］。仿真測試管理器主要完成了現場中人工完成的命令下達，把人工化轉為自動化，如：在現場中測試序列的執行是通過人工方式通知地面相關設備配合，而在仿真平臺中需要將測試序列文檔編制成供仿真測試管理器自動識別且能自動執行的格式，以使整個測試過程能自動完成，從而保證CTCS-3級列控系統仿真測試平臺高效、可靠地工作［4］。本文使用XML技術將測試序列文檔轉化為仿真測試管理器可自動識別的形式，以便于測試序列在仿真測試平臺中自動執行［5］。

1 XML技術

可擴展標記語言(eXtensible Markup Language，XML)是一門新興的面向Internet應用的標記語言，是為在Web上使用而優化的SGML(Standard Generalized Markup Language，標準通用標記語言)的子集［6］。它是WWW聯合會(W3C)于1998年2月制定的一種通用語言規范，確保了結構化數據的統一性和相對于應用或供應商的獨立性。從結構上看，一個XML文件由聲明(declaration)、元素(element)、屬性(attribute)以及注釋(comment)組成。其中，元素是XML文檔內容的基本單元，又分為簡單類型元素、復雜類型元素和根元素。一個元素包含一個起始標記、一個結束標記及標記間的數據內容。XML技術有以下幾個優點:

(1) 良好的可靠性和互操作性。XML是一種可擴展性標記語言，其自描述性使其非常適用于不同應用間的數據交換，而且這種交換是不以預先規定一組數據結構定義為前提［7］。

(2) 跨平臺數據交互。利用XML既可以表達數據的內容，也可以表達數據的格式，XML的語法允許開發者使用普通的文本來自行定義任意復雜度的結構，從而可以允許不同的系統之間跨平臺交換異構的結構化數據以一種開放的方式定義數據和文檔。

(3) 可擴展和自描述性。XML的可擴展性和自描述性更讓其在數據描述和信息共享方面有著相當的優勢。用戶可根據需求自由定制標記，有極大的靈活性，可形成針對行業特點的不同標記集。 

鑒于XML的以上特點，將XML技術引入到CTCS-3級列控系統仿真測試平臺中。

2 測試序列的XML腳本

2.1 系統結構簡介

高速鐵路列控系統仿真平臺同時適合用于客運專線CTCS-2級或CTCS-3級技術規范和關鍵技術的研究，它可以為系統的設計研究和設備集成提供良好的設計基礎、研發平臺，用于高速鐵路列控系統的系統研究、方案比較、設備測試評估等［8］。

高速鐵路列控系統仿真平臺是一個基于計算機的半實物仿真系統，由測試序列生成工具、線路數據庫、仿真測試管理器、列控系統設備4部分組成，總體結構圖如圖1所示。測試序列生成工具可將測試序列編制成XML腳本文件，供仿真平臺使用；線路數據庫提供仿真所用的全部數據；列控系統設備部分主要接入列控系統真實設備或仿真設備，構成完整的列控系統，各仿真

設備功能和真實設備功能相同；仿真測試管理器最主要功能為：過程控制與觀察——自動執行測試序列腳本文件并顯示列車運行情況。

圖1 仿真測試平臺結構簡圖

2.2 測試序列分析

以如圖2所示 “三站兩區間”的測試序列［9］為例，介紹列控系統測試序列的特點。

測試過程描述如下：

(1) 列車在A站IIG出現，A站聯鎖辦理正線發車進路，B站聯鎖辦理正線通過進路，C站聯鎖辦理側線接車進路，列車以目視模式發車。

(2) 列車以線路允許速度在下線正向運行，運行至20323G(k2032+047)時，設置20359G占用，觀察到MA縮短后，取消占用。

(3) 列車運行至C站，在側線停車。

以上是測試車載設備的一個測試序列，有針對被測設備—車載設備的命令，如：列車以目視模式發車；有針對地面配合設備的命令，如：需要某站聯鎖設備辦理某條進路等。總結起來，整個測試過程可以分為多個步驟，每個步驟的測試命令都可以用對象、地點、內容、時間、下達時機來表述。測試命令即可劃分成如圖3所示的5部分。XML可根據這5部分內容進行結構設計。

