LKJ基礎數據編制檢驗管理系統的研究

傅友亮　上海鐵路局電務處

1　現狀分析

列車運行監控裝置（簡稱LKJ）是中國列車運行控制系統體系的組成部分，是用于防止列車冒進信號、運行超速事故和輔助機車司機（含動車組司機）提高操縱能力的重要行車設備。LKJ車載基礎數據是LKJ控制功能實現的基礎，其準確性是監控列車安全運行的前提和保障。

隨著鐵路機車、乘務交路改革的不斷深化，跨局長交路、輪繼乘大面積實施，LKJ車載基礎數據覆蓋線路里程不斷增加。因線路、站場施工及擔當運行交路調整引起的LKJ基礎數據變化頻繁，導致LKJ基礎數據變更多，其數據編制、數據校核、數據檢驗、臺賬管理等方面工作繁重，特別是模擬檢驗容易簡化、漏項，容易造成LKJ車載基礎數據錯誤的風險，需要提供有效手段來幫助LKJ數據人員進行數據編制、校驗等工作。

因此，開發LKJ基礎數據編制檢驗管理系統，從數據編制修改通知單開始，對數據編制、復核、檢驗及發布進行質量管理、流程卡控是尤為重要的。

2　系統設計和構思

LKJ基礎數據編制檢驗管理系統應由一套軟件系統，一套模擬檢驗硬件平臺組成。軟件包含流程管理、輔助編制、模擬檢驗、數據發布等子系統；硬件平臺包括車載數據模擬檢驗機柜及操控臺。流程管理負責整個系統的業務流程的處理，貫穿于整個系統全過程；輔助編制子系統幫助數據編制人員進行數據編制和復核；模擬檢驗子系統幫助模擬檢驗人員進行數據驗證；數據發布子系統幫助文檔人員完成源文件、車載文件的報審，局內數據交接、局外數據交接等工作，并可對任務進行歸檔、臺帳生成等管理。

3　系統設計方案

LKJ基礎數據編制檢驗管理系統以LKJ基礎數據編制校驗為中心，研究數據的修改、數據的比對、數據的校核以及數據的模擬整個過程為主要內容的一套管理信息系統。主要環節如下：

3.1　數據編制任務的發起

編制任務是系統的驅動力來源，貫穿于整個系統，通過編制任務將LKJ基礎數據編制檢驗管理系統的各個環節串聯起來，進行卡控管理。

編制任務根據本局的LKJ基礎數據有關文電資料，相關局的LKJ基礎數據有關文電資料和源文件，結合施工安排形成“LKJ基礎數據編制、修改任務書”。系統提供文電錄入管理功能，能夠根據選擇的文電內容產生任務書的初始數據，任務書審核批準后啟動一個工作流程。同一個文電根據施工階段劃分，可以拆分為不同的任務書進行工作流轉，幾個文電也可以合并為一個任務書進行工作流轉。工作流轉至相應的崗位，會有對應的工作任務，不同崗位不同角色的人員根據其權限進行相應的工作。

數據編制任務包括文電資料的錄入、登記，任務單編制、審批等功能。

3.2　數據編制工作

數據編制是編制任務的執行，根據任務書形成LKJ基礎數據源文件的過程。LKJ數據工程師通過分析任務書內容，在系統內編寫數據編制方案，使用專業數據制作軟件修改LKJ基礎數據源文件。

系統能夠通過對任務書的內容繼承自動產生初始數據，在此基礎上做部分修改即可形成方案，提供修改范圍分析工具協助方案編制；集成編制軟件，嚴格執行雙組背靠背修改、比對作業流程，實現雙人數據修改歷史全過程記錄、循環比對確認，通過源文件的多次完善，形成最后的擬啟用數據版本；提供數據預編制工具，利用軟件系統完成電報文電轉化為車載數據，并將機器編制的數據展示，供數據編制人員參考。

數據編制包含方案編制、數據編制、源文件比對、數據預編制等功能。

3.3　數據復核工作

數據復核是對數據編制階段產生的成果文件“LKJ基礎數據源文件”進行復查校驗的過程。包括檢查數據正確性，防止數字錄入錯誤：將有關文電資料內容與LKJ基礎數據源文件進行比較，檢查數據是否與LKJ基礎數據保持一致，核對其準確性；檢查數據邏輯符合度：對LKJ基礎數據源文件進行編譯查錯，對不符合規范要求的數據給出原因提示；檢查數據修改范圍符合度：通過新舊版本比對找出差異數據的分布區域，分布的線路里程范圍，核對其與施工范圍的一致性，防止遺漏修改范圍、超范圍修改；檢查數據的貫通，防止數據跑飛：通過檢查外局交接點、過渡支線轉移點、特定監控交路起終點等是否能夠貫通，核對數據徑路的通暢。

