（通信与信息系统专业论文）ctcs2列控中心应答器报文测试系统的研究与实现.pdf

摘要 摘要 近年来，我国铁路建设飞速发展，为了进一步适应铁路跨越式发展战略， 铁道部已经制定了中国列车运行控制系统( c t c s ) 技术规范总则( 暂行) 和相应 c t c s ( c h i n e s et r a i nc o n t r o ls y s t e m ) 技术条件，保证我国铁路运输安全，满足互 通运营的需求，适应提速战略的实施。 2 0 0 7 年1 0 月1 日，我国完成了既有干线的第6 次大提速，列车运行速度达 到了既有线的高峰值2 0 0 k m h ，所开行的动车组装备了中国列车运行控制系统 c t c s 2 。车站列车控制中心是c t c s 2 列控系统的地面设备之一，是列车控制的 核心安全设备，对车站列车控制中心进行安全性、可靠性的测试，成为一个日 益迫切的问题。 c t c s 2 列控系统是一种基于点连式的a t p ( a u t o m a t i ct r a i np r o t e c t i o n ) 系统， 应答器报文是c t c s 2 列控系统地一车通信的主要方式。建立实验室仿真环境， 对c t c s 2 列控中心应答器报文进行完整的测试，是对列控中心安全性、可靠性 进行测试、验证的一种行之有效的方法。 本文从c t c s 2 系统入手，分析研究了列控中心与外部系统的联接、列控中 心的主要功能、系统结构等。结合软件自动化测试理论，运用面向对象( o b j e c t o r i e n t e d ) 的建模技术，建立了c t c s 2 列控中心应答器报文测试系统模型。重 点的分析了l e u ( l i n e s i d ee l e c t r o n i cu n i o 仿真模块的结构和功能，并就该模块 实现中运用到的两种关键技术即欧洲应答器报文编解码、f s f b 2 安全通信协议 进行了研究。 最后，本文通过对京九线官厅站列控中心系统的实测，验证了c t c s 2 列控 中心应答器报文测试系统可以满足与列控中心交互、报文解码、比对判定等方 面的功能需求。但仍存在着不支持b d u ( b a l i s ed r i v e ru 疵) 、不支持列控中心 获取l e u 状态等一些问题，需要在以后的研发工作中进行解决。 关键词：c t c s ，列控中心，应答器报文，f s f b 2 ，软件测试 a b s t r a c t a b s t r a c t i nr e c e n ty e a r s ，r a i l w a yc o n s t r u c t i o ni nc h i n ah a sd e v e l o p e d r a p i d l y t oa d a p tt o t h et a c t i co fd e v e l o p i n gc h i n e s er a i l w a y , c h i n e s e r a i l w a yd e p a r t m e n t h a s c o n s t i t u t e dt h e g e n e r a lp r i n c i p l e so fc t c st e c h n o l o g yc r i t e r i o n ( p r o v i s i o n a l ) a n d c o r r e s p o n d i n gc t c st e c h n o l o g yc o n d i t i o n s t h i sa s s u r e st h es a f e t yo fc h i n e s e r a i l w a yt r a n s p o r t a t i o n ，s a t i s f i e st h er e q u i r e m e n to fc o n n e c t i n go p e r a t i o na n da d p a t e s t ot h ei m p l e m e n to ff a s t e n i n gt a c t i c t i l lo c t1 ，2 0 0 7 ，c h i n ah a sf i n i s h e dt h e6 恤t i m es p e e d i n gu po fe x i s t i n gm a i n l i n e sa n dt h et r a i nr u n n i n gs p e e dh a sr e a c h e dt h ep r i m es p e e do f e x i s t i n gl i n e s n e t r a i n sw h i c hh a ds t a r t e dt or u nw e r ee q u i p p e db yc t c s 2 n 圮t r a i nc o n t r o l c e n t e r ( t c c ) i so n eo ft h ec t c st r a i nc o n t r o ls y s t e m sg r o u n de q u i p m e n t s i