陳吉余 何紅光

（卡斯柯信號有限公司 上海市 200071）

參數(shù)追蹤功能是利用電務(wù)維修機(jī)SDM 利用向聯(lián)鎖下位機(jī)IPS 發(fā)送請求的辦法，來獲取聯(lián)鎖內(nèi)部的所有參與運(yùn)算的變量狀態(tài)值，并通過可視化的波形在電務(wù)維修機(jī)上直觀的呈現(xiàn)，具備實(shí)時(shí)監(jiān)測聯(lián)鎖內(nèi)部所有參數(shù)的功能，同時(shí)還可以將參數(shù)跟蹤過程中的狀態(tài)記錄在特定的日志文件中。在聯(lián)鎖系統(tǒng)軟件調(diào)試，測試，聯(lián)鎖數(shù)據(jù)制作發(fā)布以及現(xiàn)場故障排查時(shí)，具有越來越廣泛的應(yīng)用，并發(fā)揮越來越重要的作用。

1 需求分析以及背景介紹

在聯(lián)鎖數(shù)據(jù)制作和發(fā)布，以及聯(lián)鎖下位機(jī)程序開發(fā)的過程中，黑盒的聯(lián)鎖狀態(tài)不利于聯(lián)鎖系統(tǒng)的維護(hù)和故障診斷。原因在于，用戶無法知道聯(lián)鎖系統(tǒng)內(nèi)部運(yùn)行的每個(gè)參數(shù)狀態(tài)是否正確。中間發(fā)生任何的運(yùn)算錯(cuò)誤，都可能會(huì)影響聯(lián)鎖系統(tǒng)的輸出。而錯(cuò)誤的輸出，將導(dǎo)致聯(lián)鎖操作機(jī)上形成虛假的表示狀態(tài)，從而造成操作員錯(cuò)誤理解，或者按照錯(cuò)誤的規(guī)則操作6502 電路設(shè)備，均存在一定的可能性導(dǎo)致安全事故的發(fā)生或潛在風(fēng)險(xiǎn)，從而對鐵路運(yùn)算造成一定的影響。同時(shí)，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，為了診斷故障的根本原因，每個(gè)參數(shù)的內(nèi)部運(yùn)算狀態(tài)對于快速定位故障和診斷至關(guān)重要。

如何來實(shí)現(xiàn)在線的查看聯(lián)鎖系統(tǒng)內(nèi)部參數(shù)狀態(tài)，從而避免運(yùn)算時(shí)發(fā)生的錯(cuò)誤，在聯(lián)鎖下位機(jī)軟件的發(fā)布測試過程中，以及在聯(lián)鎖數(shù)據(jù)的制作發(fā)布過程中，成了一個(gè)不可或缺的，必須實(shí)現(xiàn)的功能,這將很大程度幫助系統(tǒng)軟件功能調(diào)試，查找并糾正開發(fā)過程中的產(chǎn)生的功能錯(cuò)誤，甚至在現(xiàn)場故障排查過程中，有時(shí)候?yàn)榱伺挪闉槭裁磿?huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤的輸出的時(shí)候，也可以利用參數(shù)追蹤進(jìn)行抽絲剝繭的一層一層追蹤，最后定位到底是輸入狀態(tài)錯(cuò)誤，還是運(yùn)算規(guī)則錯(cuò)誤。

2 聯(lián)鎖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡介

一套完整的聯(lián)鎖鐵路信號聯(lián)鎖系統(tǒng)，有聯(lián)鎖下位機(jī)IPS，聯(lián)鎖操作機(jī)MMI，電務(wù)維修機(jī)SDM。聯(lián)鎖下位機(jī)IPS作為邏輯運(yùn)算系統(tǒng)，周期性的采集獲取聯(lián)鎖各設(shè)備輸入的信息，并通過邏輯運(yùn)算得到輸出碼位信息發(fā)送給聯(lián)鎖操作機(jī)和外部電路設(shè)備。對于外界，聯(lián)鎖下位機(jī)是相對封閉的黑盒系統(tǒng)，內(nèi)部運(yùn)算的所有的碼位狀態(tài)，對于用戶是無法直接查看的見的，鑒于此，由聯(lián)鎖電務(wù)維修機(jī)SDM 對聯(lián)鎖下位機(jī)IPS（雙系）進(jìn)行查詢和訪問，保證能對聯(lián)鎖的采集參數(shù)、中間變量以及邏輯運(yùn)算結(jié)果準(zhǔn)確實(shí)時(shí)查看和記錄。聯(lián)鎖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖見圖1。

