仿真测试管理器在CTCS-3级列控系统仿真测试平台的应用

李 敏 李开成 陈建球

（北京交通大学，北京 100044）

1 概述

CTCS-3级列控系统仿真测试平台可用于CTCS-3级列控系统的CTCS-3级技术规范验证、系统研究、方案比较和设备测试评估等[1]。

CTCS-3级仿真测试平台是一个多节点、分布式系统，随着仿真测试节点的增加、仿真测试任务的加重，仿真测试过程需要一个规划管理的角色——仿真测试管理器。仿真测试管理器主要完成现场中人工完成的命令下达和表格下达，把人工化转为自动化，保证CTCS-3级仿真测试平台高效、可靠地工作，是整个CTCS-3仿真测试集成平台中至关重要的一个组成部分。

2 仿真测试管理器在平台中的接口

仿真测试管理器是CTCS-3级仿真测试集成平台的仿真管理核心，因此，所有在仿真测试集成平台中进行的仿真测试工作都必需通过仿真测试管理器进行管理和协调。仿真测试管理器需要规划仿真测试过程、管理各个仿真测试节点,保证CTCS-3级仿真测试平台高效、可靠地工作。其在平台中的接口关系如图1所示。

3 仿真测试管理器的功能描述

仿真测试管理器的主要功能：读取并解析XML文件、同步各仿真测试节点、各仿真测试节点初始化设置、网络参数配置、控制各仿真测试节点读取线路数据库信息、测试案例的执行、故障注入、信息记录和站场图的显示等，如图2所示。

3.1 仿真前管理

（1）读取并解析XML数据。仿真测试管理器在仿真前需要解析测试案例及测试序列生成平台提供的XML数据，转换为测试命令供仿真过程使用[2]。

（2）各仿真测试节点初始化设置。仿真测试管理器根据方案设置，如全线设置RBC的数量及管辖范围、全线TCC的管辖范围，下达初始化命令。各仿真测试节点根据仿真测试管理器的指令从线路数据库读取相应的线路数据，从而实现不同配置方案的配置。

（3）网络参数配置。由于CTCS-3级仿真测试平台节点较多，所有设备的IP及端口分配较为复杂，所有设备的IP及端口信息汇总到仿真测试管理器，由其进行统一分发，便于所有网络参数的统一管理。

（4）同步各仿真测试节点。由于各仿真测试节点的时钟漂移使得各个节点的时间不可能完全相同。这种时钟的不一致因素会给数据记录、分析等带来影响，甚至会出现因果倒置的荒谬结果，这种现象就是时空不一致。为了消除时空不一致，必须在仿真开始前和仿真过程中对网络上的计算机进行时钟同步。仿真开始时，把设置的平台仿真时间下达到需要用到仿真时间的设备：多车仿真器，临时限速服务器以及TCC仿真器。接收到仿真时间的设备自动推进仿真时间，但在仿真过程中每隔一段时间（30 s），仿真测试管理器会向各仿真测试节点发送仿真时间校对，达到同步时间的目的。

（5）控制各仿真节点读取线路数据库信息。当本次需要仿真线路的数据有变化时，在仿真前期准备时，通过下达数据下载更新命令，通知各个节点到线路数据库服务器重新下载该条线路的新数据，以确保整个仿真测试平台基础线路数据的一致性。为了降低复杂度和减少数据通信，需要从线路数据库下载数据的设备必须存有本地数据，仿真测试管理器只有在第一次仿真开始和该条线路数据有更新的情况下，才通知各个节点重新下载数据，否则，各个节点保留使用上一次本地存储的数据。同时这一命令也可实现通知各设备本次仿真的线路名称这一功能，为整个平台实现自主选择仿真线路提供基础。

3.2 仿真测试过程控制与显示

CTCS-3级仿真测试平台是一个由多人操作的多节点、分布式平台，如果对多人操作没有一个统筹、控制，会给仿真测试过程带来不便。引入仿真测试管理器的一个重要目的就是命令各仿真测试节点的操作，以控制仿真过程。以自动为主，兼顾手动，当有些命令必须通过手动下达时，应该通过手动功能进行下达，但要求仿真测试管理器有显示提示的功能。这些自动命令应该包括以下几点。