t st h e k e ys a f e t ye q u i p m e n to fc t c s 2t r a i nc o n t r o ls y s t e m t e s to ft c c ss a f e t ya n d r e u a b i l i t yh a sb e c o m ea m o r ea n dm o r eu r g e n tp r o b l e m c t c s 2i sa na t ps y s t e mb a s e do np o i n ta n dl i n ec o m m u n i c a t i o n t h e e u r o b a l i s et e l e g r a mi st h em a i nc o m m u n i c a t i o nc h a n n e lb e t w e e nt h et r a i na n dt h e g r o u n d c o n s t r u c t i n gal a bs i m u l a t i o ne n v i r o n m e n tt o t e s tt h ec t c s 2t c cb a l i s e t e l e g r a mi sa l le f f e c t i v ew a y t ot e s tt h es a f e t ya n d r e l i a b i l i t yo f t c c s t a r t i n gf r o mc t c s 2 ，t h i s a r t i c l ea n a l y z e sa n dd o e sr e s e a r c ho nt h el i n kb e t w e e n t c ca n di t se x t e r n a ls y s t e m s ，t h em a i nf u n c t i o no ft c ca n di t sc o n s t r u c t i o n u s i n g t h eo om o d e l i n gt e c h n o l o g y , t h i sa r t i c l em o d e l sac t c s 2t c cb a l i s et e l e g r a m t e s t i n gs y s t e mb a s e do na u t o m a t i cs o f t w a r et e s t i n gt h e o r y a n dt h ea r t i c l ef o c u s e so n t h ec o n s t r u c t i o na n df u n c t i o no ft h el e us i m u l a t i o nu n i t ，a n di td o e sr e s e a r c ho nt w o k e yt e c h n o l o g i e so ft h eu n i t ，n a m e dc o d i n ga n dd e c o d i n go ft h ee u r o b a l i s et e l e g r a m a n df s f b 2s a f e t yc o m m u n i c a t i o np r o t o c 0 1 i nt h ef i n a l i t y , b yr e a lt e s t i n gt h ec o n t r o lc e n t e rs y s t e mo fg u a n t i n gs t a t i o no n t h eb e i j i n g k o w l o o nt r a c k a g e ，t h et h e s i sv e r i f i e st h a tt h ec t c s 2t c cb a l i s e t e l e g r a mt e s ts y s t e mc a ns a t i s f yt h ef u n c t i o nn e e d sl i k ec o m m u n i c a t i n gw i t l lt h e t c c ，d e c o d i n gt h et e l e g r a m ，c o m p a r i n ga n dj u d i n gt h er e s u l t ，e t c h o w e v e r , s o m e a b s t r a c t p r o b l e m sl i k en o ts u p p o r t i n gt h eb d u ( b a l i s ed r i v e ru n i t ) ，n o ts u p p o r t i n gt h et c c t o g e tt h e s t a t u so fl e ue x i s t ，w h i c hw i l lb es o l v e di nt h ef u t u r er e s e a r c ha n d d e v e l o p m e n t