CN111857090B - 一种用于ats性能测试的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于ATS性能测试的方法和装置，该方法在在硬件环境上，CBTC系统的核心子系统的运行硬件均保持与现场环境一致，完全匹配现场的车辆运营场景，对整个系统的文本日志进行采集、分析，并对关键的性能数据进行可视化，所述的装置包括ATS性能测试平台、轨旁设备仿真系统、VOBC仿真系统，所述的ATS性能测试平台和VOBC仿真通过网络分别接入CBTC系统；所述的轨旁设备仿真系统通过I/O接口连接到CBTC系统的CI，提供各种信号设备的仿真。与现有技术相比，本发明具有大大提高了测试的准确性等优点。

Description

一种用于ATS性能测试的方法和装置
技术领域
本发明涉及城市轨道交通信号系统的测试技术，尤其是涉及一种用于ATS性能测试的方法和装置。
背景技术
城市轨道交通信号系统包括车载控制系统(VOBC)、轨旁区域控制系统(ZC)、联锁系统(CI)和ATS调度监控系统。ATS系统主要提供列车运行监督和控制的自动化行车调度指挥功能。随着城市轨道交通建设的不断发展，地铁运营的自动化程度不断提高，列车的运营管理日趋复杂，许多由司机执行的工作由自动化系统和中心调度员联合完成，增加了中心调度员的任务，对ATS系统的可用性和可靠性带来了更高的要求。因此，在室内环境下，模拟实际的运营场景，对ATS系统进行性能测试具有重要的意义。
目前在室内测试环节，比较注重ATS功能的测试，而ATS的性能测试关注的较少，实施ATS的性能测试具有以下难点：
1)由于室内环境和现场环境毕竟存在很大的差异，采取合适的方式，只进行必要的仿真，使得室内测试的硬件环境更加贴近实际的运行环境，是需要解决的难点之一；
2)在进行ATS室内性能测试时，需高度模拟现场的运营场景，即按照现场的运行时刻表进行跑车测试，而对于非CBTC(Communication Based Train Control System)的车辆段，需要司机人工驾驶出库，所以，对于非CBTC车辆段，在测试时如何实现车辆自动出库，也是性能测试的难点之一；
3)在实际的地铁运营中，ATS系统能对高峰和非高峰运营时段的列车运营实施不同的能源优化运行方案，非高峰运营时段在不降低服务质量的前提下，采用节能运行等级曲线控制列车运行和保证乘客的舒适度。对于该功能，在现有的ATS室内功能测试中很少涉及，所以恰恰是ATS性能测试的关注点；
4)在ATS性能测试过程中，需要持续的监测ATS设备的运行性能，分析ATS系统的大量日志，以及异常告警等，都是实施ATS性能测试必须解决的技术难点；
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用于ATS性能测试的方法和装置。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种用于ATS性能测试的方法，该方法在在硬件环境上，CBTC系统的核心子系统的运行硬件均保持与现场环境一致，完全匹配现场的车辆运营场景，对整个系统的文本日志进行采集、分析，并对关键的性能数据进行可视化。
优选地，该方法具体包括以下步骤：
1)搭建CBTC室内环境
2)在ATS上创建当日运行计划时刻表，车辆依次从转换轨进入正线，假设当前系统时间为T0，运行计划时刻表中车辆到达转换轨的时间是Ti，第1辆车为T1,第n辆车为Tn，其中T0<T1<T2…<Tn；
3)运行VOBC仿真程序，当系统时间为T1时，加载第1辆到转换轨的起始端，并根据跑车脚本在转换轨上进行跑车，实现在转换轨将仿真VOBC升为无人驾驶模式，并匹配上ATS的运行计划驶出转换轨，进入正线运行；
4)当系统时间为T2时，VOBC仿真程序加载第2辆车到转换轨的起始端，其操作与第1辆车一样，匹配上ATS的运行计划后，进入正线运行；后续的车辆从转换轨依次加载后，进入正线运行；
5)当所有车辆均加载成功后，CBTC系统进入性能测试阶段，可在ATS系统上模拟现场调度人员的操作；
6)当天运行计划结束后，车辆依次通过转换轨回库，结束当天的运行跑车；
7)查看ATS性能测试日志，得出性能测试结果。
优选地，所述的步骤1)具体为：CBTC系统的核心子系统ATS、CI、ZC、DSU与实际运行的设备软件硬件保持一致；轨旁设备仿真采用现场的线路数据；VOBC仿真采用现场VOBC项目数据
一种用于ATS性能测试的装置，包括ATS性能测试平台、轨旁设备仿真系统、VOBC仿真系统，所述的ATS性能测试平台和VOBC仿真通过网络分别接入CBTC系统；所述的轨旁设备仿真系统通过I/O接口连接到CBTC系统的CI，提供各种信号设备的仿真。
优选地，所述的ATS性能测试平台基于开源的日志分析框架实现，包括：
Logstash，用于负责日志的收集，处理和储存；
Elasticsearch，用于负责日志检索和分析；
