CN107991904B - 一种仿真无线闭塞中心消息发生器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种仿真无线闭塞中心消息发生器，包括脚本生成模块、主控模块、无线通信模块和日志存储与解析模块，其中脚本生成模块在测试开始前根据已有的ATP车载设备运行数据生成消息脚本，主控模块在测试过程中执行并根据测试需要修改测试场景参数和消息脚本，以及显示仿真测试信息，无线通信模块使用综合业务数字网(ISDN)服务器与ATP车载设备进行无线消息的交互，日志存储与解析模块对无线消息和无线消息交互信息进行存储和解析。通过测试场景的设置和测试脚本的执行，达到测试ATP车载设备功能的目的，实现了对于被测ATP车载设备的CTCS‑3级功能进行全面检测。

Description

一种仿真无线闭塞中心消息发生器

技术领域

本发明涉及高速铁路列车控制技术领域，尤其涉及一种仿真无线闭塞中心消息发生器。

背景技术

随着计算机技术、通信技术和控制技术的发展，列车控制系统已经成为了高速列车的核心设备，其中车载设备中的列车自动防护系统(Automatic Train Protection，ATP)是列车控制系统的重要组成部分，保证列车按照规定的速度安全运行。目前，适用于客运专线的自主化CTCS-3级列控系统和关键技术正在研究之中，相比于CTCS-2级列控系统，CTCS-3级列控系统是基于通信的列控系统，其中无线闭塞中心(Radio Block Center，RBC)是地面核心装备，它根据列车的位置信息和地面状态信息，与车载ATP设备进行实时无线通信，确保列车安全、高效的运行。

为保证设备的质量，验证设备功能的可用性，需要对CTCS-3级列控系统的ATP车载设备功能进行测试。在ATP车载设备使用前，通过仿真软件对实际ATP车载设备进行测试，不仅可以节约大量的人力、物力、财力，而且可以研究各种故障情况以及其他通常不允许进行实物试验的情况，验证ATP车载设备是否满足CTCS-3级列控系统功能需求规范。

因此，如何通过开发仿真RBC系统，对自主化CTCS-3级列控系统的ATP车载设备的CTCS-3级功能进行全面且可靠的测试，为列控系统车载设备设计研究及设备集成提供良好的设计研发和验证测试工具，用于CTCS-3级列控系统ATP车载设备的系统研究、方案比较、设备测试评估等，成为急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种仿真无线闭塞中心消息发生器，可以实现ATP车载设备CTCS-3级功能的测试。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种仿真无线闭塞中心消息发生器，包括：

脚本生成模块，用于根据ATP车载设备的相关数据生成无线消息脚本；

主控模块，用于执行无线消息脚本，生成无线消息发送至无线通信模块；接收无线通信模块转发的来自ATP车载设备的无线消息，根据无线消息脚本中的位置信息和消息处理条件处理接收到的无线消息，判断是否满足运营场景或故障场景的要求，并确定是否使用本次接收到的来自ATP车载设备的无线消息；将发送和接收的无线消息，以及相关的无线消息交互信息发送至日志存储与解析模块，并接收日志存储与解析模块反馈的解析结果；

无线通信模块，用于向被测ATP车载设备发送无线消息，以及接收被测ATP车载设备发送的无线消息；

日志存储与解析模块，用于以交互日志文件的格式存储测试过程中主控模块向外发送的无线消息、主控模块接收的无线消息、以及相关的无线消息交互信息，并根据用户选取的交互日志文件，解析交互日志文件，并将解析结果反馈给所述主控模块。

所述脚本生成模块读取已有的ATP车载设备数据监视软件的记录数据或ATP车载设备PC卡数据，获取其中的无线消息序列，提取有效的无线消息内容；根据消息特点自动创建默认控制条件，生成无线消息脚本；