k e yw o r d s ：c t c s ，t c c ，e u r o b a l i s et e l e g r a m ，f s f b 2 ，s o f t w a r et e s t i i i 同济大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行 研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文 的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的 作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集 体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任 由本人承担。 学位论文作者签名：之锕 h 。苗年弓月 i 否日 学位论文版权使用授权书 本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定， 同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版 本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、 扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供 本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有 关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前 提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 学位论文作者签名： 基1 l 2 o 苦年弓月l 荔e t 第l 章绪论 1 1 引言 第1 章绪论 近年来，我国铁路建设飞速发展，为了进一步适应铁路跨越式发展战略，铁 道部已经制定了中国列车运行控制系统( c t c s ) 技术规范总则( 暂行) 和相应 c t c s ( c h i n e s et r a i nc o n t r o ls y s t e m ) 技术条件，保证我国铁路运输安全，满足互 通运营的需求，适应提速战略的实施。c t c s 是参照欧洲列车运行控制系统 e t c s ( e u r o p e a nt r a i nc o n t r o ls y s t e m ) 制定的具有中国特色和有着自主产权的我 国现代铁路列车控制系统。 根据铁道部制定的c t c s 技术规范总则，c t c s 系统配置按功能划分为5 级。 2 0 0 7 年1 0 月1 日，我国完成了既有干线的第6 次大提速，列车运行速度达到了 既有线的高峰值2 0 0 k m h ，所开行的动车组装备了中国列车运行控制系统 c t c s 2 。 c t c s 2 列控系统分为车载设备和地面设备两部分，车站列车控制中心是 c t c s 2 列控系统的地面设备之一，是列车控制的核心安全设备。列控中心设置 于各车站，它根据调度命令、进路状态、线路参数等，产生进路和临时限速等相 关控车信息，通过有源应答器以欧洲应答器报文( e u r o b a l i s et e l e g r a m ) 的形式 传送给车载设备。车载a t p ( a u t o m a t i ct r a i np r o t e c t i o n ) 设备根据地面设备提供的 信号动态信息、线路静态数据、临时限速信息及有关动车组数据，生成控制速度 和目标距离模式曲线( d i s t a n c et o0 0 ) ，控制列车的运行。所以，车站列车控制中 心是列车安全高效地运行在2 0 0 k m h 这样的高速的关键信号设备。 我国铁路运输的特点是客货列车混跑，不同速度列车混线运行，运输强度和 复杂度堪称世界之最。客运客流量大，任务繁重，关系到的人员众多，如果列车 发生了运行异常，将会造成较大影响。一旦发生了恶性的事故，造成的人员伤亡、 经济损失也是相当巨大的。在这样复杂的运营模式下，对列车控制的安全性、可 靠性方面的要求就必须达到更高的要求。所以，作为控制列车运行的关键信号设 备，列控中心被定义为s i l 4 级安全设备，在任何情况下均不能导致危险侧输出。 因此，在列控中心实际投入铁路运营之前，如何对其进行完整的功能验证，尤其 是对其安全性和可靠性进行测试评估成为了一个不仅关乎行车安全、而且关系国 计民生的迫切问题。 第1 章绪论 1 2 列控中心测试技术 c t c s 2 级列控系统中，地面由数字轨道电路和点式应答器组成点连式a 1 瞪， 车地间通信信息主要由应答器报文承载。c t c s 系统是在消化、吸收e t c s 系统 的基础上制定的，应答器报文完全的采用了欧洲应答器报文的格式。按照现有的 应答器报文存储方案，在每个车站的列控中心中，都静态存储了包含该站所有可 能限速信息、进路信息，及该站线路参数各种信息组合的大量应答器报文。因此， 针对列控中心的测试，具体到每一个车站，即是对该站列控中心应答器报文的验 证。 