（1）测试案例的执行。为了能自动的执行测试案例过程，测试命令应该包括：测试的条件、时间和地点[3]。仿真管理器根据各节点提供的状态信息和列车的位置，在满足测试命令要求的时刻前，提前一定的时间余量下达测试命令到对应的节点，如要求联锁办理进路或进路人工解锁。

（2）故障注入。在仿真过程中，根据运行情况，手动下达测试序列之外的故障信息，以测试车载等设备的功能。这些故障信息包括：轨道电路故障、应答器故障、道岔故障、码序故障、车载与RBC故障信息。将这些故障信息在仿真过程中需要的时机下达由仿真管理器操作者手动下达给各个设备，以测试各个设备的功能。

（3）信息记录。仿真测试过程中会产生很多数据。一方面，一些代表仿真测试过程的信息，反映了过程中的重要事件，比如节点间建立连接、列车到站等，这些需要由仿真测试节点发送给仿真测试综合管理器，以实现仿真测试综合管理器对仿真测试过程的监控；另一方面，一些具体参数，作为仿真产生的核心数据，以及测试需要的重要数据，这些信息也要由仿真测试节点发送给仿真测试综合管理器，以供回放、分析和评估之用[4]。

对于接收到的这些重要信息，一方面，当时在仿真测试综合管理器界面上显示出来；另一方面，连同发送时间，一同存档。

（4）站场图显示。仿真测试管理器根据从线路数据库下载的基础线路，绘制全线的线路图，根据其他仿真设备（轨旁：轨道电路状态，应答器状态；联锁：站场信息，进路信息，信号机状态，道岔状态；TCC：轨道电路码序；RBC：列车运行许可）提供的信息显示全场的实时状态，这些状态包括轨道电路状态，应答器状态，站场状态，列车可运行的最远距离和轨道电路码序。

全线图采用多个屏幕显示，显示不全的使用横向滚动条来扩展。全线图是整体仿真测试平台状态的显示，同时也可以在上面完成人工操作，包括轨道电路故障下达，应答器故障下达，进路设置或取消命令等。仿真测试管理器只下达命令，执行设备需要根据逻辑状态判断是否能执行其命令，把结果反馈给仿真测试管理器。

全线图还需要显示测试序列的情况，包括测试序列要发生的地点及其执行情况，使用不同颜色来区分将要执行的序列和已经执行的序列。

4 仿真测试管理器工作流程

仿真测试管理器开始工作后，首先按照配置方案配置各个节点，随后配置网络参数和同步节点，并依次给这些测试节点下达下载线路数据库中线路信息的命令。待所有节点准备好后，读取XML测试脚本生成测试命令。

仿真前的管理工作做好后，由仿真测试综合管理器来启动整个仿真测试过程。仿真测试过程中，仿真测试综合管理器对各节点进行监控，并记录一些重要信息。仿真的暂停、结束等命令也由仿真测试综合管理器下达。在仿真过程中，需要通过仿真测试综合管理器进行故障注入和测试案例的执行。

仿真结束后，仿真测试综合管理器对记录的一些重要数据进行分析，并可以对仿真片段进行回放，以此来实现对建设方案和仿真系统自身的验证。

仿真测试管理器的工作流程如图3所示。

5 结束语

本文设计了CTCS-3级列控系统仿真测试平台中仿真测试管理器的功能及实现方案，对仿真前的管理及整个仿真过程的控制与显示方法做了详细介绍。仿真测试管理器的节点监控功能，可以实现不同线路不同模块设备的灵活配置；故障注入功能可以实现对不同模块功能的测试；数据收集功能可以实现仿真回放，同时也为列控系统的方案验证及评估提供了基础条件。仿真测试管理器的加入，提高了仿真平台的可操作性、灵活性及自动性。

[1]铁道部科技司，铁道部运输局．CTCS-3级列控系统需求规范（SRS）[S]．2008.

[3]季学胜，李开成，张勇，等．CTCS-3级列控系统测试案例生成方法的研究[J].铁道通信信号，2009，45（10）：1-5.

[4]马钦，李永伟，蒋玉国．高速列车动态仿真系统的信息存储和回放[J].无线电通信技术，2002，28（3）：49-51.