張仕雄，李麗蘭

（1. 武漢鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院 鐵道信號(hào)與工程系，湖北 武漢 430205；2. 鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子工程系，河南 鄭州 540052）

客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)列控中心（Train Control Center，TCC）是我國(guó)高速鐵路和客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)列控系統(tǒng)地面信號(hào)控制的關(guān)鍵設(shè)施[1]。由于客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)列控中心功能強(qiáng)大、控制邏輯復(fù)雜，并且安全性要求高，為保證實(shí)現(xiàn)所有功能并能夠在出現(xiàn)故障時(shí)導(dǎo)向安全，構(gòu)建客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)列控中心測(cè)試平臺(tái)是一個(gè)非常重要的技術(shù)手段。

1 列控中心的功能與接口

列控中心設(shè)備可以適用于客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)上的聯(lián)鎖車(chē)站、中繼站和線(xiàn)路所，也可以用于與CTCS-2或CTCS-3級(jí)客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)相銜接的CTCS-0級(jí)車(chē)站。列控中心可以根據(jù)車(chē)站類(lèi)型分為車(chē)站列控中心和中繼站列控中心。

列控中心應(yīng)根據(jù)列車(chē)進(jìn)路和軌道區(qū)段狀態(tài)等信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)軌道電路的載頻、低頻信息編碼功能，并能控制軌道電路的發(fā)碼方向；根據(jù)臨時(shí)限速服務(wù)器的信息，實(shí)時(shí)編制應(yīng)答器報(bào)文，并實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)答器報(bào)文的組幀、校驗(yàn)和向LEU發(fā)送的功能；還應(yīng)具有對(duì)信號(hào)機(jī)點(diǎn)燈控制和向調(diào)度集中系統(tǒng)（Centralized Traffi c Control System，CTC）發(fā)送相關(guān)信息的能力等。

客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)列控中心與ZPW-2000系列軌道電路、CBI、TSRS、相鄰TCC、LEU、集中監(jiān)測(cè)和CTC設(shè)備配置通信接口，并且根據(jù)不同類(lèi)型的車(chē)站，其外部通信對(duì)象有所不同。客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)列控中心與外部各設(shè)備的接口關(guān)系如圖1所示[2]。

2 列控中心的測(cè)試內(nèi)容研究

依據(jù)客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)列控中心的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和全方面測(cè)試的需求，可以將客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)列控中心的測(cè)試分為3種：列控中心的全功能覆蓋測(cè)試；列控中心與外部設(shè)備接口協(xié)議一致性測(cè)試；列控中心安全和性能測(cè)試。各種類(lèi)型的測(cè)試腳本可能會(huì)存在相互覆蓋的情況，但基于測(cè)試的關(guān)注點(diǎn)不同，采用的測(cè)試手段和測(cè)試分析方法有所不同。

2.1 全功能覆蓋測(cè)試

全功能覆蓋測(cè)試是對(duì)客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)列控中心的功能性驗(yàn)證，是列控中心各項(xiàng)測(cè)試中最基本的環(huán)節(jié)，也是最重要的軟件功能測(cè)試，測(cè)試體現(xiàn)的是所有功能是否均能實(shí)現(xiàn)。根據(jù)鐵道部科技運(yùn)[2010]138號(hào)“關(guān)于印發(fā)《列控中心技術(shù)規(guī)范》的通知”要求[2]，測(cè)試平臺(tái)可以針對(duì)以下功能進(jìn)行測(cè)試腳本設(shè)計(jì)。

（1）覆蓋所有的有源應(yīng)答器報(bào)文的實(shí)時(shí)編碼。

（2）軌道電路各種情況載頻和低頻編碼測(cè)試。

（3）軌道電路發(fā)送方向控制和狀態(tài)采集測(cè)試。

（4）區(qū)間軌道區(qū)段狀態(tài)采集測(cè)試。

圖1 客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)列控中心與外部設(shè)備接口關(guān)系示意圖

（5）區(qū)間各種信號(hào)機(jī)點(diǎn)燈控制測(cè)試。

（6）異物侵限防護(hù)功能測(cè)試。

（7）區(qū)間改變運(yùn)行方向的功能測(cè)試。

（8）臨時(shí)限速信息功能測(cè)試。

2.2 外部設(shè)備接口協(xié)議一致性測(cè)試

接口協(xié)議測(cè)試是對(duì)列控中心外部接口的一致性測(cè)試，通過(guò)測(cè)試保證列控中心的外部通信是正?？捎玫模摬糠质橇锌刂行耐瓿珊诵墓δ艿那疤?。接口協(xié)議測(cè)試包括應(yīng)用層協(xié)議測(cè)試，主要是對(duì)列控中心與外部設(shè)備間接口傳輸數(shù)據(jù)的驗(yàn)證，側(cè)重于接口協(xié)議的一致性。該測(cè)試主要包括以下內(nèi)容。

