摘 要：CTCS-3級列控系統(tǒng)仿真測試平臺用于CTCS-3級列控系統(tǒng)的技術(shù)規(guī)范驗證、系統(tǒng)研究、方案比較、設(shè)備測試評估等。為了使在真實環(huán)境中需要人工通知的測試序列執(zhí)行過程在列控系統(tǒng)仿真測試平臺中自動執(zhí)行，將XML技術(shù)引入仿真測試平臺，利用XML良好的數(shù)據(jù)交互性，將文本形式的測試序列文件轉(zhuǎn)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(zhí)行。

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關(guān)鍵詞：XML; 列控系統(tǒng); 仿真; 測試序列

中圖分類號：

TN911.7-34

文獻(xiàn)標(biāo)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(tǒng)是應(yīng)用于我國鐵路客運(yùn)專線和高速鐵路的一種先進(jìn)的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)［1］。為了研究CTCS-3級列控系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范與關(guān)鍵技術(shù)，形成我國高速鐵路列車運(yùn)行控制系統(tǒng)的技術(shù)體系，北京交通大學(xué)建立了CTCS-3級列控系統(tǒng)仿真測試平臺，用于CTCS-3級列控系統(tǒng)的CTCS-3級技術(shù)規(guī)范驗證、系統(tǒng)研究、方案比較、設(shè)備測試評估等［2］。

CTCS-3級列控系統(tǒng)仿真測試平臺是一個多節(jié)點、分布式系統(tǒng)，其中的規(guī)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(xiàn)場中人工完成的命令下達(dá)，把人工化轉(zhuǎn)為自動化，如：在現(xiàn)場中測試序列的執(zhí)行是通過人工方式通知地面相關(guān)設(shè)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(zhí)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(tǒng)仿真測試平臺高效、可靠地工作［4］。本文使用XML技術(shù)將測試序列文檔轉(zhuǎn)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(zhí)行［5］。

1 XML技術(shù)

可擴(kuò)展標(biāo)記語言(eXtensible Markup Language，XML)是一門新興的面向Internet應(yīng)用的標(biāo)記語言，是為在Web上使用而優(yōu)化的SGML(Standard Generalized Markup Language，標(biāo)準(zhǔn)通用標(biāo)記語言)的子集［6］。它是WWW聯(lián)合會(W3C)于1998年2月制定的一種通用語言規(guī)范，確保了結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的統(tǒng)一性和相對于應(yīng)用或供應(yīng)商的獨(dú)立性。從結(jié)構(gòu)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(nèi)容的基本單元，又分為簡單類型元素、復(fù)雜類型元素和根元素。一個元素包含一個起始標(biāo)記、一個結(jié)束標(biāo)記及標(biāo)記間的數(shù)據(jù)內(nèi)容。XML技術(shù)有以下幾個優(yōu)點:

(1) 良好的可靠性和互操作性。XML是一種可擴(kuò)展性標(biāo)記語言，其自描述性使其非常適用于不同應(yīng)用間的數(shù)據(jù)交換，而且這種交換是不以預(yù)先規(guī)定一組數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義為前提［7］。

(2) 跨平臺數(shù)據(jù)交互。利用XML既可以表達(dá)數(shù)據(jù)的內(nèi)容，也可以表達(dá)數(shù)據(jù)的格式，XML的語法允許開發(fā)者使用普通的文本來自行定義任意復(fù)雜度的結(jié)構(gòu)，從而可以允許不同的系統(tǒng)之間跨平臺交換異構(gòu)的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)以一種開放的方式定義數(shù)據(jù)和文檔。

(3) 可擴(kuò)展和自描述性。XML的可擴(kuò)展性和自描述性更讓其在數(shù)據(jù)描述和信息共享方面有著相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢。用戶可根據(jù)需求自由定制標(biāo)記，有極大的靈活性，可形成針對行業(yè)特點的不同標(biāo)記集。 

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

2 測試序列的XML腳本

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡介

高速鐵路列控系統(tǒng)仿真平臺同時適合用于客運(yùn)專線CTCS-2級或CTCS-3級技術(shù)規(guī)范和關(guān)鍵技術(shù)的研究，它可以為系統(tǒng)的設(shè)計研究和設(shè)備集成提供良好的設(shè)計基礎(chǔ)、研發(fā)平臺，用于高速鐵路列控系統(tǒng)的系統(tǒng)研究、方案比較、設(shè)備測試評估等［8］。