Kibana，用于负责日志的可视化。
优选地，所述的VOBC仿真系统基于VOBC的外部接口，实现VOBC的轻量级功能仿真。
优选地，所述的VOBC仿真系统，用于根据ZC的移动授权以及ATS的运行计划进行跑车，以及与轨旁设备仿真系统交互车辆位置和道岔状态，实现车辆在轨道区段上的占用和出清。
优选地，所述的轨旁设备仿真系统根据项目数据仿真地面设备，包括区段的占用和出清，道岔状态，信号机的状态，以及屏蔽门。
优选地，所述的ATS性能测试平台和VOBC仿真系统通过网络接入CBTC的DCS子系统。
优选地，所述的轨旁设备仿真系统通过网络连接PLC模块，PLC模块的I/O连接到CI子系统，且PLC模块数量根据项目数据灵活配置。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1)室内测试环境与现场实际运行环境实现了最大限度的贴近，确保了ATS性能测试的针对性，大大提高了测试的准确性；
2)本发明的测试方法可以完全实现现场运行计划的室内仿真，能充分的得出ATS在实际运营中的性能指标；
3)基于针对性能测试中ATS日志的大数据分析，可有效的帮助测试人员发现ATS系统的性能瓶颈。
附图说明
图1为ATS性能测试装置的部署示意图；；
图2为ATS性能测试主要操作步骤；
图3为ATS性能测试装置的结构图。
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。
本发明一种用于ATS性能测试的方法和装置，满足室内ATS性能测试需求，并具有以下特点：
1)为了能准确的测试ATS系统性能，在硬件环境上，CBTC系统的核心子系统的运行硬件均保持与现场环境一致或存在较小的差异，包括ATS、CI、ZC、DSU；
2)本发明的测试方法，可以完全匹配现场的车辆运营场景，因此性能测试更加有针对性；
3)在性能测试过程中，可对整个系统的文本日志进行采集、分析，并对关键的性能数据进行可视化；
本发明的具体实现过程如下：
1)如图1所以，本发明的装置包括ATS性能测试平台、轨旁设备仿真、VOBC仿真。其中，ATS性能测试平台和VOBC仿真，通过网络接入CBTC系统；轨旁设备仿真，通过I/O接口连接到CI，提供各种信号设备的仿真；
2)ATS性能测试的主要操作步骤如图2。
1.搭建CBTC室内环境，其中ATS、CI、ZC、DSU与实际运行的设备软件硬件保持一致；轨旁设备仿真采用现场的线路数据；VOBC仿真采用现场VOBC项目数据；
2.在ATS上创建当日运行计划时刻表，车辆依次从转换轨进入正线，假设当前系统时间为T0，运行计划时刻表中车辆到达转换轨的时间是Ti，第1辆车为T1,第n辆车为Tn，其中T0<T1<T2…<Tn；
3.运行VOBC仿真程序，当系统时间为T1时，加载第1辆到转换轨的起始端，并根据跑车脚本在转换轨上进行跑车，实现在转换轨将仿真VOBC升为无人驾驶模式，并匹配上ATS的运行计划驶出转换轨，进入正线运行；
4.当系统时间为T2时，VOBC仿真程序加载第2辆车到转换轨的起始端，其操作与第1辆车一样，匹配上ATS的运行计划后，进入正线运行；后续的车辆从转换轨依次加载后，进入正线运行；
5.当所有车辆均加载成功后，CBTC系统进入性能测试阶段，测试人员可在ATS系统上模拟现场调度人员的操作；
6.当天运行计划结束后，车辆依次通过转换轨回库，结束当天的运行跑车；
7.查看ATS性能测试日志，得出性能测试结论；
本发明装置的组成如图3所示，包括：
1)实现本发明的硬件装置，包括一台服务器，型号为Dell PowerEdge R840机架式服务器(网络配置需采用4个1GbE端口，其它配置可选用默认配置)；
2)本发明的硬件装置，包括西门子PLC(数量可根据项目数据灵活配置)，型号为S7-300，且该I/O模块通过网络连接轨旁设备仿真；
3)在Dell PowerEdge R840安装vmware ESXi 6.7(一款服务器级别的虚拟机)，并在此上面安装3个虚拟机，操作系统为win7 X64，分别用于部署ATS性能测试平台，轨旁设备仿真和VOBC仿真；
4)ATS性能测试平台和VOBC仿真通过网络接入CBTC的DCS子系统；
5)轨旁设备仿真通过网络连接PLC模块，PLC的I/O连接到CI子系统；
6)ATS性能测试平台基于开源的日志分析框架实现，包括Logstash、Elasticsearch和Kibana，其中Logstash负责日志的收集，处理和储存；Elasticsearch负责日志检索和分析；Kibana负责日志的可视化；
7)VOBC仿真基于VOBC的外部接口，实现VOBC的轻量级功能仿真，主要功能为根据ZC的移动授权，ATS的运行计划进行跑车，以及与轨旁仿真设备交互车辆位置，道岔状态等，实现车辆在轨道区段上的占用和出清；