（1）與聯(lián)鎖接口的一致性測(cè)試。

（2）與相鄰TCC數(shù)據(jù)的一致性測(cè)試。

（3）與TSRS數(shù)據(jù)的一致性測(cè)試。

（4）與CTC數(shù)據(jù)的一致性測(cè)試。

（5）與集中監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的一致性測(cè)試。

（6）與地面其他設(shè)備數(shù)據(jù)的一致性測(cè)試。

2.3 列控中心安全和性能測(cè)試

安全和性能測(cè)試是列控中心測(cè)試的一個(gè)重要方面，通過(guò)該測(cè)試可以確保上線(xiàn)的列控中心系統(tǒng)能夠達(dá)到故障—安全的方式運(yùn)營(yíng)。

客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)列控中心應(yīng)該采用2乘2取2安全計(jì)算機(jī)平臺(tái)作為主邏輯運(yùn)算單元[2]。因此，在該部分主要針對(duì)安全計(jì)算機(jī)功能的實(shí)現(xiàn)、安全協(xié)議的實(shí)現(xiàn)，以及故障現(xiàn)象的處理等方面說(shuō)明列控中心安全和性能測(cè)試的關(guān)注點(diǎn)。該測(cè)試主要包括以下內(nèi)容。

（1）軌道電路閃紅測(cè)試。

（2）打滅信號(hào)機(jī)測(cè)試。

（3）與外部設(shè)備通信中斷測(cè)試。

（4）數(shù)據(jù)幀丟失測(cè)試。

（5）數(shù)據(jù)幀插入測(cè)試。

（6）數(shù)據(jù)幀次序混亂測(cè)試。

（7）數(shù)據(jù)幀錯(cuò)誤測(cè)試。

（8）數(shù)據(jù)幀傳輸超時(shí)測(cè)試。

（9）安全計(jì)算機(jī)主備系統(tǒng)人工切換測(cè)試。

（10）各接口數(shù)據(jù)壓力測(cè)試。

3 列控中心測(cè)試平臺(tái)的方案研究

從測(cè)試的角度，客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)列控中心測(cè)試平臺(tái)應(yīng)包括測(cè)試數(shù)據(jù)部分、測(cè)試執(zhí)行部分、接口適配單元和測(cè)試分析部分，其結(jié)構(gòu)框架如圖2所示。

圖2 客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)列控中心測(cè)試平臺(tái)框架示意圖

3.1 測(cè)試數(shù)據(jù)部分

測(cè)試數(shù)據(jù)部分由測(cè)試腳本數(shù)據(jù)庫(kù)、線(xiàn)路數(shù)據(jù)庫(kù)和運(yùn)行記錄數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)成。測(cè)試腳本數(shù)據(jù)庫(kù)負(fù)責(zé)存儲(chǔ)各設(shè)備仿真器需要執(zhí)行的各種腳本，是各設(shè)備仿真器運(yùn)行的來(lái)源；線(xiàn)路數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)與測(cè)試腳本相關(guān)的各種真實(shí)線(xiàn)路數(shù)據(jù)，如應(yīng)答器位置、進(jìn)路信息和閉塞分區(qū)信息等內(nèi)容；運(yùn)行記錄數(shù)據(jù)庫(kù)用于收集在測(cè)試執(zhí)行過(guò)程中各設(shè)備收發(fā)的各種數(shù)據(jù)，提供給測(cè)試結(jié)果分析工具使用。

3.2 測(cè)試執(zhí)行部分

測(cè)試執(zhí)行部分是測(cè)試平臺(tái)的核心，由以下3個(gè)主要模塊組成。

（1）測(cè)試過(guò)程控制管理器。測(cè)試過(guò)程控制管理器負(fù)責(zé)將測(cè)試腳本和線(xiàn)路數(shù)據(jù)發(fā)送給各設(shè)備仿真器，同時(shí)控制各仿真器的啟動(dòng)及終止操作等。