圖1： 聯(lián)鎖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

聯(lián)鎖機(jī)參與運(yùn)算的輸入的信息包括聯(lián)鎖繼電器采集碼位，聯(lián)鎖操作機(jī)的控制命令，聯(lián)鎖和相鄰車站聯(lián)鎖系統(tǒng)的通信碼位，以及聯(lián)鎖系統(tǒng)和外部設(shè)備的傳輸?shù)脑O(shè)備狀態(tài)碼位等。輸出信息則包括聯(lián)鎖系統(tǒng)發(fā)送給聯(lián)鎖操作機(jī)和電務(wù)維修機(jī)的站場表示碼位，比如道岔的位置信息，以及發(fā)送給繼電器電路和室外設(shè)備的驅(qū)動(dòng)操作信息等，如道岔的扳動(dòng)方向命令。相關(guān)數(shù)據(jù)信息見圖2。

圖2： 聯(lián)鎖輸入輸出參數(shù)數(shù)據(jù)流圖

聯(lián)鎖機(jī)IPS 和電務(wù)維修機(jī)交互數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義：

在MSG_STRUCT 中由BMsgType 定義消息類型，BSubMsgType 定義消息子類型。

3 程序?qū)崿F(xiàn)流程

利用以參數(shù)追蹤的辦法確認(rèn)聯(lián)鎖下位機(jī)IPS 運(yùn)行狀態(tài)，可以實(shí)時(shí)在線的查看聯(lián)鎖系統(tǒng)內(nèi)部的參數(shù)值，通過聯(lián)鎖邏輯的可視化，可以在線查看聯(lián)鎖邏輯的原始表達(dá)式，并且可以查看聯(lián)鎖邏輯運(yùn)算過程中中間變量的邏輯值，從而達(dá)到診斷聯(lián)鎖內(nèi)部狀態(tài)的功能。具體包括FSFB2 輸入?yún)?shù)，VSL 輸入變量輸入?yún)?shù)，COM 輸入變量，系統(tǒng)變量，自保參數(shù)，時(shí)間參數(shù)，一般參數(shù)，DI 采集參數(shù)，SBO 驅(qū)動(dòng)參數(shù)等一切聯(lián)鎖系統(tǒng)內(nèi)部的參數(shù)。

基于參數(shù)追蹤的聯(lián)鎖聯(lián)鎖下位機(jī)運(yùn)行方法，包括以下步驟。

（1）SDM 發(fā)送請求特定參數(shù)追蹤的消息給IPS, 消息中包括需要校驗(yàn)的參數(shù)名稱以及參數(shù)個(gè)數(shù)，以及是查詢聯(lián)鎖A機(jī)還是聯(lián)鎖B 機(jī)或雙系中某參數(shù)信息。如果該參數(shù)是通過布爾邏輯運(yùn)算得到的值，那么運(yùn)算的中間變量的名稱也可以一并下發(fā)。

（2）IPS 接收到SDM 發(fā)送的參數(shù)追蹤請求消息，讀出需要追蹤的參數(shù)名稱以及參數(shù)個(gè)數(shù)，同時(shí)解析出需追蹤的參數(shù)獲取響應(yīng)運(yùn)行狀態(tài)的參數(shù)狀態(tài)值，并將參數(shù)值組成定義的數(shù)據(jù)幀發(fā)送給電務(wù)維修機(jī)SDM。

（3）SDM 需要周期性不間斷的下發(fā)參數(shù)追蹤請求命令。IPS 則根據(jù)每一包的SDM 的請求包回復(fù)一次對應(yīng)參數(shù)的值。