列控中心应答器报文测试技术包括以下几种： ( 1 ) 现场测试：借鉴e u r o s i g 选取西班牙的“马德里一一塞维里亚”全长 4 0 公里的区段作为e r t m s 的实验段的这种测试技术，在我国选取线路状况较为 复杂的车站进行各种限速、进路情况的测试。 事实上，我国也选取了“胶济线 作为c t c s 2 级列控系统的实验线，对列 控系统进行了现场测试。但是这种选取实验线、实验车站进行测试的方式存在着 其固有的缺陷： 需要铺设大量的地面信号设备，及装备有a t p 车载设备的列车等诸多硬 件设施，造成了测试成本的大幅度增加； 根据临时限速的设置原则，临时限速精度为1 0 0 m ，限速长度8 档，限 速值5 档，以两站间2 0 k i n 计，每个应答器报文数量在8 0 0 0 条左右，标 准车站有4 个有源应答器，这样仅限速状况相关的报文就达到了3 2 0 0 0 条，加上正线接车、侧线接车等线路信息的组合，报文数量是海量的， 一个中小型车站就能达到几十万条，现场测试的方法花费的人工、时间 等成本太高： 在铁路现场测试测试条件变化慢，很难实现各种组合条件测试，应答器 报文的覆盖率不高。因此，这种方式并不适合作为列控中心的测试的手 段。 ( 2 ) 人工测试：由工作人员通过调度中心向列控中心逐条发送进路号、限速 值，列控中心选择相应的应答器报文发送到报文解析工具如b e p t ，测试人员按 照报文编制规则，在报文解析工具上认真检查核对每条报文所包含的各种用户信 息包，以及信息包中的各变量域的值，确认列控中心选择了正确的应答器报文， 并且，应答器报文格式、内容都正确。这种测试方案测试少量的应答器报文是行 之有效的，但是面对各站海量的应答器报文，测试速度和测试精度都无法达到要 求。 ( 3 ) 基于计算机化的自动测试：建立实验室仿真环境，设计应答器报文和功 2 第1 章绪论 能覆盖率较高的虚拟车站和线路，输入仿真的调度命令、限速信息等控制信息， 对列控中心内的列车控制信息即应答器报文进行测试，验证各种激励下列控中心 所输出的应答器报文是否与理论输出一致。 采用建立仿真测试系统的方法进行列控中心的功能验证不仅大幅节约了成 本。同时，还可以结合软件测试理论，采用输入控车信息( 限速、进路等) 边界值、 异常值、错误值的方法，对其安全性、可靠性进行较为完整的测试评估。 以上三种测试技术相比较，基于自动化测试的建立仿真测试系统不仅经济、 测试速度快，而且在整个测试过程中，无须人工干预。本文将详细的介绍如何构 建应答器报文测试系统。 1 3 论文的意义及主要工作 我国铁路正处于向高速化发展的阶段，参照c t c s 2 技术规范开发“c t c s 2 列控中心应答器报文测试系统”，不仅可以弥补目前国内c t c s 2 级车站列车运行 控制系统测试理论研究方面存在的空白，还可为c t c s 更高级别的系统发展提供 先进的技术途径。同时，也为车站列车控制中心投入实际应用奠定了可靠的、安 全的基础。 本文在对c t c s 2 系统控车原理、列控中心功能需求研究的基础上，研究了 测试系统中两个关键技术即欧洲应答器报文的编解码和f s f b 2 但a i ls a f ef i e l d b u ss e c o n dg e n e r a t i o n ) 安全通信协议。进而结合计算机自动化测试理论和面向对 象的建模方法，提出了“c t c s 2 列控中心应答器报文测试系统”的理论模型， 分析了其总体结构和各模块功能，并在v i s u a ls t u d i o6 研发环境下实现了该测试 系统。 论文的内容及组织如下： 第二章从c t c s 2 列车控制系统入手，主要介绍了列控中心的结构、功能， 列车控制原理等。 第三章介绍了软件测试自动化技术，并从列控系统需求出发，结合面向对象 的建模技术建立了列控中心应答器报文测试系统的模型。进而，介绍了“c t c s 2 级列控中心应答器报文测试系统的组成模块，重点的分析了该测试系统中的关 键模块一l e u 仿真模块的总体结构，各子模块功能，在此基础之上，举例说明 了应答器报文自动化测试的过程。 第四章介绍了l e u 与t c c 的接口“s 口的安全通信协议- - f s f b 2 安 全通信协议，并就其实现中的关键部分进行了详细说明。 第五章主要就列控中心应答器报文测试系统的关键技术之- - 一f f f i s 编 3 第1 章绪论 解码进行了理论上的研究，并且以京九线官厅站列控中心为实测对象，验证了本 测试系统的功能。 第六章对文中工作和研究进行总结，并对下一步研究工作作出展望。 4 第2 章c t c s 2 列控中心概述 第2 章c t c s 2 列控中心概述 2 。1c t c s 简介 为保证列车安全运行，2 0 世纪8 0 一9 0 年代发达国家纷纷发展具有本国特色 的列车运行控制系统，主要有法国的u 厂r 系统、日本的a t c 系统、德国的l z b 系统、欧洲e t c s 系统等。 高速铁路在亚洲和欧洲快速的发展，已经通车或者正在建设中的高速铁路达 十几条。网络化、通信信号一体化已成为国外铁路列车运行控制系统的发展趋势。 在欧盟委员会和国际铁路联盟的推动下，为信号系统的互联和兼容问题制定了相 关的技术标准，并研制和开发了相关的产品。