其中，无线消息脚本的内容包括：位置、延时、待发送消息的编号、待接收消息的编号、控制条件、传输方向、长度、消息数据和备注。

所述主控模块接收并加载所述无线消息脚本，按照无线消息脚本中的控制条件和待发送消息的编号，依次向所述无线通信模块发送无线消息；

在无线消息交互过程中，所述主控模块能够随时增加或删除脚本内容，同时能够根据被测ATP车载设备的功能测试需求实时修订控制条件。

所述主控模块还用于在测试过程中发送手动消息和/或设置测试参数，并显示仿真测试信息。

所述手动消息信息包括：消息编号、消息长度、消息内容和注释。

所述显示仿真测试信息包括：显示无线消息脚本信息、手动消息信息、无线消息、相关的无线消息交互信息以及日志存储与解析模块反馈的解析结果；其中：

所述无线消息脚本信息包括：位置、延时、发送消息编号、接收消息编号、控制条件、传输方向、长度、消息数据和备注；

所述手动消息信息包括：消息编号、消息长度、消息内容和注释；

所述无线消息包括：主控模块发送给被测ATP车载设备，及被测ATP车载设备发送给主控模块的无线消息内容；

所述无线消息交互信息包括：无线消息发送或接收时间、传输方向、长度、消息编号；

所述解析结果包括：包含在被解析的交互日志文件中的无线消息和相关的无线消息交互信息。

设置的测试参数包括：设置运行场景测试参数和故障功能测试参数，其中：

运行场景测试参数包括：车载模式为TR、车载模式为PT、车载模式为SB和车载由C3转为C2；

故障功能测试参数包括：不发送AU2、不发送AR、不发送无线消息和发送错误MAC的无线消息。

所述无线通信模块实现Subset-037协议的安全层功能，进行安全层通信数据的组包，使用UDP协议与ISDN服务器通信，通过ISDN服务器向被测ATP车载设备发送无线消息；以及接收ISDN服务器所发送的被测ATP车载设备的无线消息，进行安全层通信数据的解包后发送到所述主控模块。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，在测试开始前根据已有的ATP车载设备运行数据生成消息脚本，在测试过程中执行并根据测试需要修改测试场景参数和消息脚本，使用综合业务数字网(Integrated Services Digital Network，ISDN)服务器与ATP车载设备进行无线消息的交互，通过测试场景的设置和测试脚本的执行，达到测试ATP车载设备功能的目的，因此实现了对于被测ATP车载设备的CTCS-3级功能进行全面检测。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例提供的一种仿真无线闭塞中心消息发生器的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的仿真无线闭塞中心消息发生器测试环境设备连接图；

图3为本发明实施例提供的仿真无线闭塞中心消息发生器测试功能流程图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

本发明实施例提供一种仿真无线闭塞中心消息发生器，如图1所示，其主要包括：

脚本生成模块，用于根据ATP车载设备的相关数据生成无线消息脚本；

主控模块，用于执行无线消息脚本，生成无线消息发送至无线通信模块；接收无线通信模块转发的来自ATP车载设备的无线消息，根据无线消息脚本中的位置信息和控制条件处理接收到的无线消息，判断是否满足运营场景或故障场景的要求，并确定是否使用本次接收到的来自ATP车载设备的无线消息；将发送和接收到的无线消息，以及相关的无线消息交互信息发送至日志存储与解析模块，并接收日志存储与解析模块反馈的解析结果；

本发明实施例中，主控模块要根据无线消息脚本中的位置信息和控制条件，对接收到的无线消息进行判决；当判断通过时，使用此消息；当判断不通过时，不使用此消息。此功能主要为了实现不同运营场景或故障场景测试的需求。在某些的运营场景和故障场景中，不能使用本次收到的无线消息。

无线通信模块，用于向被测ATP车载设备发送无线消息，以及接收被测ATP车载设备发送的无线消息；

日志存储与解析模块，用于以交互日志文件的格式存储测试过程中主控模块向外发送的无线消息、主控模块接收的无线消息、以及相关的无线消息交互信息，并根据用户选取的交互日志文件，解析交互日志文件，并将解析结果反馈给所述主控模块。

由于日志存储与解析模块根据主控模块收发的无线消息与相关的无线消息交互信息生成交互日志文件，因此，日志存储与解析模块解析交互日志文件获得的解析结果是相应的无线消息与相关的无线消息交互信息。

下面对各模块做详细介绍。

1、脚本生成模块。

本发明实施例中，所述脚本生成模块读取已有的ATP车载设备(例如，CTCS3-YH型)数据监视软件的记录数据或ATP车载设备(例如，CTCS3-300H型)PC卡数据，获取其中的无线消息序列，提取有效的无线消息内容；根据消息特点自动创建默认控制条件，生成无线消息脚本。