（4）SDM 接收到IPS 的發(fā)送的參數(shù)值時(shí)，將參數(shù)值和參數(shù)名稱動(dòng)態(tài)顯示在對應(yīng)的SDM 界面上。參數(shù)狀態(tài)要能圖形化顯示其高低電平，達(dá)到直觀的顯示效果。

（5）SDM 接收到IPS 的發(fā)送的參數(shù)值時(shí)，將參數(shù)狀態(tài)量記錄在日志文件里，以供日后查看。對于指定追蹤的參數(shù)值，用動(dòng)態(tài)圖形化的辦法顯示參數(shù)值。對于有布爾邏輯運(yùn)算的參數(shù)值，其最終值用動(dòng)態(tài)圖形化的辦法顯示參數(shù)值，并且在界面窗口上顯示其布爾邏輯運(yùn)算式。而中間運(yùn)算過程中的參數(shù)值，以及運(yùn)算的最終值，僅以窗口的形式顯示其當(dāng)前周期的值。

（6）在電務(wù)維修機(jī)SDM 與聯(lián)鎖機(jī)IPS 之間的通信斷開或者是SDM 請求包停止發(fā)送的時(shí)候，IPS 將停止發(fā)送對應(yīng)的參數(shù)值。

具體交互過程見圖3。

圖3： 基于參數(shù)追蹤的聯(lián)鎖下位機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的程序流程

程序流程在執(zhí)行的過程中，需要考慮以下因素：

（1）程序容量因素。為了降低聯(lián)鎖下位機(jī)的負(fù)載，聯(lián)鎖下位機(jī)正常狀態(tài)下，不會(huì)發(fā)送所有的運(yùn)算參數(shù)狀態(tài)給電務(wù)維修機(jī)。因此，在執(zhí)行參數(shù)追蹤的時(shí)候，為了保證聯(lián)鎖下位機(jī)運(yùn)行正常。必須有容量限制。電務(wù)維修機(jī)一方面把需要追蹤的參數(shù)的地址發(fā)送給聯(lián)鎖下位機(jī)，另一方面，必須明確告訴聯(lián)鎖下位機(jī)需要追蹤的數(shù)量。如超過限制，聯(lián)鎖下位機(jī)不發(fā)送超出部分的參數(shù)值狀態(tài)給電務(wù)維修機(jī)。

（2）參數(shù)完整性因素。一方面，追蹤的聯(lián)鎖參數(shù)需要在聯(lián)鎖下位機(jī)系統(tǒng)以外的輸入和輸出參數(shù)。另一方面，對于運(yùn)算過程中作為中間變量的參數(shù)狀態(tài)，也必須要能夠追蹤。因此，參數(shù)追蹤的參數(shù)范圍必須包括但不限于采集碼位，驅(qū)動(dòng)碼位，站場表示碼位，站場控制碼位，以及參與中間運(yùn)算的邏輯變量狀態(tài)。才能夠全方位的反映聯(lián)鎖系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。

（3）糾錯(cuò)機(jī)制。聯(lián)鎖下位機(jī)系統(tǒng)在發(fā)送追蹤參數(shù)狀態(tài)時(shí)，對聯(lián)鎖下位機(jī)系統(tǒng)系統(tǒng)，是一種負(fù)荷的加大。因此非必要的時(shí)候，需要有讓聯(lián)鎖下位機(jī)具有自動(dòng)發(fā)送追蹤參數(shù)狀態(tài)的功能。電務(wù)維修機(jī)必須不間斷的周期性的發(fā)送參數(shù)追蹤請求消息。每一個(gè)聯(lián)鎖下位機(jī)接收到一包參數(shù)追蹤的請求消息，才予以回復(fù)一次對應(yīng)的參數(shù)狀態(tài)值。一旦SDM 與IPS 之間的通信斷開或者SDM 請求包停止發(fā)送時(shí)，對應(yīng)的聯(lián)鎖下位機(jī)將停止發(fā)送對應(yīng)的參數(shù)狀態(tài)值。

（4）利用電務(wù)維修機(jī)SDM 可控因素。電務(wù)維修機(jī)在與聯(lián)鎖下位機(jī)通信狀態(tài)良好的情況下，可以隨時(shí)暫停，開始，刪除，增加需要追蹤的參數(shù)。