高速鐵路列控系統(tǒng)仿真平臺是一個基于計算機(jī)的半實物仿真系統(tǒng)，由測試序列生成工具、線路數(shù)據(jù)庫、仿真測試管理器、列控系統(tǒng)設(shè)備4部分組成，總體結(jié)構(gòu)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(shù)據(jù)庫提供仿真所用的全部數(shù)據(jù)；列控系統(tǒng)設(shè)備部分主要接入列控系統(tǒng)真實設(shè)備或仿真設(shè)備，構(gòu)成完整的列控系統(tǒng)，各仿真

設(shè)備功能和真實設(shè)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(zhí)行測試序列腳本文件并顯示列車運(yùn)行情況。

圖1 仿真測試平臺結(jié)構(gòu)簡圖

2.2 測試序列分析

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

測試過程描述如下：

(1) 列車在A站IIG出現(xiàn)，A站聯(lián)鎖辦理正線發(fā)車進(jìn)路，B站聯(lián)鎖辦理正線通過進(jìn)路，C站聯(lián)鎖辦理側(cè)線接車進(jìn)路，列車以目視模式發(fā)車。

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

(3) 列車運(yùn)行至C站，在側(cè)線停車。

以上是測試車載設(shè)備的一個測試序列，有針對被測設(shè)備—車載設(shè)備的命令，如：列車以目視模式發(fā)車；有針對地面配合設(shè)備的命令，如：需要某站聯(lián)鎖設(shè)備辦理某條進(jìn)路等?？偨Y(jié)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(nèi)容、時間、下達(dá)時機(jī)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(jù)這5部分內(nèi)容進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計。

2.3 XML結(jié)構(gòu)設(shè)計

根據(jù)2.2節(jié)中分析得出的測試序列的5部分主要內(nèi)容動作對象、動作內(nèi)容、動作時間、動作地點、動作條件，即可確定XML中的標(biāo)記，根據(jù)實際需要，又?jǐn)U展出相應(yīng)內(nèi)容的輔助標(biāo)記和編碼，得到的XML文件的部分內(nèi)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(lián)鎖，0x37表示A站，動作內(nèi)容編碼0x01表示辦理發(fā)車進(jìn)路，動作內(nèi)容輔助編碼0x16表示進(jìn)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(nèi)容即為：列車運(yùn)行至A站IIG時，命令A(yù)站聯(lián)鎖辦理22號發(fā)車進(jìn)路。

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3 實例應(yīng)用

利用文中所述XML文件的結(jié)構(gòu)，設(shè)計相應(yīng)算法，實現(xiàn)測試序列在仿真測試平臺中利用仿真測試管理器自動執(zhí)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(shù)N，并進(jìn)行存儲；

(2) 根據(jù)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(jīng)路徑，并計算每條命令執(zhí)行時列車運(yùn)行的里程數(shù)。設(shè)置命令執(zhí)行條數(shù)計數(shù)變量k，初始值為1。

(3) 開始仿真，列車出現(xiàn)后，仿真測試管理器根據(jù)車載設(shè)備實時報告里程信息判斷其是否和當(dāng)前命令的執(zhí)行里程相等。若相等，即根據(jù)動作對象、內(nèi)容等信息組幀發(fā)送給相關(guān)設(shè)備，發(fā)送完畢后，計數(shù)變量k累加。當(dāng)k累加到N 時，測試命令下達(dá)完畢。測試過程結(jié)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(xiàn)文本形式的測試序列轉(zhuǎn)化為XML腳本后在仿真測試平臺中的自動執(zhí)行。

4 結(jié) 語

通過本文所述的方法，將XML技術(shù)引入列控系統(tǒng)仿真測試平臺中，可以將在現(xiàn)場中需要人工參與的測試序列執(zhí)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(tǒng)仿真測試平臺中應(yīng)用，并被驗證是可行的。

參 考 文 獻(xiàn)

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

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［2］季學(xué)勝，唐濤.CTCS-3級列車運(yùn)行控制系統(tǒng)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(xué)勝，李開成，楊悌惠.CTCS-3級列控系統(tǒng)的系統(tǒng)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(tǒng)仿真測試平臺的應(yīng)用［J］.鐵路通信信號工程與技術(shù)，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(yīng)用［M］.北京：國防工業(yè)出版社，2003.

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［6］David Hunter，Jeff Rafter，Joe Fawcett.XML入門經(jīng)典［M］.北京:清華大學(xué)出版社，2009.

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［7］邵敏.XML編程實踐［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2003.

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［8］鐵道部科學(xué)技術(shù)司.CTCS-3級列控系統(tǒng)系統(tǒng)需求規(guī)范(SRS)［S］.北京：鐵道部科學(xué)技術(shù)司，2008.

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［9］季學(xué)勝，李開成，張勇，等.CTCS-3級列控系統(tǒng)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(yè)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(yùn)行控制系統(tǒng)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(yùn)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(yùn)行控制系統(tǒng)的仿真及測試。