其中就包括欧洲列车运行控制系统 - - e t c s 标准。而c t c s 则是在借鉴并消化吸收e t c s 的基础上，制定的中国现 代铁路运行控制系统。 2 1 1o t c s 系统功能 c t c s 系统的基本功能包括： ( 1 ) 安全防护 在任何情况下防止列车无行车许可证运行； 防止列车超速运行； 防止列车溜逸； 测速环节应保证一定范围内的车轮滑行和空转不影响a t p 功能，并具有 轮径修正能力。 ( 2 ) 人机界面 为机车乘务员提供的必须的显示、数据输入及操作装置。 能够以字符、数字及图形等方式显示列车运行速度、允许速度、目标速 度、目标距离； 能够实时给出列车超速、制动、允许缓解等表示以及设别故障状态的报 普； 机车乘务员输入装置应配置必要的开关、按钮和有关数据输入装置； 具有标准的列车数据输入界面，可根据运营和安全控制要求对输入数据 进行有效性检查。 ( 3 ) 检测功能 5 第2 章c t c s 2 列控中心概述 具有开机自检和动态检查功能； 具有关键数据和关键动作的纪录功能及检测接口； ( 3 ) 可靠性和安全性 按照故障导向安全原则进行系统设计； 采用冗余结构； 满足电磁兼容相关标准。 2 1 2c t c s 系统体系结构 c t c s 列控系统分车载设备和地面设备两部分，地面设备又分轨旁和室内设 备两部分。c t 列车制动 医磊习 i一 数据记录器 图2 1 列控系统总体结构图 ( 1 ) 地面设备 列控中心：根据列车占用情况及进路状态，通过对轨道电路及可变应答 器信息的控制产生行车许可，及进路相关的线路静态速度曲线，并传送 给列车。 轨道电路：采用z p w - 2 0 0 0 系列轨道电路，完成列车占用检测及列车完 整性检查，连续向列车传送允许移动控制信息。 站内轨道电路：车站正线及股道采用与区间同制式的轨道电路。 点式应答器：采用电气特性与欧洲e t c s 技术规范相同的大容量应答器。 固定应答器设于各闭塞分区入口处，如：车站进站信号机、出站信号机 及区间信号点，用于向车载设备传输定位信息、进路参数、线路参数、 限速和停车信息等；可变点式应答器设于进站口，当列车通过该应答器 6 第2 章c t c s 2 列控中心概述 进站停车时，应答器向列车提供地面应答器编号、至出站点的链接信息、 接车进路线路参数，包括：目标距离、线路坡度、线路限速、信号机类 型和轨道电路载频等信息，接车进路区域临时限速。 ( 2 ) 车载设备 车载安全计算机：根据地面连续式和点式传输的移动授权及线路数据， 生成连续式速度监督曲线，监控列车的安全运行。超速时，通过继电接 口对列车的制动系统发出制动控制指令。 轨道电路接收模块：接收z p w - 2 0 0 0 系列轨道电路低频信息，并将该连 续信息同时提供给车载安全计算机和列车运行记录装置l k j 。 应答器接收模块：接收处理应答器信息，并将该信息提供给车载安全计 算机。 车载人机界面：通过触摸屏显示列车运行速度、允许速度、目标速度和 目标距离，并可接收司机输人。 测速测距：有两种形式的传感器，轴端速度传感器更适合低速应用，雷 达则更适合高速，采用两种传感器的结合，可保证测速测距的更高精度。 制动接口：采用继电接口方式，紧急制动采用失电制动方式。 数据记录器：用于记录与系统运行和状态有关的数据，记录的数据将在 a t p 系统故障时用于维护目的。 列车运行记录装置l k j ：用于驾驶事件及a t p 控制事件的记录。 2 1 30 t c s 系统等级划分 中国列车运行控制系统c t c s 是我国未来铁路技术发展的方向，参照欧盟发 展g s m r e t c s 的成功作法，根据总体原则，从需求出发，结合我国的国情和 铁路的实际情况，按系统条件和功能将中国的c t c s 系统共划分为5 级。 c t c s 0 级：既有线的控车模式。区间轨道电路+ 站内电码化+ 通用机车 信号+ 列车运行监控装置。 c t c s l 级：基于既有设备改造的a t p 系统。适用于既有线1 6 0 k m h 以 下区段。针对中国主要干线装备现状，对既有设备实行强化改造，在主 体化机车信号的基础上，通过补点，实现具有中国特色的点连式a t p ， 即主体化机车信号( 区间、站内轨道电路进行强化改造+ 故障安全型机车 信号) + 点式设备+ 安全型监控装置。 c t c s 2 级：基于轨道电路信息的a t p 系统。地面一车载一体化系统设 计，车载设备有机结合；速度监督可采取大台阶，也可采取速度距离模 式曲线；地面可采用模拟多信息轨道电路，也可采用数字轨道电路，并 7 第2 章c t c s 2 列控中心概述 辅以必要的点式设备，组成点连式a t p 。 c t c s 3 级：基于轨道电路和无线通信( g s m r ) 的a t p 系统。轨道电 路在实现区段占用与列车完整性检查方面具有不可替代的优势；无线通 信( g s m r ) 在满足我国铁路移动信息网需求的同时，又能解决超速防 护信息高速率可靠传输，两者结合是强强互补。再辅以定位校核的点式 设备，系统具有与国际接轨的先进性。 c t c s4 级：完全基于无线通信( g s m r ) 的a t p 系统。该系统具有移 动自动闭塞的特征。区间占用靠g p s 和g s m r 实时数据传输解决。