王 樂(lè)

《中國(guó)列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng) (CTCS)技術(shù)規(guī)范總則》(科技運(yùn)函 ［2004］14號(hào))，指出了應(yīng)答器在中國(guó)列車(chē)控制系統(tǒng)的作用:CTCS-1級(jí)，應(yīng)答器完成列車(chē)運(yùn)行安全監(jiān)控;CTCS-2級(jí)，應(yīng)答器向列車(chē)傳輸線路參數(shù)、臨時(shí)限速、靜態(tài)線路參數(shù)和絕對(duì)停車(chē)等信息;CTCS-3、4級(jí)，應(yīng)答器同樣向列車(chē)發(fā)送線路參數(shù)、臨時(shí)限速等信息，只是在該技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)條件下列車(chē)不對(duì)這些信息進(jìn)行處理，應(yīng)答器主要參與列車(chē)定位工作。

因此，應(yīng)答器是既有線、客運(yùn)專(zhuān)線和高速鐵路中必不可少的設(shè)備，應(yīng)答器設(shè)置的合理性、報(bào)文編制的規(guī)范性以及應(yīng)答器報(bào)文的正確性，直接影響著列車(chē)的行車(chē)安全和運(yùn)輸效率。我國(guó)鐵路線比較多，如果對(duì)每條線路都使用現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)方式來(lái)檢測(cè)應(yīng)答器，不但試驗(yàn)周期長(zhǎng)，而且消耗大量的人力、物力。因此，開(kāi)發(fā)全自動(dòng)化的應(yīng)答器數(shù)據(jù)驗(yàn)證工具可以大大縮短試驗(yàn)周期，提高應(yīng)答器報(bào)文的驗(yàn)證效率和智能化程度，同時(shí)，可以提高應(yīng)答器報(bào)文的正確性和實(shí)際應(yīng)用的安全性。

本文在分析應(yīng)答器相關(guān)規(guī)范的基礎(chǔ)上，提出了應(yīng)答器數(shù)據(jù)所需驗(yàn)證的3個(gè)主要方面，包括應(yīng)答器設(shè)置合理性、應(yīng)答器報(bào)文規(guī)范性以及應(yīng)答器報(bào)文正確性;同時(shí)，針對(duì)這些需驗(yàn)證的具體內(nèi)容，使用Visual Studio 2005開(kāi)發(fā)環(huán)境以及C#語(yǔ)言進(jìn)行了3種不同方式的應(yīng)答器數(shù)據(jù)驗(yàn)證工具的設(shè)計(jì)構(gòu)思。

1 應(yīng)答器驗(yàn)證內(nèi)容分析

應(yīng)答器數(shù)據(jù)包括應(yīng)答器組的編號(hào)、位置、名稱(chēng)、功能以及應(yīng)答器報(bào)文等內(nèi)容，為了能夠?qū)@些數(shù)據(jù)進(jìn)行完整的驗(yàn)證，提出了以下3個(gè)方面的驗(yàn)證方法。

1.應(yīng)答器設(shè)置合理性驗(yàn)證。應(yīng)答器的設(shè)置必須遵從有關(guān)應(yīng)答器設(shè)置原則，只有首先實(shí)現(xiàn)設(shè)置合理性的驗(yàn)證，之后驗(yàn)證其報(bào)文數(shù)據(jù)才有意義。設(shè)置合理性驗(yàn)證包括應(yīng)答器數(shù)量設(shè)置、應(yīng)答器組內(nèi)距離、應(yīng)答器組距前方閉塞分區(qū)入口點(diǎn)距離、區(qū)間應(yīng)答器組位置設(shè)置、等級(jí)轉(zhuǎn)換應(yīng)答器組位置關(guān)聯(lián)設(shè)置，以及RBC切換應(yīng)答器組位置等。這些驗(yàn)證內(nèi)容的判定規(guī)則，依從鐵道部頒布的應(yīng)答器相關(guān)規(guī)范，以及實(shí)際線使用經(jīng)驗(yàn)。

2.應(yīng)答器報(bào)文規(guī)范性驗(yàn)證。應(yīng)答器報(bào)文的編制包括幀標(biāo)志、用戶(hù)信息包和信息結(jié)束3部分。報(bào)文規(guī)范性的驗(yàn)證包括應(yīng)答器報(bào)文總長(zhǎng)度是否符合規(guī)則、應(yīng)答器幀頭中報(bào)文計(jì)數(shù)器的值是否符合規(guī)范、應(yīng)答器報(bào)文中的相關(guān)變量值是否在規(guī)定的范圍內(nèi)，或者是否取值符合規(guī)范、應(yīng)答器報(bào)文中的變量迭代是否符合規(guī)范等，這些規(guī)范性驗(yàn)證項(xiàng)可以全面檢查相關(guān)變量的值是否與規(guī)范、規(guī)定一致。

