高铁联调联试列控数据导入验证系统

2021-05-10罗云飞

铁道通信信号 2021年4期

罗云飞

列控数据主要由列控基础数据、列控工程数据、列控设备配置数据（含报文）等组成，是保障高铁列车运行安全的关键［1］。一旦列控数据发生变化，相关的列控中心数据及应答器报文需同步修改。数据修改后，不仅要在前期静态验收中通过人工校核的方式保证列控数据的准确性，还需在动态验收中进行全场景遍历试验，进一步保证修改后列控数据的准确性［2］。

1 存在问题

目前，在列控数据的验证方面主要存在以下问题。

1）列控数据的变化直接影响相关应答器报文的变更，要做到应答器报文变更的全覆盖验证，必须要由经验丰富的电务专业人员全程把控；遇到枢纽车站施工改造引起列控数据变更时，报文数据的变更将成为枢纽工程顺利开通的制约因素［3-4］。电务专业分析人员目前只能通过人工校核的方式来检查列控数据的准确性，缺乏相应的技术手段。

2）各线路列控数据版本众多，现场尚没有针对列控数据的综合管理平台，无法实现各版本列控数据的分析比对及溯源；相关人员进行调阅、查看等操作极为不易。

3）由于缺乏有效的列控数据校核工具，电务人员以及数据制作厂家只能对各个数据表格进行人工核验。在核验过程中，核验人员的专业知识掌握程度、长时间工作专注度等均会给核验结果带来不稳定因素，存在误测、漏测等安全隐患。

4）针对修改后的列控数据以及应答器报文的动态验证工作只能通过现场实车验证，不仅需要大量人力、物力、时间的投入，而且不利于问题的提前暴露，影响项目进度。

因此，为解决高铁线路的列控数据和应答器报文数据在动态测试前的验证问题，研究列控数据的自动导入验证，实现列控数据的综合智能管理及高效校核，是非常有必要的。

2 列控数据导入验证技术方案

依据《列控数据管理暂行办法》（铁总运［2014］246 号），设计列控数据导入验证系统的技术方案［5］。

1）直接采用设计院提供的原始列控数据表，不更改表格内容，只读取内容。

2）根据列控数据表数据与规范的校核结果、不同版本数据的比对结果，以红色高亮的形式显示，便于查看。

3）对列控工程数据和无源应答器报文数据的一致性进行校核，运用可视化方式显示详细数据，标注差异项。

4）导入验证后的数据可直接生成线路数据，输出给线路条件仿真软件，用于真实ATP 在该线路条件下进行动态行车试验，以验证列控数据及应答器报文。

3 系统功能及实现

列控数据导入验证系统应具备数据导入、数据校核、数据比对、数据生成等功能。为了让用户更直观地看到数据内容，了解数据的差异，理解数据的意义，列控工程数据和报文内容采用图形化方式描述。

列控数据导入验证系统按照功能划分各模块，模块间具有低耦合性。系统功能框图见图1。

图1 列控数据导入验证系统功能框图

3.1 数据导入

需要导入的数据是设计院输出的列控数据表，包含供电类基础数据、工务类基础数据、电务类基础数据和列控工程数据四大类［6］。

3.1.1 输入信息完整性检查

针对导入的列控数据表按照以下方式进行数据完整性检查。

1）各列控数据表中，列车进路信息表、设备归属关系及调度台信息表、车站信息表、线路坡度表、线路速度表、信号数据表、应答器位置表、分相区信息表、里程系转换表、里程断链明细表为必需项，无论哪种应用场景都需要具有相关信息。

2）确定设备归属关系及调度台信息表按规范要求的格式填写了设备的真实归属关系。

3）若线路中没有多里程标、断链场景，则对应里程系转换表、里程断链明细表内容可以为空。

4）若为CTCS-3 级线路，则应包含RBC 信息表［7-8］。

5）若线路中存在大号码道岔，则应包含大号码道岔信息表。

6）若线路上存在异物侵限设计要求，则应包含对应异物侵限信息表。

7）若线路启用ATO 功能，则应包含站台侧信息表。

3.1.2 数据表格式检查

列控数据导入验证系统针对导入的列控数据表进行格式检查，若表格与编制规范不一致，进行报警提示。

为提高系统的可用性，若表格格式不影响数据读取，报警提示后可继续进行数据管理及校核工作；若缺失关键数据表或表格格式与规范严重不符，则向操作人员报警提示修改数据表。

3.1.3 数据一键导入

文件格式检查通过后，列控数据导入验证系统一键导入列控数据表，写入对应版本标签进行管理，然后对数据进行读取，读取过程如下。

1）逐项读取所有数据表内容，将读取到的信息汇总为统一的行车区间信息。设计院提供的原始列控数据表是根据不同线路信息分别编制的数据表，例如线路速度表、线路坡度表、应答器位置表等，信息分散，各信号元素间的关联关系不明显。为了解决上述问题，系统将各表信息进行缓存后，以里程标为横向坐标轴，对信号点、轨道区段、应答器、线路速度、桥梁隧道、分相区等信息进行重组，提出行车区间的概念。根据列车实际运营场景，将行车区间划分成区间接车、区间发车、股道、接车进路和发车进路共5 种类型，然后将各数据表中的信号元素信息填写至对应行车区间内，得到包含所有线路信息的线路基础数据，供系统内其他软件使用。