其中，无线消息脚本的内容包括：位置、延时、待发送消息的编号、待接收消息的编号、控制条件、传输方向、长度、消息数据和备注。

2、主控模块。

本发明实施例中，所述主控模块接收并加载所述无线消息脚本，按照无线消息脚本中的控制条件和待发送消息的编号，依次向所述无线通信模块发送无线消息；接收无线通信模块转发的来自ATP车载设备的无线消息，根据无线消息脚本中的位置信息和消息处理条件处理接收到的无线消息，判断是否满足运营场景或故障场景的要求，并确定是否使用本次接收到的来自ATP车载设备的无线消息；向日志存储与解析模块发送无线消息及无线消息交互信息，并接收日志存储与解析模块解析的无线消息及无线消息交互信息；在无线消息交互过程中，所述主控模块能够随时增加或删除脚本内容，同时能够根据被测ATP车载设备的功能测试需求实时修订控制条件。

本发明实施例中，所述主控模块还用于在测试过程中发送手动消息和/或设置测试参数，并显示仿真测试信息。

1)发送手动消息。

本发明实施例中，发送手动消息可以提供自动消息序列中未能包含的有效消息，可在测试进程中通过手动发送无线消息，解决复杂测试流程不便于自动控制问题，有效提高测试效率，降低测试脚本编制难度。

所述手动消息信息包括：消息编号、消息长度、消息内容和注释。

2)设置测试参数。

本发明实施例中，设置的测试参数包括：设置运行场景测试参数和故障功能测试参数，其中：

运行场景测试参数包括：车载模式为TR(冒进模式)、车载模式为PT(冒后模式)、车载模式为SB(待机模式)和车载由C3(CTCS-3级车载控制模式)转为C2(CTCS-2级车载控制模式)；

故障功能测试参数包括：不发送AU2(Subset-037安全层第2验证消息)、不发送AR(Subset-037安全层验证应答)、不发送无线消息和发送错误MAC(Subset-037安全层消息验证码)的无线消息。

3)显示仿真测试信息。

本发明实施例中，所述显示仿真测试信息包括：显示无线消息脚本信息、手动消息信息、无线消息、相关的无线消息交互信息以及日志存储与解析模块反馈的解析结果。所述主控模块显示的仿真测试信息可形成完整的无线消息交互流程表，包含了所有仿真无线闭塞中心消息发生器和被测ATP车载设备之间的所有无线消息及交互流程，便于数据分析、脚本完成和场景重现。

其中，所述无线消息脚本信息包括：位置、延时、待发送消息的编号、待接收消息的编号、控制条件、传输方向、长度、消息数据和备注；

所述手动消息信息包括：消息编号、消息长度、消息内容和注释；

所述无线消息包括：主控模块发送给被测ATP车载设备，及被测ATP车载设备发送给主控模块的无线消息内容；

所述无线消息交互信息包括：无线消息发送或接收时间、传输方向、长度、消息编号；

所述解析结果包括：包含在被解析的交互日志文件中的无线消息和相关的无线消息交互信息。

3、无线通信模块。

本发明实施例中，所述无线通信模块实现Subset-037协议的安全层功能，进行安全层通信数据的组包，使用UDP协议与ISDN服务器通信，通过ISDN服务器向被测ATP车载设备发送无线消息；以及接收ISDN服务器所发送的被测ATP车载设备的无线消息，进行安全层通信数据的解包后发送到所述主控模块。

4、日志存储与解析模块。

本发明实施例中，所述日志存储与解析模块接收主控模块发送的无线消息及相关的无线消息交互信息，并实时存储到本地数据库文件中；根据用户选取的交互日志文件，解析交互日志文件，并向所述主控模块发送解析结果，包括解析所获得的无线消息及相关的无线消息交互信息，其中：所述无线消息，包括主控模块发送给被测ATP车载设备，及被测ATP车载设备发送给主控模块的无线消息内容；

所述无线消息交互信息包括：无线消息发送或接收时间、传输方向、长度、消息编号。

所述日志存储和解析模块完整记录了测试过程，对于后期测试总结、学习和提高具有重要意义。

下面针对各模块的交互过程做详细介绍。

在图1所示的仿真无线闭塞中心消息发生器中，所述脚本生成模块读取已有的ATP车载设备(例如，CTCS3-YH型)数据监视软件的记录数据或ATP车载设备(例如，CTCS3-300H型)PC卡数据，获取其中的无线消息序列，提取有效的无线消息内容；根据消息特点自动创建默认控制条件，生成无线消息脚本。之后，所述脚本生成模块将无线消息脚本发送给所述主控模块。