8)轨旁设备仿真，根据项目数据仿真地面设备，包括区段的占用和出清、道岔状态、信号机的状态，屏蔽门等；轨旁仿真设备的逻辑在上位机实现，部署在一个win7 x64的虚拟机中；由PLC实现下位机，驱动I/O与CI交互。
具体实施例
本发明应用于郑州地铁5号线ATS性能测试的具体操作步骤如下：
1)搭建CBTC室内环境，其中ATS、CI、ZC、DSU与实际运行的设备软件硬件保持一致；轨旁设备仿真和VOBC仿真也均采用郑州地铁5号线的数据；
2)在ATS上创建当日运行计划时刻表。该场景下有9辆车依次从入场站出发，时间从8:00到8:40；
3)在VOBC仿真上配置入场站对应的位置信息Block＝134，Pos＝10，Dir＝Down，并点击开始运行，当系统时间到达计划中的出发时间时，VOBC仿真会依次加车到出发站台，并模拟RM方式驾驶后精确停靠站台，领取运行计划后，进入正线跑车；
4)等待计划中的所有车辆，按照跑车计划自动跑车完毕；ATS性能测试平台将收集和分析该时间段的ATS系统日志，以及运行ATS系统的设备性能基础指标，包括CPU使用率，内存使用率，网络使用率等；
5)在ATS性能分析平台上，查看和分析测试日志。
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 (9)

1.一种用于ATS性能测试的方法，其特征在于，该方法在硬件环境上，CBTC系统的核心子系统的运行硬件均保持与现场环境一致，完全匹配现场的车辆运营场景，对整个系统的文本日志进行采集、分析，并对关键的性能数据进行可视化；
该方法具体包括以下步骤：
1)搭建CBTC室内环境
2)在ATS上创建当日运行计划时刻表，车辆依次从转换轨进入正线，假设当前系统时间为T0，运行计划时刻表中车辆到达转换轨的时间是Ti，第1辆车为T1,第n辆车为Tn，其中T0<T1<T2…<Tn；
3)运行VOBC仿真程序，当系统时间为T1时，加载第1辆到转换轨的起始端，并根据跑车脚本在转换轨上进行跑车，实现在转换轨将仿真VOBC升为无人驾驶模式，并匹配上ATS的运行计划驶出转换轨，进入正线运行；
4)当系统时间为T2时，VOBC仿真程序加载第2辆车到转换轨的起始端，其操作与第1辆车一样，匹配上ATS的运行计划后，进入正线运行；后续的车辆从转换轨依次加载后，进入正线运行；
5)当所有车辆均加载成功后，CBTC系统进入性能测试阶段，可在ATS系统上模拟现场调度人员的操作；
6)当天运行计划结束后，车辆依次通过转换轨回库，结束当天的运行跑车；
7)查看ATS性能测试日志，得出性能测试结果。
2.根据权利要求1所述的一种用于ATS性能测试的方法，其特征在于，所述的步骤1)具体为：CBTC系统的核心子系统ATS、CI、ZC、DSU与实际运行的设备软件硬件保持一致；轨旁设备仿真采用现场的线路数据；VOBC仿真采用现场VOBC项目数据。
3.一种基于权利要求1所示用于ATS性能测试的方法的装置，其特征在于，包括ATS性能测试平台、轨旁设备仿真系统、VOBC仿真系统，所述的ATS性能测试平台和VOBC仿真系统通过网络分别接入CBTC系统；所述的轨旁设备仿真系统通过I/O接口连接到CBTC系统的CI，提供各种信号设备的仿真。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述的ATS性能测试平台基于开源的日志分析框架实现，包括：
Logstash，用于负责日志的收集，处理和储存；
Elasticsearch，用于负责日志检索和分析；
Kibana，用于负责日志的可视化。
5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述的VOBC仿真系统基于VOBC的外部接口，实现VOBC的轻量级功能仿真。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述的VOBC仿真系统，用于根据ZC的移动授权以及ATS的运行计划进行跑车，以及与轨旁设备仿真系统交互车辆位置和道岔状态，实现车辆在轨道区段上的占用和出清。
7.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述的轨旁设备仿真系统根据项目数据仿真地面设备，包括区段的占用和出清，道岔状态，信号机的状态，以及屏蔽门。
8.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述的ATS性能测试平台和VOBC仿真系统通过网络接入CBTC的DCS子系统。
9.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述的轨旁设备仿真系统通过网络连接PLC模块，PLC模块的I/O连接到CI子系统，且PLC模块数量根据项目数据灵活配置。
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