2.3 XML結構設計

根據2.2節中分析得出的測試序列的5部分主要內容動作對象、動作內容、動作時間、動作地點、動作條件，即可確定XML中的標記，根據實際需要，又擴展出相應內容的輔助標記和編碼，得到的XML文件的部分內容如圖4所示。

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圖4中描述了一條序列的XML文件中的一條命令，對象編碼中的0x04表示聯鎖，0x37表示A站，動作內容編碼0x01表示辦理發車進路，動作內容輔助編碼0x16表示進路號為22，動作地點編碼輔助的0x02表示IIG，全部命令描述的內容即為：列車運行至A站IIG時，命令A站聯鎖辦理22號發車進路。

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3 實例應用

利用文中所述XML文件的結構，設計相應算法，實現測試序列在仿真測試平臺中利用仿真測試管理器自動執行。

(1) 仿真測試管理器讀取XML文件［10］，獲得該條測試序列的命令列表及總數N，并進行存儲；

(2) 根據所有命令的動作地點信息及動作對象信息串連全部測試過程中列車所經路徑，并計算每條命令執行時列車運行的里程數。設置命令執行條數計數變量k，初始值為1。

(3) 開始仿真，列車出現后，仿真測試管理器根據車載設備實時報告里程信息判斷其是否和當前命令的執行里程相等。若相等，即根據動作對象、內容等信息組幀發送給相關設備，發送完畢后，計數變量k累加。當k累加到N 時，測試命令下達完畢。測試過程結束。

上述過程的流程圖描述如圖5所示。通過上述過程，即可實現文本形式的測試序列轉化為XML腳本后在仿真測試平臺中的自動執行。

4 結 語

通過本文所述的方法，將XML技術引入列控系統仿真測試平臺中，可以將在現場中需要人工參與的測試序列執行過程完全自動化，減少了人工參與的過程，大大增加了仿真的效率，該方法已在 CTCS-3級列控系統仿真測試平臺中應用，并被驗證是可行的。

參 考 文 獻

［1］李開成，卜長堃，毛俊杰，等.國外鐵路通信信號新技術縱覽［M］.北京：中國鐵道出版社，2005.

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［2］季學勝，唐濤.CTCS-3級列車運行控制系統綜合測試平臺研究［J］.鐵道通信信號，2007，43(7):1-3.

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［3］季學勝，李開成，楊悌惠.CTCS-3級列控系統的系統評估研究［J］.鐵道通信信號，2009，45(6):1-5.

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［4］李敏，李開成.仿真測試管理器在CTCS-3級列控系統仿真測試平臺的應用［J］.鐵路通信信號工程與技術，2011，4(1):39-42.

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［5］郭齊勝，張偉，楊立功.分布交互仿真及其軍事應用［M］.北京：國防工業出版社，2003.

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［6］David Hunter，Jeff Rafter，Joe Fawcett.XML入門經典［M］.北京:清華大學出版社，2009.

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［7］邵敏.XML編程實踐［M］.北京：清華大學出版社，2003.

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［8］鐵道部科學技術司.CTCS-3級列控系統系統需求規范(SRS)［S］.北京：鐵道部科學技術司，2008.

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［9］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):1-4.

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［10］彭海璐，彭接，胡智宇.XML Web Service高級編程范例［M］.北京：電子工業出版社，2003.

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作者簡介：

李 敏 女，1986年出生，北京順義人，在讀碩士研究生。主要研究方向為列車運行控制系統的仿真及測試。

李開成 男，1966年出生，廣西北流人，副教授。主要研究方向為運輸自動化及控制。

石 竹 女，1987年出生，山西朔州人，在讀碩士研究生。主要研究方向為列車運行控制系統的仿真及測試。