（5）顯示記錄方式因素。所有追蹤的目標(biāo)參數(shù)的高低電平值，均需要直觀的顯示最近10 個(gè)周期，最大60 個(gè)周期的圖形化顯示的狀態(tài)值。為了顯示其聯(lián)鎖關(guān)系，需要將有布爾邏輯運(yùn)算的參數(shù)所對應(yīng)的布爾邏輯運(yùn)算式展示在電務(wù)維修機(jī)界面上。同時(shí)，中間運(yùn)算過程中的參數(shù)值以及運(yùn)算的最終值，以窗口的形式顯示其當(dāng)前周期的值。于此同時(shí)，所有追蹤的參數(shù)，以及顯示的中間運(yùn)算過程中的參數(shù)的中間變量狀態(tài)值在日志記錄時(shí)，均必須滿足，變化時(shí)記錄全體參數(shù)狀態(tài)值，當(dāng)參數(shù)值沒有變化時(shí),每隔10 分鐘記錄儀器全體參數(shù)的狀態(tài)值的要求，以便后續(xù)人員查看。數(shù)據(jù)交互示意圖見圖4。

圖4： 數(shù)據(jù)流交互示意圖

具體，詳細(xì)查詢消息定義如下：

（1）站號StationNO，具體某個(gè)特定車站的編號，2 個(gè)字節(jié)，取值為0～65535；

針對實(shí)驗(yàn)班和控制班的前后測成績進(jìn)行配對樣本t檢驗(yàn),數(shù)據(jù)表明:1)兩次測試的聽力成績都有顯著性差異(p=0.015<0.05 & p=0.029<0.05),實(shí)驗(yàn)組兩次測試的均值差MD=5.690,控制組兩次測試的均值差MD=4.410;2)前后兩次測驗(yàn)的口語成績只有實(shí)驗(yàn)組的有顯著差異(p=0.008<0.05),實(shí)驗(yàn)組前后測的口語成績均值差MD=8.829,控制組前后測的口語成績均值差MD=2.526(如表2、表3所示)。

（2）消息類型BMsgType：MSGTYPE_DIAGNOSE，1個(gè)字節(jié)，診斷信息；

（3）消息子類型BMsgType：SUBMSGTYPE_ENQUIRY，1 個(gè)字節(jié)，請求參數(shù)消息；

（4）數(shù)據(jù)域長度usDataLen：2 字節(jié)，數(shù)據(jù)域部分長度；

（5）數(shù)據(jù)域sData：具體消息內(nèi)容，[HostId] [AorB] [變量地址1] [變量地址2] […]；其中HostID 用于標(biāo)識(shí)電務(wù)維修機(jī)，AorB 標(biāo)識(shí)請求聯(lián)鎖機(jī)IPSA 或IPSB 中參數(shù)標(biāo)識(shí)，A機(jī)=1，B 機(jī)=2，AB 機(jī)=3；

詳細(xì)答復(fù)消息定義如下：

（1）站號StationNO，具體某個(gè)特定車站的編號，2 個(gè)字節(jié)，取值為0～65535；

（2）消息類型BMsgType：MSGTYPE_DIAGNOSE，1個(gè)字節(jié)，診斷信息；

（3）消息子類型BMsgType：SUBMSGTYPE_ RESPONSE，1 個(gè)字節(jié)，答復(fù)參數(shù)請求；

（4）數(shù)據(jù)域長度usDataLen：2 字節(jié)，數(shù)據(jù)域部分長度；

（5）數(shù)據(jù)域sData：具體消息內(nèi)容：前4 字節(jié)為聯(lián)鎖機(jī)運(yùn)行周期號；后續(xù)字節(jié)按照 [HostId] [變量地址1][參數(shù)變量值1][變量地址2][參數(shù)變量值2][…]；其中，周期號為了便于在維修機(jī)界面顯示具體運(yùn)算周期號，HostID 用于標(biāo)識(shí)本機(jī)是聯(lián)鎖機(jī)IPSA 或IPSB；