列 车完整性检查、定位校核分别靠车载设备和点式设备实现，使得室外设 备减少到最低程度。 2 2 列控中心研究 2 2 1 系统概述 列控中心是实现既有干线提速至2 0 0 k m h 的关键信号设备，它依据调度指挥 系统下达的临时限速命令和联锁系统当前的进路状态实时计算，选择预先编码生 成并存储于列控中心系统中的应答器报文数据，控制有源应答器向列车动态传 送，从而实现对列车运行的动态控制。 2 2 2 列控中心与外部系统的联接 计算机联锁条件下的列控系统框架如图2 2 所示： 图2 2 计算机联锁条件下的列控系统结构图 8 第2 章c t c s 2 列控中心概述 由图2 2 可见，车站列控中心通过p 口与c t c 站机联接，从c t c 接受时钟 信息，并与自身的时钟进行校对，相差3 0 s 时采取相应的安全措施，同时报警提 示。从c t c 自律机获得临时限速信息，包括起点里程、长度、速度、时间、车 次等。 临时限速的设置结果也需要通过p 口实时地向c t c 或t d c s 车站、调度中 心反馈。临时限速的设置错误、列控中心设备与相关设备通信故障、l e u 设备 故障等应及时在车务终端上报警并提示。 车站列控中心通过q 口与车站连锁系统联接，从车站联锁系统获得车站进 路和相关实时信息，包括接车进路、通过进路及信号机开放等。 在车站发车进路、离去区段有临时限速时，根据牵引计算及动车组制动需要， 向车站联锁系统输出进站信号机点黄灯、接近区段轨道电路发黄码控制条件，由 联锁完成控制及驱动。 与车站微机监测系统联接( r 口) 。列控中心应具有自检、自诊、监测功能， 含l e u 及其相关通道监测，自动向车站微机监测系统传送监测信息。 s 口是车站列控中心与地面电子单元( l e u ) 联接通道，l e u 通过s 口接受 列控中心动态选择的实际报文，实时发送给对应的应答器。l e u 具有自检测、 检知动车组通过应答器、监测与有源应答器间通信状态等功能，将检测数据实时 传送给车站列控中心。 p 口、q 口、r1 ：3 物理层均采用了r s 4 2 2 ，其中p 口、q 口有冗余配置。各 接口按既有线列控中心接口协议的规定，进行统一的接口设计。当系统与 6 5 0 2 电气集中连接时，q 口为继电器接点采集、安全继电器输出，采用统一的 继电结合电路原理和另层端子分配规则。 s 口物理层采用冗余配置的r s 4 8 5 ，数据层与l e u 相匹配，基本配置连接 2 个l e u ，按上、下行线分别配置、使用。一个l e u 具有四个应答器连接端口， 正常使用1 号、2 号两个端口，3 号、4 号两个端口作为备用。 2 2 3 系统结构 列控中心主要由列控中心主机和监测机组成。主机采用“二乘二取二 可靠 性和安全性冗余结构，如图2 3 所示，a 、b 两系结构完全相同，互为备用。主 备之间采用工控专用a r c n e t 网连接。每系采用双子系的二取二安全处理器模 块，每个c p u 单元包含独立的处理器、时钟电路、中断处理器和存储器，c p u 通过输入单元和c a n 总线连接外部系统。两个c p u 运行相同的程序，通过s p i 通道进行同步，并对输入、输出数据进行比较，保证运算结果致。运算结果由 c p u l 输出，c p u 2 负责对输出的结果进行校验。 9 第2 章c t c s 2 列控中心概述 l e u 、计算机联锁系统、c t c ( t d c s ) 系统、微机监测系统 6 5 0 2 电气集中联锁系统 图2 3 列控中心系统结构 通信接口单元由两组独立、相互备用的通信转换器组成，每组通信转换器又 包含多个通道，可以同时连接l e u 、计算机联锁、c t c ( t d c s ) 等多个系统。 通信转换器将系统内部的c a n 总线接口转换成外部系统的r s 4 2 2 、r s - 4 8 5 接 口，使列控中心能够满足不同系统的接口要求。通信接口单元是一个透明的通信 通道，根据通信协议对数据进行格式转换，不处理数据内容。 每个主机还配置有进路采集单元和安全输出单元。进路采集单元是一套带 c p u 的智能采集装置，用于采集6 5 0 2 电气集中车站相关道岔的位置和锁闭继电 器状态。进路采集单元通过内部c a n 总线，周期地向c p u 单元发送继电器状态 信息，由c p u 单元对6 5 0 2 电气集中系统所建立的进路进行识别。 车站列控中心所需要输出的安全开关量信号由安全输出单元输出，控制进站 信号机降级显示等继电器。安全输出单元保证输出电路异常或者系统故障时，能 够切断对外输出，使系统导向安全。 2 2 4 双系状态切换 列控中心两系开机后，在两系都没有故障的前提下，两系自动发生通信呼叫 与应答，待两系运行状态一致后，两系进入同步运行状态。如果有人工倒机命令， 则备用系转变成工作系，而原先的工作系先脱机，然后再进人同步状态并成为备 用系。当两系处于同步状态时，如果工作系发生故障，则工作系立即脱机，备用 1 0 第2 章c t c s 2 列控中心概述 系转变为工作系，故障的一系经修复后，可以重新进入双系同步的状态。图2 4 为两系状态转换示意图。 2 2 。