CN109857087B

CN109857087B - 一种城轨区域控制器系统硬件在环测试系统

Info

Publication number: CN109857087B
Application number: CN201910107471.5A
Authority: CN
Inventors: 邓伟波; 晏子峰; 钱蔚; 周子文; 查伟; 汪小勇
Original assignee: Casco Signal Ltd
Current assignee: Casco Signal Ltd
Priority date: 2019-02-02
Filing date: 2019-02-02
Publication date: 2022-06-14
Anticipated expiration: 2039-02-02
Also published as: CN109857087A

Abstract

本发明涉及一种城轨区域控制器系统硬件在环测试系统，包括相互连接的真实ZC设备和列控系统仿真测试平台，所述的列控系统仿真测试平台包括：模拟列车模块，用于产生动态的位置坐标，进而生成列车位置报文，通过网络传递至被测ZC设备；模拟ATS模块，用于根据测试案例生成临时限速报文并发送给ZC设备；模拟联锁模块，用于向ZC设备发送道岔和信号机状态报文；模拟MSS模块，用于通过SNMP协议与ZC设备进行数据交互，ZC设备向模拟MSS模块发送故障数据。与现有技术相比，本发明具有提高了测试效率等优点。

Description

一种城轨区域控制器系统硬件在环测试系统

技术领域

本发明涉及铁路信号系统，尤其是涉及一种城轨区域控制器系统硬件在环测试系统。

背景技术

ZC设备(区域控制器)是铁路信号系统核心设备之一，针对ZC设备的软件、硬件测试是保障运营安全的重要环节。ZC系统属于安全性苛求系统，若存在隐藏缺陷将危及运营安全。因此在ZC设备应用于现场前，必须检测系统的各项功能是否满足需求和标准。常用的测试方法有计算机仿真测试和现场测试两类。计算机仿真测试主要用于设计开发阶段，搭建测试环境并完成软件调试，检验系统和软件是否满足需求。计算机仿真测试无法接入真实设备模拟实际运行过程。现场测试能较全面地反映被测系统的缺陷，但测试周期长且成本高。

经过检索，中国专利公开号为CN104181432B的专利公布了一种三取二轨旁二线维护及测试平台。该系统包括交换机、MPU、PPU、MAU、直流电源、端子排、接口子架、环境仿真电脑等设备。其特征之一在于所述的环境仿真电脑为工控机，用于模拟轨旁接口，以模拟来自继电器架和所有外围设备的输入和输出。该专利主要应用于现场故障设备的维护，未考虑针对上层应用软件的功能测试。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种城轨区域控制器系统硬件在环测试系统，实现了对ZC设备核心功能-生成行车许可报文的测试，提高了测试效率。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种城轨区域控制器系统硬件在环测试系统，包括相互连接的真实ZC设备和列控系统仿真测试平台，所述的列控系统仿真测试平台包括：

模拟列车模块，用于产生动态的位置坐标，进而生成列车位置报文，通过网络传递至被测ZC设备；

模拟ATS模块，用于根据测试案例生成临时限速报文并发送给ZC设备；

模拟联锁模块，用于向ZC设备发送道岔和信号机状态报文；

模拟MSS模块，用于通过SNMP协议与ZC设备进行数据交互，ZC设备向模拟MSS模块发送故障数据。

优选地，所述的模拟列车模块根据预设计划和人机界面的输入计算并更新当前位置坐标，并根据模拟列车的位置数据生成虚拟的列车位置报文。

优选地，所述的ZC设备按具体功能要求向模拟ATS模块反馈临时限速设置情况，模拟ATS模块通过该反馈报文判断ZC设备的临时限速功能是否正常。

优选地，所述的道岔和信号机状态报文包括道岔位置、次级检查设备的占用状态、信号机状态。

优选地，所述的ZC设备根据列车位置报文、临时限速报文和道岔和信号机状态报文计算行车许可报文，根据行车许可报文是否正确来测试ZC设备的相关功能

优选地，所述的模拟列车模块运行在所述的行车许可报文的授权范围，同时周期性发送位置报文，进而形成控制回路。

优选地，所述的列控系统仿真测试平台的测试对象为数据流，而非生成这些数据流的实体，其中的实体被计算机程序代替，通过设计好的接口与被测ZC设备进行数据交互。这样，能减少参与测试的实体，突出核心被测功能；减少因其他设备故障导致的ZC功能不正常，减少了故障来源，降低了定位故障的困难程度；能灵活配置以实现各种测试用例。