列控数据导入验证系统采用QHash 集合存储行车区间信息，使用QT 提供的集合框架可以方便进行集合内元素的增删改查操作，简化编程难度，提高开发效率［9］。

2）系统按照里程标排列顺序解析行车区间内容，得到线路相关的全部数据。系统将各行车区间按照里程标顺序排列，然后为线路上各信号元素分配独立的存储单元及便捷的读取接口，例如信号机信息、轨道区段信息、闭塞分区信息、道岔信息、应答器信息、应答器组信息、端口信息和进路信息等，系统内其他软件可根据自身需求获取特定的信号元素信息。上述存储访问方式可减少系统运行时各软件间无效接口数据的收发，提高系统性能。

3.2 数据验证

数据验证包含数据校核和数据比对2 个功能。列控数据导入验证系统可对输入的列控工程数据和无源应答器报文进行如下校核。

1）列控工程数据表规范符合性校核及表间信息一致性校核

系统针对每个表格及其对应的编制规范进行校核，例如应答器位置表中组内应答器安装距离是否为5 m、相邻轨道区段载频是否交替等；同时也针对多个数据表中关联信息的一致性进行校核，例如，在信号数据表、线路速度表、应答器位置表以及线路坡度表中均存在里程标信息，系统以信号数据表中的里程标信息为判定基准，若其他表格存在超出基准里程标的里程信息，则进行报警提示，操作人员进行校对确认。

2）列控工程数据与无源应答器报文的一致性校核

列控数据导入验证系统按照里程标信息将各行车区间顺序排列，形成完整的地面线路信息；根据应答器编号将无源应答器报文定位至线路对应坐标，然后进行报文内容及线路数据的一致性校核，包括［ETCS-5］链接包信息、［ETCS-21］坡度包信息、［ETCS-27］速度包信息、［CTCS-1］轨道区段包信息以及［ETCS-68］特殊区段包信息等。若校核过程中发现某报文信息与行车区间信息不一致，例如链接包中下一个应答器编号不同、速度包中速度值或作用范围不同等，则在系统软件界面进行报警提示，同时自动保存不一致项并生成校核记录。为方便校核人员进一步查阅，系统提供单个应答器校核展示界面，根据用户点击的应答器图标获取应答器编号，以应答器所在里程为y 坐标轴，分上、下栏图形化展示列控工程数据和无源应答器报文中的各项内容，若有差异，以红色高亮进行标注。图2 是某一应答器报文与列控工程数据的一致性校核展示界面，图中上栏为列控工程数据，下栏为应答器报文内容。从图2 中可以看出，［CTCS-1］包预告的轨道区段长度与列控工程数据相吻合。

图2 一致性校核展示界面

3）不同版本间的列控工程数据差异性比对

列控数据导入验证系统提供2 个列控工程数据版本的输入路径，对录入的2 份数据进行缓存后，按照文件数量、命名以及内容进行比较，在比较界面以红色高亮标记有差异的文件，用户可双击打开差异文件进一步查看详细差异内容。同时，系统提供文件在线修改保存功能，用户确认差异后可直接在界面进行数据修正并保存。

系统运用可视化手段，通过界面形式展示列控工程数据和无源应答器报文内容，包括区段长度、信号点类型、载频、速度、坡度以及链接信息，同时校核其一致性，并对校核异常的部分进行红色标注，不一致的内容再由人工复核。

3.3 数据生成

为满足列车运行条件，除无源应答器报文外，还需向ATP 发送有源应答器报文以及码序信息［10］。而传统的数据验证软件无法生成动态行车条件，因此既有的实验室动态验证工作只能按照单一的脚本场景进行跑车试验，具有很大的局限性。

为解决上述问题，列控数据导入验证系统根据列控中心码序、有源应答器报文编制规范，按照每个车站的进路信息表内容可自动生成对应的有源报文和码序，实现应答器、码序以及进路三者的动态关联，最终生成可用于动态行车试验的线路数据。与列控数据导入验证系统接口的线路条件仿真软件根据生成的线路数据，绘制站场线路图，并依据运行场景实时给出动态行车条件。

以京沪高铁线路常州北站X 口侧线接车进路X-X3 为例，系统软件选定X-X3 接车进路，依据《列控系统应答器应用原则》（TB/T3484—2017）对X 口进站信号机有源应答器BX-3 进行报文编制，其中链接信息、速度信息、坡度信息、轨道区段信息均按照常州北站进路数据表中描述的X-X3进路信息填写，有源应答器报文中的［CTCS-2］临时限速报文按照线路中无临时限速时的线路最高速度填写，满足行车需求；轨道电路码序按照码序表形成各种场景下的码序集合，由线路条件仿真软件依据运行场景实时调取发送，无需录入各种场景的脚本文件，大大提高了动态行车试验的效率。