3.應(yīng)答器報(bào)文正確性驗(yàn)證。應(yīng)答器報(bào)文內(nèi)容的主要來(lái)源是實(shí)際工程數(shù)據(jù)表，這些數(shù)據(jù)表是新線建設(shè)及舊線改造后由設(shè)計(jì)院提供的。應(yīng)答器報(bào)文正確性驗(yàn)證的主要內(nèi)容是驗(yàn)證應(yīng)答器報(bào)文是否與對(duì)應(yīng)工程數(shù)據(jù)表內(nèi)容一致。具體包括檢查應(yīng)答器報(bào)文類(lèi)型、速度信息、坡度信息、鏈接距離是否與工程數(shù)據(jù)表中的一致等。通過(guò)檢查應(yīng)答器中實(shí)際填充的報(bào)文與工程數(shù)據(jù)表中的數(shù)據(jù)是否一致，可以提高應(yīng)答器報(bào)文的正確性，從而大大減少運(yùn)營(yíng)故障的發(fā)生。

2 應(yīng)答器驗(yàn)證工具的設(shè)計(jì)構(gòu)思

應(yīng)答器數(shù)據(jù)驗(yàn)證工具的數(shù)據(jù)來(lái)源包括二大部分:一部分?jǐn)?shù)據(jù)是被驗(yàn)證對(duì)象，包括實(shí)際線路上所使用的無(wú)源應(yīng)答器報(bào)文，因有源應(yīng)答器報(bào)文是隨機(jī)生成的，不必通過(guò)工具驗(yàn)證;另一部分是標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，也就是生成應(yīng)答器報(bào)文所依據(jù)的各種工程線路數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)包括坡度等符合規(guī)范的工程數(shù)據(jù)表。應(yīng)答器數(shù)據(jù)驗(yàn)證工具的總體設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖1 應(yīng)答器數(shù)據(jù)驗(yàn)證工具總體思路

從圖1可知，應(yīng)答器數(shù)據(jù)驗(yàn)證工具依據(jù)其所需實(shí)現(xiàn)的功能，可以分為5大主要模塊。

1.應(yīng)答器報(bào)文轉(zhuǎn)換模塊:主要負(fù)責(zé)將實(shí)際線使用的1023位應(yīng)答器報(bào)文轉(zhuǎn)化為開(kāi)發(fā)人員容易讀懂，而且程序能夠方便處理的104字節(jié)實(shí)際報(bào)文。1023位的應(yīng)答器報(bào)文是經(jīng)過(guò)加擾，以及加入校驗(yàn)碼等處理后的通信數(shù)據(jù)，因此，程序首先要對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行減擾以及校驗(yàn)處理，將其變成830位的實(shí)際報(bào)文;再經(jīng)過(guò)邏輯處理，將其轉(zhuǎn)化成容易處理的字節(jié)變量。

2.工程數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊:主要是處理Excel格式的工程數(shù)據(jù)表，一方面將其數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化后，再次存儲(chǔ)在Access數(shù)據(jù)庫(kù)或者SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)中;另一方面，依據(jù)后面處理的需求，將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯處理。

3.應(yīng)答器設(shè)置合理性驗(yàn)證模塊:通過(guò)讀取自定義數(shù)據(jù)庫(kù)中的應(yīng)答器位置以及應(yīng)答器報(bào)文，逐個(gè)對(duì)應(yīng)答器進(jìn)行驗(yàn)證，如果正確，則繼續(xù)驗(yàn)證后續(xù)的應(yīng)答器;如果不正確，則停止驗(yàn)證，待操作人員處理后再次進(jìn)行驗(yàn)證。

4.應(yīng)答器報(bào)文規(guī)范性驗(yàn)證模塊:通過(guò)讀取應(yīng)答器報(bào)文，逐個(gè)對(duì)應(yīng)答器報(bào)文按照驗(yàn)證項(xiàng)要求進(jìn)行邏輯判斷或者其他形式驗(yàn)證。如果正確，則繼續(xù);如果不正確，則停止，待操作人員處理后再次進(jìn)行驗(yàn)證。

5.應(yīng)答器報(bào)文正確性驗(yàn)證模塊:通過(guò)讀取應(yīng)答器報(bào)文和自定義數(shù)據(jù)庫(kù)中的相關(guān)工程數(shù)據(jù)，逐個(gè)對(duì)應(yīng)答器報(bào)文按照驗(yàn)證項(xiàng)要求進(jìn)行邏輯判斷或者其他形式驗(yàn)證。如果正確，則繼續(xù);如果不正確，則停止驗(yàn)證，待操作人員處理后再次進(jìn)行驗(yàn)證。