优选地，所述的测试系统以列控系统仿真测试平台发出数据流驱动ZC设备为始，并以列控系统仿真测试平台获取ZC设备反馈数据为终。

与现有技术相比，本发明结合硬件在环(Hardware-In-The-Loop)方法，将真实的ZC设备和仿真测试平台组成测试闭环，搭建ZC系统硬件在环测试平台，实现了对ZC系统核心功能的测试、分析。仿真测试平台为被测ZC提供运行环境，以数据流驱动被测对象，并监控被控对象的输出数据，通过分析这些数据来判断被测功能是否正常，借助数据记录模块来辅助查找故障点。

附图说明

图1为本发明测试系统的结构示意图；

图2为模拟列车模块原理图。

具体实施方式

下面将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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

一种城轨ZC系统硬件在环测试平台，如图1所示，包括ZC设备、列控系统仿真测试平台。其中，ZC为真实的实物设备，是被测对象；列控系统仿真测试平台负责实现模拟被控列车、发送行车许可等功能；各模块与被测系统的接口部分需符合实际设备参数，以保证被测设备的正常运行。

通过测试平台为ZC设备提供运行环境，将真实的ZC设备和仿真设备构成测试闭环，将原属于现场测试的一部分测试功能转移到实验室环境中，以求将一部分缺陷的发现提前到开发初期。通过在ZC软件级、系统级分别嵌入对应的数据输出模块，可提高后续分析、查找故障原因的效率。

列控系统仿真测试平台包括模拟列车模块、模拟ATS、模拟联锁、模拟MSS、数据记录模块。为实现针对生成行车许可报文功能的测试，需由测试平台产生列车位置报文、临时限速数据、道岔状态、信号机状态等。

为获取测试过程中的ZC内部数据和变量，可在测试代码中嵌入运行数据记录模块，该模块不影响ZC正常运行，仅用于记录并输出ZC软件的内部变量和数据。运行数据记录模块的数据和测试平台自身的数据均记录在计算机中，以方便测试人员分析程序错误、定位错误函数、改进测试平台。后续如需测试其他列控设备，开发对应的接口模块并修改相关软件即可实现，充分利用了硬件在环测试的灵活性。

具体实施过程如下：启动测试环境，添加列车数据、线路数据。启动被测ZC设备并检测通信是否正常。ZC在外接存储器上读取线路信息、静态数据等，模拟列车根据预设计划和人机界面的输入计算并更新当前位置坐标，平台根据模拟列车的位置数据生成虚拟的列车位置报文，通过冗余有线网络传递至被测ZC设备。模拟ATS、联锁、MSS等生成其他ZC运行所需要的外部数据并通过冗余有线网络传递至ZC设备。被测ZC设备根据上述输入数据，计算行车许可报文并输出到测试平台，测试平台记录行车许可报文供测试人员分析并得出测试结果。以下分步骤描述各功能模块如何实现及模块间如何配合。

测试人员编写完成测试用例和测试线数据，线路数据应包括线路长度、道岔位置、信号机位置、车挡位置等，将测试线数据按ZC可识别的格式存入外接存储器中。

模拟ATS生成临时限速报文，包括增加、修改、删除操作，报文中应设置目标ZC编号、限速值、限速区域等。ZC应按具体功能要求向模拟ATS反馈临时限速设置情况，测试平台通过该反馈报文判断ZC的临时限速功能是否正常。

模拟MSS通过SNMP协议与ZC进行数据交互，ZC设备应向MSS发送故障数据。

模拟联锁向ZC发送道岔位置(正位、反位)、次级检查设备的占用状态、信号机状态等。

模拟列车模块需读取测试平台存放的线路信息、列车信息等基本数据。为简化计算过程，根据常见的线路数据估算列车的基本阻力。为方便测试，测试人员可向测试平台直接输入列车牵引和制动加速度，模拟列车计算并更新列车的加速度、速度、走行距离，从而得到当前所在位置坐标。该模块应根据ZC-CC接口文件要求生成列车位置报文，包含列车位置定位信息、列车运行模式等数据。列车位置报文由冗余通信网络传递至被测ZC设备。结构如图2所示。当前加速度a、速度V_i及运行距离S计算公式如下：

a＝(F_牵引-F_制动-F_阻力)/M

V_i＝V_i-1+at

ZC在启动并完成初始化后，应读取上述外部输入，根据需求文档校验各数据包中源设备、目的设备、数据类型和数据范围的有效性，校验通过则为已发送有效定位报文的列车计算限制点坐标、限制点类型。生成行车许可报文，通过有线网络传输到测试平台。