5 主要功能 图2 4 列控中心双系状态切换 根据既有2 0 0 k m h 车站列控中心技术条件( 暂行) ，车站列控中心的主要 功能如下： 临时限速命令处理和发送，包括区间和站内临时限速； 车站接车进路处理和进路信息发送； 控制进站信号机降级显示黄灯。 列控中心需要与a t p 地面设备和车载设备共同配合，才能够完成上述功能， 图2 5 显示t n 控中心在整个既有2 0 0 k m h 提速线路a t p 系统设备中的位置。 根据a t p 系统要求，需要在车站进站口和出站口布置有源应答器，用于传 递接车进路信息和线路临时限速信息。 第2 章c t c s 2 列控中心概述 露焉翟| 曩澎鼍1 薯j 翟? bj i 露t ：f 忿j l z 黟c l g 萎袈缓j ： 懑s - 秀獭羲瓣酶瀚；i r r 鬣薹童l 亟誊；i 爱凌鍪兰羔i 舅 图2 5 列控中心在a t p 中的位置 。董f 山 事外 1 临时限速功能 正常情况下，临时限速命令的处理流程如下： 通过c t c 车务终端将命令号、限速起点、限速长度、速度级别、线路 号和预计限速时间长度等相关内容，通过编码后根据相关协议生成限速 命令数据包，然后向列控中心发送限速命令。 列控中心收到来自于c t c 车务终端的限速命令后，对收到的数据进行 有效性检查，在报文存储器内查询相应报文，并向c t c 车务终端发送 回执，同时把报文检索结果传送给监测机，由监测机进行显示。 列控中心向l e u 发送检索到的报文，同时接收l e u 的信息反馈，通过 信息反馈来确定报文的实际执行情况和l e u 的工作状态。列控中心把 信息反馈内容传送给c t c 车务终端，同时把系统工作状态信息传送给 监测机，由监测机进行记录。 每个车站进站口和出站口安装的应答器均与临时限速功能有关，现以b 站 为例说明如下。 b 站与a 站和c 站之间的四个区间( b 1 a 2 、b 2 c i 、b 3 c 4 、b 4 a 3 ，含反向 运行进路) 的临时限速信息分别通过b i - - b 4 四个应答器传输。每个应答器负责 出口站应答器的管辖范围从本站出站1 2 1 至前方车站出站口，即包括线路区间和前 方车站站内。如：b 2 应答器负责传送b 2 至c 2 区域内的线路临时限速信息。 进站口应答器的管辖范围从本站进站1 2 1 至相应出站口的离去区段，管辖区域 的线路长度根据牵引计算确定。 当一个区间或车站站内有临时限速时，为了满足正、反向列车运行的要求， c t c 需要将临时限速命令同时发送给该区间的相邻车站，比如：a 2 8 1 区间有临 时限速区段，则c t c 系统必须将该信息同时发送给a 站和b 站的车站列控中心。 保证列车从a 站正向发车或者b 站反向发车，在列车进入区间前，都能够收到 第2 章c t c s 2 列控中心概述 正确的临时限速命令。 a 站b 站 图2 6 与临时限速相关的应答器 c 站 另外，如果列车经1 8 # 及以上道岔侧向接车并直股通过，如果离去区段设 有临时限速时，并在牵引计算要求的限速预告范围内，该区段的限速信息也必须 发送给对应进站口的应答器。 办理正线通过且离去区段有临时限速时，当限速区起点靠近出站口，根据牵 引计算，列车必须先预先降低速度，然后在经过进站口应答器时收到临时限速信 息，开始继续减速，才能够确保列车以低于规定速度进入限速区。 如图2 7 所示，当l 出 0 、l 进l 目时，迸站口及出站口应答器同时发送 临时限速报文，控制进站信号机显示黄灯。 运行方向 一一+ 一一一广 。z l 一a 图2 7 离去区段临时限速降级显示 当车站站内设有临时限速，并且临时限速区处于正线出站信号机至出站口的 离去咽喉区段，进站信号机也需要降级显示。 2 接车进路信息预告功能 在联锁系统上办理接车、发车或通过进路，信号开放后，联锁系统把接发车 进路信息发送给列控中心。列控中心根据接车进路信息，在报文存储器中查询相 应的报文并发送给l e u 。列控中心把接车进路信息发送给监测机，由监测机进 行记录。监测机可以实时显示当前接车进路信息，当发车进路或离去区段有限速 且低于某一速度级别时，进站信号需要降级显示。 列控中心监测机功能。实时显示接发车进路信息和各设备( 列控中心、 联锁系统、c t c 自律机、监测机、l e u 、应答器) 的工作状态。 第2 章c t c s 2 列控中心概述 对过去一段时间内的系统工作状态进行记录，便于分析系统运行状况， 查找系统故障原因。 显示各设备问的通信内容，实时显示列控中心发送给l e u 的报文，同 时用译码软件对报文解析，用清晰易读的方式显示出来，并储存发送的 原始报文。 根据已有的记录，对整个系统过去的工作状态进行历史再现。 3 报文管理功能 列控中心给l e u 发送的信息必须采用报文的形式，这些报文是用符合一定 规范的初始用户数据，经过信道编码算法产生的。对用户数据进行信道编码的目 的是：提高应答器与车载设备间的无线信道传输的安全性。 报文流程如下： 用软件生成符合应答器报文定义的初始用户数据。 利用初始用户数据，经过报文生成软件( f f f i s 信道编码标准) 产生报 文。把所有产生的报文存储到列控中心的报文存储器内。列控中心系统 软件根据c t c 自律机发来的用户数据，在报文存储器内查询相应的报 文并传给l e u 。 2 3 列车控制原理 c t c s2 列控系统是基于数字式轨道电路+ 点式应答器传输列车运行许可信 息的列车运行控制系统。