3 應(yīng)答器驗(yàn)證工具的設(shè)計(jì)探討

應(yīng)答器數(shù)據(jù)驗(yàn)證工具在設(shè)計(jì)時(shí)可分為5個(gè)模塊，其中應(yīng)答器報(bào)文轉(zhuǎn)換以及工程數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)化以及處理功能，實(shí)現(xiàn)讀取外部數(shù)據(jù)、解析數(shù)據(jù)以及轉(zhuǎn)化數(shù)據(jù)。由于不同廠家生成的應(yīng)答器報(bào)文以及不同設(shè)計(jì)院提供的工程數(shù)據(jù)表，在形式和內(nèi)容的具體實(shí)現(xiàn)方式上有一定的區(qū)別，因此，這2個(gè)模塊可以根據(jù)不同廠家的數(shù)據(jù)進(jìn)行針對(duì)性處理，但處理后的數(shù)據(jù)是統(tǒng)一的。具體處理設(shè)計(jì)思路如圖2所示。

圖2 應(yīng)答器報(bào)文及工程數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化模塊設(shè)計(jì)思路

應(yīng)答器設(shè)置合理性驗(yàn)證模塊、應(yīng)答器報(bào)文規(guī)范性驗(yàn)證模塊以及應(yīng)答器報(bào)文正確性驗(yàn)證確塊的設(shè)計(jì)思路大致是一樣的，如圖3所示。

圖3 應(yīng)答器設(shè)置合理性驗(yàn)證模塊設(shè)計(jì)思路

第1步，讀取應(yīng)答器編號(hào)和應(yīng)答器字節(jié)類(lèi)型的報(bào)文。

第2步，依據(jù)驗(yàn)證項(xiàng)，逐一對(duì)應(yīng)答器報(bào)文進(jìn)行邏輯判斷和驗(yàn)證，如果驗(yàn)證通過(guò)，則進(jìn)行下一項(xiàng);否則跳出驗(yàn)證環(huán)節(jié)，通過(guò)界面給出錯(cuò)誤提示，供操作人員進(jìn)行及時(shí)檢查和修改。

第3步，將驗(yàn)證過(guò)程產(chǎn)生的所有信息進(jìn)行存儲(chǔ)，便于對(duì)應(yīng)答器相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行版本跟蹤和查看。

應(yīng)答器數(shù)據(jù)驗(yàn)證工具可以結(jié)合Visual Studio的強(qiáng)大功能，設(shè)計(jì)出3種不同形式的驗(yàn)證工具，包括網(wǎng)頁(yè)形式的驗(yàn)證方式、普通窗體形式的驗(yàn)證軟件以及類(lèi)似于手機(jī)等便攜式設(shè)備的驗(yàn)證方式等。

4 總結(jié)

通過(guò)對(duì)現(xiàn)有應(yīng)答器相關(guān)規(guī)范以及實(shí)際運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)的分析和總結(jié)，提出了應(yīng)答器數(shù)據(jù)驗(yàn)證的三大部分內(nèi)容，并通過(guò)Visual Studio 2005等工具進(jìn)行了相關(guān)設(shè)計(jì)探討，為應(yīng)答器數(shù)據(jù)驗(yàn)證工具應(yīng)用于既有線以及客運(yùn)專(zhuān)線提供了理論支持。該工具可對(duì)應(yīng)答器報(bào)文起到提前把關(guān)的作用，提高了應(yīng)答器報(bào)文的正確性和合理性。

［1］ 中華人民共和國(guó)鐵道部.科技運(yùn)函［2004］中國(guó)列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)(CTCS)技術(shù)規(guī)范總則14號(hào)［S］.2004.

［2］ 中華人民共和國(guó)鐵道部.科技運(yùn)［2008］144號(hào).CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)應(yīng)答器應(yīng)用原則(V2.0)［S］.2008.

［3］ 中華人民共和國(guó)鐵道部.運(yùn)基信號(hào)［2008］499號(hào).列控系統(tǒng)工程數(shù)據(jù)表編制規(guī)定(V1.0)［S］.2008.

［4］ 趙俊偉，金雪軍.計(jì)算機(jī)輔助驗(yàn)證正線應(yīng)答器報(bào)文的系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.鐵道通信信號(hào)，2010，46(7):30-33.

［5］ 程亮.淺談 CTCS-2列控系統(tǒng)正線應(yīng)答器報(bào)文驗(yàn)證［J］.上海鐵道科技，2008(4):95-97，39.