（2）測(cè)試數(shù)據(jù)收集器。測(cè)試數(shù)據(jù)收集器負(fù)責(zé)收集測(cè)試運(yùn)行過(guò)程中各仿真器的交互數(shù)據(jù)及故障數(shù)據(jù)，以供分析使用。

（3）各設(shè)備數(shù)據(jù)收發(fā)仿真器。各設(shè)備數(shù)據(jù)收發(fā)仿真器根據(jù)測(cè)試過(guò)程控制管理器發(fā)送的腳本和線(xiàn)路數(shù)據(jù)，執(zhí)行相應(yīng)的腳本，并將從被測(cè)列控中心收集的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送給運(yùn)行記錄數(shù)據(jù)庫(kù)。

各設(shè)備數(shù)據(jù)收發(fā)仿真器是測(cè)試腳本執(zhí)行的關(guān)鍵部分，由于該部分各模塊間傳輸數(shù)據(jù)非常頻繁，并且各設(shè)備仿真器可能位于不同的機(jī)器中，因此提高該部分使用的靈活性和數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩允切枰攸c(diǎn)考慮的。為此，可以考慮采用分布式仿真技術(shù)。

各設(shè)備數(shù)據(jù)仿真器模擬實(shí)際客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)列控中心所需的各種外部設(shè)備環(huán)境，包括相鄰TCC模塊、臨時(shí)限速仿真器、聯(lián)鎖數(shù)據(jù)仿真器和地面有源應(yīng)答器仿真器等，這些設(shè)備根據(jù)讀取的線(xiàn)路數(shù)據(jù)及測(cè)試腳本，實(shí)時(shí)判斷是否滿(mǎn)足發(fā)送相關(guān)腳本數(shù)據(jù)的條件，如果滿(mǎn)足，則將相應(yīng)模塊的數(shù)據(jù)通過(guò)接口適配單元發(fā)送給列控中心；如果不滿(mǎn)足，則繼續(xù)進(jìn)行判斷。同時(shí)，這些仿真模塊實(shí)時(shí)收集列控中心發(fā)送的各種信息，用于測(cè)試運(yùn)行完成后的數(shù)據(jù)分析。

3.3 接口適配單元

接口適配單元是測(cè)試平臺(tái)與被測(cè)列控中心間的接口適配部分，由于列控中心與外部設(shè)備間采用以太網(wǎng)、CAN總線(xiàn)或RS422串口等進(jìn)行通信，因此需要適配單元提供與被測(cè)列控中心之間的接口，完成與被測(cè)列控中心之間的信息傳輸。從而達(dá)到對(duì)真實(shí)列控中心測(cè)試的目的。

3.4 測(cè)試分析部分

測(cè)試分析部分完成對(duì)收集數(shù)據(jù)的分析工作，從而發(fā)現(xiàn)客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)列控中心存在的問(wèn)題。

4 列控中心測(cè)試平臺(tái)的構(gòu)建流程

DCOM是Component Object Model（COM）的擴(kuò)展，它支持不同機(jī)器上組件間的通信，而且無(wú)論是運(yùn)行在局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)，還是Internet上，借助DCOM開(kāi)發(fā)的應(yīng)用程序能任意進(jìn)行空間分布，適用于Windows開(kāi)發(fā)平臺(tái)。為了使客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)列控中心測(cè)試平臺(tái)中各仿真器間能夠相互通信，必須依據(jù)其功能將各仿真器設(shè)定為服務(wù)器和客戶(hù)端。因此，基于DCOM開(kāi)發(fā)仿真測(cè)試平臺(tái)的整體流程如下。

（1）確定列控中心測(cè)試平臺(tái)各模塊的數(shù)據(jù)流。依據(jù)各模塊的數(shù)據(jù)流動(dòng)方向，為各模塊的功能角色定位提供前提條件。列控中心測(cè)試平臺(tái)各模塊間的關(guān)系及數(shù)據(jù)流如圖3所示。

（2）確定列控中心測(cè)試平臺(tái)各模塊角色的分類(lèi)原則。分類(lèi)原則是將為其他模塊提供信息或起到管理信息作用的模塊作為服務(wù)器；主要作用是實(shí)現(xiàn)信息處理的模塊作為客戶(hù)端。依據(jù)圖3對(duì)各模塊的詳細(xì)分析和確定的角色分類(lèi)原則，可將列控中心測(cè)試平臺(tái)各模塊的角色分類(lèi)為：①測(cè)試過(guò)程控制管理器和測(cè)試數(shù)據(jù)收集器作為服務(wù)器模塊；②相鄰TCC仿真器、臨時(shí)限速仿真器、聯(lián)鎖信息仿真器和CTC仿真器等仿真模塊作為客戶(hù)端模塊。