它采用了目标距离速度控制模式，采取连续式一次制动 速度控制的方式，车载信号设备根据目标距离、目标速度及列车本身的性能确定 制动曲线，如图2 8 所示。 图2 8 连续式一次制动速度控制的方式 制动控制曲线是一次连续的，需要一个制动距离内所有的线路参数，通过地 面应答器进行信息传输。目标距离是由轨道电路进行连续信息传输的，构成了移 动授权凭证。 目标距离控制模式不必设定每个闭塞分区速度等级，采用一次制动方式。目 标距离控制模式追踪目标点是前行列车所占用闭塞分区的始端，而后行列车从最 高速度开始制动的计算点是根据目标距离、目标速度及列车本身的性能计算决定 1 4 第2 章c t c s 2 列控中心概述 的。目标点相对固定，在同一闭塞分区内不依前行列车的走行而变化，而制动的 起始点是随线路参数和列车本身性能不同而变化的。两歹 e j n 车空间间隔的长度是 不固定的，所以可称为准移动闭塞。目标距离速度控制曲线实际上有三条，如图 2 9 所示。 图2 9c t c s 2 速度控制曲线示意 图2 9 中粗实线为紧急制动速度控制曲线，短划虚线为常用制动速度控制曲 线，点虚线为司机实际运行速度控制曲线。 目标距离速度控制曲线，从最高速度至零速的列车控制减速曲线为一条连贯 和光滑的曲线，列车实际减速运行曲线只要在常用制动控制曲线以下就可以了， 列车超速碰撞了常用制动速度控制曲线，设备报警并自动实施常用制动，如继续 超速碰撞了紧急制动速度控制曲线，则引发紧急制动。因为速度控制是连续的全 程监控，所以不会超速太多，紧急制动的停车点不会冒出闭塞分区，可以不需增 加一个闭塞分区作为安全防护区段，当然，设计时会在停车点与目标点之间留有 一定的安全距离。目标距离速度控制的列车制动的起始点随线路参数和列车本身 性能不同而变化，空间间隔的长度是不固定的，比较适用于各种不同性能和速度 列车的混合运行，其追踪运行间隔要比分级速度控n 4 , ，减速比较平稳，旅客的 舒适度也要好些。 目标距离速度控制曲线的目标点为停车点时，目标速度值为零，当目标点为 进站道岔侧向时，则道岔侧向限速即为目标速度值。 第3 章c t c s 2 列控中心应答器报文测试系统 第3 章c t c s 2 列控中心应答器报文测试系统 3 1 测试自动化技术 3 1 1 软件测试自动化的概念 软件测试的工作量很大( 据统计，会用到3 0 - - 5 0 的开发时间；一些可靠 性要求非常高的软件，测试时间甚至占到总开发时间的6 0 ) ，但测试却是在整 个软件过程中极有可能应用计算机进行自动化的工作，原因是测试的许多操作是 重复性的、非智力创造性的、需求细致注意力的工作。计算机就最适合于代替人 类去完成这些任务。企业在这方面的投资，会对整个开发工作的质量、成本、和 周期带来非常明显的效果。 自动化测试就是希望能够通过自动化测试工具或其他手段，按照测试工程师 的预定计划进行自动的测试，目的是减轻手工测试的劳动量，从而达到提高测试 效率和软件质量的目的。自动化测试适用于发现曾经发现过的老缺陷。而手工测 试适用于探索发现新缺陷。 测试自动化与软件配置管理是密不可分的。与测试有关的资源都应在配置管 理中进行统一的计划考虑。另外，测试工具的采用也是一个提高质量的关键，有 些专用的测试工具能帮助发现一些用任何测试案例都难以触及的错误。测试自动 化涉及到测试流程、测试体系、自动化化编译、持续集成、自动发布测试系统以 及自动化测试等方面整合。也就是说要让测试能够自动化，不仅是技术、工具的 问题，更是一个公司和组织的文化问题。首先要得到公司资金、管理上的支持， 其次要有专门的测试团队去建立适合自动化测试的测试流程、测试体系；其次就 是把源代码从受控库中取出、编译、集成、发布可运行系统、进行自动化的单元 测试和自动化的功能测试的过程。 关于软件测试自动化，有以下几个方面的问题。 1 自动化测试的好处 1 、对新版本执行回归测试 对于产品型的软件，每发布一个新的版本，其中大部分功能和界面都和上一 个版本相似或完全相同，这部分功能特别适合于自动化测试，从而可以让测试达 到测试每个特征的目的。 2 、更多更频繁的测试 1 6 第3 章c t c s 2 列控中心应答器报文测试系统 为了让软件产品取得更大的成功，软件产品向市场的发布周期和开发周期都 应该尽可能的短，而在测试期间是每隔一段时间都要发布一个版本供测试人员测 试，一个系统的功能点往往有几千个上万个，人工测试是非常的耗时和繁琐，这 样必然会使测试效率低下。 3 、替代手工测试的困难 有些非功能性方面的测试：压力测试、并发测试、大数据量测试、崩溃性测 试，用人来测试是不可能达到的。在没有引入自动化测试工具之前，比如为了测 试并发，需要多人同时操作，在实际测试中是很难做到的。 4 、具有一致性和可重复性 由于每次自动化测试运行的脚本是相同的，所以每次执行的测试具有一致 性，人是很难做到的。由于自动化测试的一致性，很容易发现被测软件的任何改 变。 5 、更好的利用资源 理想的自动化测试能够按计划完全自动的运行，在开发人员和测试人员不可 能实行三班倒的情况下，自动化测试可以胜任这个任务，完全可以在周末和晚上 执行测试。这样充分的利用了公司的资源，也避免了开发和测试之间的等待。 6 、解决测试与开发之间的矛