4 軟件實(shí)現(xiàn)界面

程序啟動(dòng)初始化時(shí)，維修機(jī)需要讀取車站數(shù)據(jù)，即讀取車站涉及的所有參數(shù)，并且將有邏輯表達(dá)式的參數(shù)所具備的邏輯表達(dá)式也讀入程序內(nèi)部，顯示在界面上便于操作者選擇具體的參數(shù)，并支持模糊搜索關(guān)鍵字功能。而中間運(yùn)算過程中的參數(shù)值，以及運(yùn)算的最終值，僅以窗口的形式顯示其當(dāng)前周期的值。

如圖5 所示，雙擊列表中任何參數(shù)，該參數(shù)被加入追蹤參數(shù)隊(duì)列中。用圖形化的辦法在界面上顯示所追蹤參數(shù)的高低電平值。界面上直觀顯示最近10 個(gè)周期，最大60 個(gè)周期的參數(shù)狀態(tài)。

圖5： 聯(lián)鎖維修機(jī)參數(shù)追蹤顯示頁面

對有邏輯表達(dá)式的參數(shù)，點(diǎn)擊“表達(dá)式”，可以顯示該參數(shù)的內(nèi)部變量當(dāng)前周期的值。

軟件界面提供增刪，搜索，重置追蹤參數(shù)等功能，方便用戶使用。同時(shí)所有的聯(lián)鎖追蹤的參數(shù)和中間變量的值，均需要在日志文件DBRecord 中予以記錄，記錄任何一個(gè)參數(shù)的狀態(tài)值發(fā)生變化，則所有參數(shù)的狀態(tài)值，以及所有參數(shù)的追蹤的地址，參數(shù)名予以記錄。所有參數(shù)值均未發(fā)生變化時(shí)，每十分鐘需要將所有參數(shù)的狀態(tài)值，以及所有參數(shù)的追蹤的地址，參數(shù)名予以記錄：

2020-11-24 15:15:14 Stno=12345,A,Circle = 1 1-7DGGDJJT1 1 [D28A4A1D] [Add]

2020-11-24 15:15:44 Stno = 12345,A,Circle = 23,SYSAONLINE 1 [EFAD730B] [Add]

2020-11-24 15:15:48 Stno = 12345,A,Circle = 38,ONLINESBO 1 [5BE6DE03] [Add]

2020-11-24 15:18:50 Stno = 12345,A,Circle = 1,SYSAONLINE 1 [EFAD730B] [Add]

2020-11-24 15:18:51 Stno = 12345,A,Circle = 7,SYSA-DI 1 [1D1C0023] [Add]

可以看到，日志中記錄了世間參數(shù)的列表，名稱，狀態(tài)值，參數(shù)地址、以及記錄本次追蹤是來自I 聯(lián)鎖A 機(jī)還是聯(lián)鎖B機(jī)。因?yàn)槁?lián)鎖A 機(jī)和聯(lián)鎖B 機(jī)采用獨(dú)立運(yùn)算后雙系同步方式，存在因通信抖動(dòng)造成雙系計(jì)算輸出不一致，參數(shù)狀態(tài)值存在差異，這就是很多時(shí)候造成故障的原因之一，參數(shù)追蹤的功能有助于定位該類型故障。

5 結(jié)論

基于參數(shù)追蹤的聯(lián)鎖系統(tǒng)下位機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測的方法，以既有的聯(lián)鎖系統(tǒng)為基礎(chǔ)，沒有增加任何硬件的成本，完成了聯(lián)鎖系統(tǒng)內(nèi)部的參數(shù)查詢功能。使用人員可以隨時(shí)全方位的深入了解聯(lián)鎖系統(tǒng)內(nèi)部的運(yùn)算狀態(tài)，有效的克服了以往聯(lián)鎖的黑盒狀態(tài)下，無法探知聯(lián)鎖系統(tǒng)內(nèi)部運(yùn)算狀態(tài)的缺點(diǎn)。有效的提高了現(xiàn)場工作人員的維護(hù)效率，使其能動(dòng)態(tài)的掌握聯(lián)鎖系統(tǒng)內(nèi)部的運(yùn)行狀態(tài)。