在图1所示的仿真无线闭塞中心消息发生器中，所述无线通信模块与所述主控模块之间的交互信息为无线消息。根据无线消息脚本中的信息序列，所述无线通信模块实现Subset-037协议的安全层(SFM层)功能，进行安全层通信数据的组包，使用UDP协议与ISDN服务器通信，通过ISDN服务器向被测ATP车载设备发送所述主控模块提供的无线消息。同时，所述无线通信模块接收ISDN服务器所发送的被测ATP车载设备无线消息，进行安全层通信数据的解包后发送到所述主控模块。

在图1所示的仿真无线闭塞中心消息发生器中，所述日志存储与解析模块与所述主控模块之间的交互信息为无线消息及无线消息交互信息。所述日志存储与解析模块接收主控模块发送的无线消息及无线消息交互信息，并实时存储到本地数据库文件中；根据用户选取的交互日志文件，解析交互日志文件，并向所述主控模块发送解析结果，包括解析所获得的无线消息及无线消息交互信息。

图2为本发明实施例提供的仿真无线闭塞中心消息发生器测试环境设备连接图。如图2所示，本发明提供的仿真无线闭塞中心消息发生器(即图2中的“消息发生器”)和ISDN一起构成仿真RBC，用于ATP车载设备的测试。消息发生器安装在PC机上，PC机通过网线与ISDN服务器工控机相连，ISDN服务器工控机通过E1线连接到实验室基站，ATP车载设备通过车载天线与地面基站通过GSM网络通信。

图3为本发明的仿真无线闭塞中心消息发生器测试功能流程图。其主要包括以下步骤：

步骤S1，所述脚本生成模块读取CTCS-3YH型ATP数据监视软件的记录数据或CTCS-3-300H型ATP设备PC卡数据，获取其中的消息序列，生成无线消息脚本并发送到主控模块；执行步骤S2。

步骤S2，所述主控模块加载无线消息脚本，初始化测试参数；执行步骤S3-S21。

步骤S3，所述主控模块查询故障参数，若无故障参数，执行步骤S8；若为不发送AR，执行步骤S4；若为不发送AU2，执行步骤S5；若为不发送无线消息，执行步骤S6；若为发送错误MAC的无线消息，执行步骤S7。

步骤S4，所述无线通信模块在与ATP车载设备安全层建立链接过程中不发送AR信息；执行步骤S3。

步骤S5，所述无线通信模块在与ATP车载设备安全层建立链接过程中不发送AU2信息；执行步骤S3。

步骤S6，所述无线通信模块在与ATP车载设备安全层建立链接过程中不发送消息；执行步骤S3。

步骤S7，所述无线通信模块在与ATP车载设备安全层建立链接过程中发送错误MAC的无线消息；执行步骤S3。

步骤S8，所述无线通信模块与被测ATP车载设备建立无线链接；执行步骤S9。

步骤S9，所述主控模块根据位置信息，判断是否到达发送位置，若是，执行步骤S10；若否，执行步骤S9。

步骤S10，所述主控模块根据无线消息脚本中的延时信息，添加无线消息时延；执行步骤S11。

步骤S11，所述主控模块判断是否响应界面发送的手动消息，若是，向无线通信模块发送手动消息，并执行步骤S12；若否，直接执行步骤S12。

步骤S12，所述主控模块查询场景参数，根据场景参数判断测试条件，若是正常场景，执行步骤S13；若是车载模式TR场景，执行步骤S14；若是车载模式PT场景，执行步骤S15；若是车载模式SB场景，执行步骤S16；若是车载模式由C3降至C2场景，执行步骤S17。

步骤S13，所述主控模块向所述无线通信模块发送周期消息；执行步骤S18。

步骤S14，所述主控模块向所述无线通信模块发送周期消息，之后判断车载模式是否为TR，若是，执行步骤S18，若否，执行步骤S14。

步骤S15，所述主控模块向所述无线通信模块发送周期消息，之后判断车载模式是否为TB，若是，执行步骤S18，若否，执行步骤S15。

步骤S16，所述主控模块向所述无线通信模块发送周期消息，之后判断车载模式是否为SB，若是，执行步骤S18，若否，执行步骤S16。

步骤S17，所述主控模块向所述无线通信模块发送周期消息，之后判断车载模式是否由C3转为C2，若是，执行步骤S18，若否，执行步骤S17。

步骤S18，所述主控模块根据位置，向所述无线通信模块发送无线消息。

步骤S19，所述无线通信模块接收ATP车载设备发送的无线消息，并发送给所述主控模块。

步骤S20，所述日志存储和解析模块记录无线消息交互信息；执行步骤S21。

步骤S21，所述主控模块判断脚本是否执行完毕，若是，结束测试；若否，执行步骤S9。

本发明实施例上述方案提供的仿真无线闭塞中心消息发生器，在测试开始前根据已有的ATP设备运行数据生成消息脚本，在测试过程中执行并根据测试需要修改测试场景参数和消息脚本，使用ISDN服务器与ATP车载设备进行无线消息的交互，通过测试场景的设置和测试脚本的执行，达到测试ATP系统的目的，因此实现了对于被测ATP车载设备的CTCS-3功能进行了全面检测。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种仿真无线闭塞中心消息发生器，其特征在于，包括：