测试平台接收到来自ZC的输出数据后，根据不同的通信协议(RSSP1、RSSP2、FSFB2等)解析数据包，将有效字段存储在数据记录模块中，测试人员可根据数据记录模块中的历史数据分析ZC运行情况。控制模拟列车运行时，应遵循ZC输出的有效行车许可报文，并根据需求文档的要求周期性发送位置报文，进而形成控制回路。

在ZC实际运行过程中，大部分参数和变量的值不会向外输出，而在调试阶段，不可避免会遇到各式各样的错误。在ZC软件级，需添加运行数据记录模块，将运行过程中的道岔状态、二进制状态、次级检测设备状态、AP状态、列车状态、版本校验信息、布尔运算状态、ESB状态、TSR状态等数据记录在运行数据记录模块中。进一步的，在ZC系统级，通过诊断维护系统输出历史日志、调试信息、报警故障信息、内部网络连接状态等。测试人员可通过分析上述内部数据查找故障点。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改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以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种城轨区域控制器系统硬件在环测试系统，其特征在于，包括相互连接的真实ZC设备和列控系统仿真测试平台，所述的列控系统仿真测试平台包括：

模拟联锁模块，用于向ZC设备发送道岔和信号机状态报文；

模拟MSS模块，用于通过SNMP协议与ZC设备进行数据交互，ZC设备向模拟MSS模块发送故障数据；

所述的列控系统仿真测试平台的测试对象为数据流，而非生成这些数据流的实体，其中的实体被计算机程序代替，通过设计好的接口与被测ZC设备进行数据交互；

为获取测试过程中的真实ZC设备内部数据和变量，在测试代码中嵌入运行数据记录模块，仅用于记录并输出ZC软件的内部变量和数据；运行数据记录模块的数据和测试平台自身的数据均记录在计算机中，以方便测试人员分析程序错误、定位错误函数、改进测试平台；后续如需测试其他列控设备，开发对应的接口模块并修改相关软件即可实现，充分利用了硬件在环测试的灵活性；

模拟列车模块需读取测试平台存放的线路信息、列车信息，为简化计算过程，根据常见的线路数据估算列车的基本阻力，为方便测试，测试人员可向测试平台直接输入列车牵引和制动加速度，模拟列车计算并更新列车的加速度、速度、走行距离，从而得到当前所在位置坐标；模拟列车模块根据ZC-CC接口文件要求生成列车位置报文，包含列车位置定位信息、列车运行模式；列车位置报文由冗余通信网络传递至被测ZC设备，当前加速度a、速度V_i及运行距离S计算公式如下：

a＝(F_牵引-F_制动-F_阻力)/M

V_i＝V_i-1+at

。

2.根据权利要求1所述的一种城轨区域控制器系统硬件在环测试系统，其特征在于，所述的模拟列车模块根据预设计划和人机界面的输入计算并更新当前位置坐标，并根据模拟列车的位置数据生成虚拟的列车位置报文。

3.根据权利要求1所述的一种城轨区域控制器系统硬件在环测试系统，其特征在于，所述的ZC设备按具体功能要求向模拟ATS模块反馈临时限速设置情况，模拟ATS模块通过该反馈判断ZC设备的临时限速功能是否正常。

4.根据权利要求1所述的一种城轨区域控制器系统硬件在环测试系统，其特征在于，所述的道岔和信号机状态报文包括道岔位置、次级检查设备的占用状态、信号机状态。

5.根据权利要求1所述的一种城轨区域控制器系统硬件在环测试系统，其特征在于，所述的ZC设备根据列车位置报文、临时限速报文和道岔和信号机状态报文计算行车许可报文，根据行车许可报文是否正确来测试ZC设备的相关功能。

6.根据权利要求5所述的一种城轨区域控制器系统硬件在环测试系统，其特征在于，所述的模拟列车模块运行在所述的行车许可报文的授权范围，同时周期性发送位置报文，进而形成控制回路。

7.根据权利要求1所述的一种城轨区域控制器系统硬件在环测试系统，其特征在于，所述的测试系统以列控系统仿真测试平台发出数据流驱动ZC设备为始，并以列控系统仿真测试平台获取ZC设备反馈数据为终。