數據復核包括源文件查錯、源文件比對、與師電數據校核、站名站序表檢查、客車固定徑路檢查等功能。

3.4　模擬檢驗工作

模擬檢驗工作分硬件和軟件兩部分。硬件部分為車載數據模擬檢驗平臺，集成了LKJ2000設備，轉存器設備功能，測試儀設備功能，IC卡設備功能，實現各種設備功能的互聯互通互控，由檢驗平臺設備機柜，檢驗平臺操作臺及通訊線纜組成；軟件部分功能為依據LKJ基礎數據有關文電資料、LKJ基礎數據修改任務書、數據編制檢驗方案、檢驗大綱，并使用車載數據模擬檢驗平臺對擬啟用車載數據進行模擬檢驗。

系統根據任務書編制檢驗方案，可以為檢驗方案配置多個測試環境（能夠包括不同控制條件的基本控制軟件，不同參數的屏幕顯示器程序），測試環境可以在不同方案中引用；自動比對新舊兩版基礎數據源文件的差異，產生檢驗大綱的檢驗點及檢驗標準，自動搜索檢驗點的設定參數，運行控制的關鍵分區，最后形成檢驗用例；根據配置的測試環境自動裝載需要的基本控制軟件、屏幕顯示器軟件，自動換裝主機數據、顯示器數據，將檢驗用例轉換為硬件可識別自動運行腳本，按照轉換后的腳本控制模擬檢驗平臺進行模擬驗證，并對運行中回饋信息進行分析，給出檢驗結論。

檢驗操控臺由人工模擬、自動模擬兩種模式，具有數據換裝、數據模擬、錯誤報警等功能。

3.5　數據報審和歸檔

LKJ專業機構將LKJ基礎數據源文件、修改說明、修改明細表、車載主機文件、車載顯示器文件打包校驗，與交接表一起報電務處辦理審批手續，進行局內、局外數據的交接；局內機電雙方試驗完成，局外交接表接收完成，就緒電報發布后，可進行歸檔等工作；系統可以綜合任務編制、數據編制、數據檢驗等過程產生的文檔自動生成初始的報審表，交接表；提供回傳交接表錄入，就緒電報錄入功能；依據任務自動形成包括封面、目錄、相關文檔的臺賬，可以導出Excel或PDF格式。

包括數據報審、數據交接、臺帳生成、臺賬查詢等功能。

4　關鍵技術

采用的主要技術，包括工作流技術、電子簽名技術、系統集成技術、CAN通訊技術、數據建模技術、自動化測試等技術，在不同場合、不同系統中，或獨立、或與其他系統結合。

4.1　工作流技術

工作流（Workflow）是指一系列相互銜接、自動進行的業務活動或任務。包括后臺流程引擎，前臺流程設計，流程定義、流程跟蹤、流程查詢等功能，多個參與者之間按照某種預定義的規則傳遞文檔、信息或任務的過程自動進行，最終實現LKJ基礎數據編制檢驗的過程在計算機應用環境下的自動化。

4.2　電子簽名技術

電子簽名是與電子記錄相聯的或在邏輯上相聯的電子符號或程序，而該電子符號或程序是某人為簽署電子記錄的目的而簽訂或采用的。對LKJ數據管理各過程中涉及許多需要審核、批準的文檔、電報、傳真等。

4.3　系統集成技術

系統集成就是通過結構化的綜合布線系統和計算機網絡技術，將各個分離的設備、功能和信息等集成到相互關聯的、統一和協調的系統之中，使資源達到充分共享，實現集中、高效、便利的管理。車載硬件平臺和地面軟硬件系統集成，對LKJ模擬用的LKJ、測試儀、LKJ專用IC卡及讀卡器、數據轉存器等設備集成，由設備控制模塊控制開關量輸入輸出、模擬量輸出，提供高速DMA接口、串行接口、雙通道LVDS圖形采集；外配專用電腦實現上位機操作。

4.4　CAN通信技術

CAN是ISO國際標準化的有效支持分布式控制或實時控制的串行通信協議，具有很強的數據通訊實時性。上位機與硬件平臺進行通訊，為其提供LKJ需要的速度信號、色燈信號、機車工況等信息，并能夠接收LKJ回饋信息。

4.5　數學建模技術

數學建模是從定量的角度分析和研究實際問題，對象信息、作出簡化假設、分析內在規律等工作的基礎上，建立數學模型，并通過計算得到結果的過程。系統分析模擬檢驗的實際情況，歸納各種數據的檢驗情況，總結出LKJ基礎數據的十多種場景，并將其融入到檢驗過程，實現檢驗用例的自動化產生。

4.6　自動化測試技術

自動化測試是指利用軟硬件在預設正常和異常條件下運行系統或模塊，評估運行結果，將人為驅動測試轉為機器執行的過程。系統依據測試大綱中測試用例進行黑盒測試，首先將測試用例轉換為測試腳本，然后依據腳本啟動AutoRunner進行數據檢驗，并在檢驗過程對回饋數據進行分析，得出結論。

5　總結

LKJ基礎數據編制檢驗管理系統經過不斷完善優化，實現了在我局電務處檢測所車載設備檢測室的試用，一是由人工管理方式提升為系統流程管理方式，提高了生產管理能力；二是大大減少了人工錄入的時間，降低了數據工程師的勞動強度和作業難度，提高LKJ數據編制工作的效率；三是通過系統輔助編制和自動復核LKJ數據源文件，提高LKJ數據編制的準確性。