脚本生成模块，用于根据ATP车载设备的相关数据生成无线消息脚本；

主控模块，用于执行无线消息脚本，生成无线消息发送至无线通信模块；接收无线通信模块转发的来自ATP车载设备的无线消息，根据无线消息脚本中的位置信息和控制条件处理接收到的无线消息，判断是否满足运营场景或故障场景的要求，并确定是否使用本次接收到的来自ATP车载设备的无线消息；将发送和接收的无线消息，以及相关的无线消息交互信息发送至日志存储与解析模块，并接收日志存储与解析模块反馈的解析结果；

无线通信模块，用于向被测ATP车载设备发送无线消息，以及接收被测ATP车载设备发送的无线消息；

日志存储与解析模块，用于以交互日志文件的格式存储测试过程中主控模块向外发送的无线消息、主控模块接收的无线消息、以及相关的无线消息交互信息，并根据用户选取的交互日志文件，解析交互日志文件，并将解析结果反馈给所述主控模块。

2.根据权利要求1所述的一种仿真无线闭塞中心消息发生器，其特征在于，所述脚本生成模块读取已有的ATP车载设备数据监视软件的记录数据或ATP车载设备PC卡数据，获取其中的无线消息序列，提取有效的无线消息内容；根据消息特点自动创建默认控制条件，生成无线消息脚本；

其中，无线消息脚本的内容包括：位置、延时、待发送消息的编号、待接收消息的编号、控制条件、传输方向、长度、消息数据和备注。

3.根据权利要求1或2所述的一种仿真无线闭塞中心消息发生器，其特征在于，

所述主控模块接收并加载所述无线消息脚本，按照无线消息脚本中的控制条件和待发送消息的编号，依次向所述无线通信模块发送无线消息；

在无线消息交互过程中，所述主控模块能够随时增加或删除脚本内容，同时能够根据被测ATP车载设备的功能测试需求实时修订控制条件。

4.根据权利要求1所述的一种仿真无线闭塞中心消息发生器，其特征在于，所述主控模块还用于在测试过程中发送手动消息和/或设置测试参数，并显示仿真测试信息。

5.根据权利要求4所述的一种仿真无线闭塞中心消息发生器，其特征在于，所述手动消息包括：消息编号、消息长度、消息内容和注释。

6.根据权利要求4所述的一种仿真无线闭塞中心消息发生器，其特征在于，所述显示仿真测试信息包括：显示无线消息脚本信息、手动消息、无线消息、相关的无线消息交互信息以及日志存储与解析模块反馈的解析结果；其中：

所述无线消息脚本信息包括：位置、延时、发送消息编号、接收消息编号、控制条件、传输方向、长度、消息数据和备注；

所述手动消息包括：消息编号、消息长度、消息内容和注释；

所述无线消息包括：主控模块发送给被测ATP车载设备，及被测ATP车载设备发送给主控模块的无线消息内容；

所述无线消息交互信息包括：无线消息发送或接收时间、传输方向、长度、消息编号；

所述解析结果包括：包含在被解析的交互日志文件中的无线消息和相关的无线消息交互信息。

7.根据权利要求4所述的一种仿真无线闭塞中心消息发生器，其特征在于，设置的测试参数包括：设置运行场景测试参数和故障功能测试参数，其中：

运行场景测试参数包括：车载模式为TR、车载模式为PT、车载模式为SB和车载由C3转为C2；

故障功能测试参数包括：不发送AU2、不发送AR、不发送无线消息和发送错误MAC的无线消息。

8.根据权利要求1所述的一种仿真无线闭塞中心消息发生器，其特征在于，所述无线通信模块实现Subset-037协议的安全层功能，进行安全层通信数据的组包，使用UDP协议与ISDN服务器通信，通过ISDN服务器向被测ATP车载设备发送无线消息；以及接收ISDN服务器所发送的被测ATP车载设备的无线消息，进行安全层通信数据的解包后发送到所述主控模块。

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