（3）確定基于DCOM的軟件開(kāi)發(fā)步驟。對(duì)列控中心測(cè)試平臺(tái)中各仿真器的角色功能定位后，基于DCOM的測(cè)試平臺(tái)框架的開(kāi)發(fā)過(guò)程[5]如下。

服務(wù)器：建立Automation Object程序→定義方法或?qū)傩浴?cè)Automation對(duì)象。

客戶(hù)端：配置客戶(hù)端程序計(jì)算機(jī)→在客戶(hù)端程序中運(yùn)行DCOMCnfg.exe→調(diào)用CoCreateInstanceEx方法，設(shè)置服務(wù)器信息→使用服務(wù)器相關(guān)方法或?qū)傩浴?/p>

圖3 客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)列控中心測(cè)試平臺(tái)數(shù)據(jù)流

DCOM機(jī)制的應(yīng)用使不同計(jì)算器上運(yùn)行的應(yīng)用程序可以共享方法和屬性。因此，在開(kāi)發(fā)程序時(shí)，本地程序可以將遠(yuǎn)程程序提供的某些變量值當(dāng)做本地值進(jìn)行使用，無(wú)需關(guān)心和考慮該變量如何進(jìn)行傳輸和傳輸?shù)陌踩缘葐?wèn)題?，F(xiàn)以測(cè)試過(guò)程控制管理器和相鄰TCC仿真器之間的交互為例，簡(jiǎn)要說(shuō)明其交互過(guò)程。

測(cè)試過(guò)程控制管理器和相鄰TCC仿真器運(yùn)行在不同計(jì)算器中（也可運(yùn)行在同一臺(tái)計(jì)算機(jī)中），并且運(yùn)行在同一局域網(wǎng)上，在兩個(gè)程序之間使用的是DCOM接口，其結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 過(guò)程控制管理器與相鄰 TCC 仿真器交互示意圖

運(yùn)行過(guò)程會(huì)根據(jù)不同的階段執(zhí)行不同的任務(wù)。例如，測(cè)試任務(wù)結(jié)束時(shí)，作為服務(wù)器的測(cè)試過(guò)程控制管理器下達(dá)“結(jié)束”命令給相鄰TCC仿真器及其他各仿真器模塊，測(cè)試過(guò)程控制管理器中只需將屬性Session.Command的值修改為“結(jié)束”，無(wú)需進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送命令，作為客戶(hù)端的相鄰TCC仿真器通過(guò)讀取Session.Command屬性值，得到測(cè)試過(guò)程控制管理器修改的值，屬性也同時(shí)可以進(jìn)行修改，其操作和本地變量的操作類(lèi)似。這種方式發(fā)送和讀取遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)非常簡(jiǎn)單和靈活，提高了開(kāi)發(fā)效率。

5 結(jié)束語(yǔ)

基于對(duì)客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)列控中心組成、外部接口和核心功能的分析，采用DCOM技術(shù)實(shí)現(xiàn)列控中心測(cè)試平臺(tái)的框架構(gòu)建，使列控中心測(cè)試平臺(tái)的構(gòu)建及各部分的功能更加清晰，從而對(duì)列控中心測(cè)試平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)提供有益的借鑒作用。

[1]鐵道部. CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)總體技術(shù)方案(V1.0)(科技運(yùn)[2008]34號(hào))[Z]. 北京：鐵道部，2008.

[2]鐵道部. 列控中心技術(shù)規(guī)范(V1.0)(科技運(yùn)[2010]138號(hào))[Z]. 北京：鐵道部，2010.

[3]庫(kù)勞里斯，著. 金蓓弘，譯. 分布式系統(tǒng)概念與設(shè)計(jì)：第4版[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.

[4]孫榮勝，徐天鵬. Web服務(wù)與CORBA、DCOM三種分布式計(jì)算模型的互操作性[J]. 江南大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2003，2 (1)：29-31.

[5]Charlie Calvert，著. 徐 科，馮 焱，呂志民，等譯.C++ Builder應(yīng)用開(kāi)發(fā)大全[M]. 北京：清華大學(xué)出版社，1999.