適用于STP 仿真測(cè)試平臺(tái)的LKJ 模擬系統(tǒng)研究

閆 石，唐匯東，欒德杰，楊華昌

（中國(guó)鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司 通信信號(hào)研究所，北京 100081)

無(wú)線(xiàn)調(diào)車(chē)機(jī)車(chē)信號(hào)和監(jiān)控系統(tǒng)(STP)是保證站內(nèi)調(diào)車(chē)作業(yè)安全的關(guān)鍵設(shè)備，當(dāng)前已經(jīng)在全路范圍內(nèi)推廣使用。在STP 研制和推廣過(guò)程中，為滿(mǎn)足對(duì)STP 設(shè)備的調(diào)試、測(cè)試、認(rèn)證，以及對(duì)用戶(hù)的培訓(xùn)等需求，均需搭建STP 仿真測(cè)試平臺(tái)[1]。而列車(chē)運(yùn)行監(jiān)控裝置(LKJ)是STP 仿真測(cè)試平臺(tái)中的重要組成部分，針對(duì)真實(shí)LKJ 設(shè)備無(wú)法支持STP 自動(dòng)化測(cè)試、部分異常場(chǎng)景使用真實(shí)LKJ 設(shè)備不易模擬等問(wèn)題，設(shè)計(jì)一種適用于STP 仿真測(cè)試平臺(tái)的LKJ 模擬系統(tǒng)，可為STP 的開(kāi)發(fā)調(diào)試、測(cè)試認(rèn)證、培訓(xùn)演示等提供有力的技術(shù)支撐。

1 STP 仿真測(cè)試平臺(tái)

STP 仿真測(cè)試平臺(tái)用于鐵路車(chē)站STP 系統(tǒng)的站場(chǎng)改造數(shù)據(jù)仿真測(cè)試、作業(yè)場(chǎng)景再現(xiàn)、調(diào)車(chē)作業(yè)人員仿真培訓(xùn)等。在站場(chǎng)改造后進(jìn)行數(shù)據(jù)仿真測(cè)試，可提高站場(chǎng)設(shè)備改造后STP 系統(tǒng)開(kāi)通運(yùn)營(yíng)的效率和數(shù)據(jù)成熟度，避免由于數(shù)據(jù)測(cè)試錯(cuò)漏而產(chǎn)生的調(diào)車(chē)作業(yè)安全防護(hù)風(fēng)險(xiǎn)；在發(fā)生調(diào)車(chē)作業(yè)事故后或用戶(hù)需要時(shí)進(jìn)行作業(yè)場(chǎng)景再現(xiàn)，可對(duì)特定調(diào)車(chē)作業(yè)場(chǎng)景進(jìn)行模擬，還原現(xiàn)場(chǎng)情況并分析調(diào)車(chē)作業(yè)過(guò)程，有利于精準(zhǔn)定位事故原因或查找潛在的作業(yè)安全隱患；對(duì)調(diào)車(chē)作業(yè)人員進(jìn)行仿真培訓(xùn)，可提高調(diào)車(chē)作業(yè)操作及管理人員對(duì)STP 系統(tǒng)、調(diào)車(chē)過(guò)程的直觀了解程度和操作熟練度，有利于更好發(fā)揮STP 在調(diào)車(chē)作業(yè)中的安全防護(hù)功能，并提高作業(yè)效率[2]。

1.1 STP仿真測(cè)試平臺(tái)架構(gòu)

在STP 研制和推廣過(guò)程中，需對(duì)STP 設(shè)備執(zhí)行嚴(yán)格的測(cè)試與驗(yàn)證，以確保STP 設(shè)備的安全性、可靠性和功能完整性[3]，而測(cè)試環(huán)境是執(zhí)行測(cè)試的基礎(chǔ)。當(dāng)使用全實(shí)物設(shè)備搭建測(cè)試環(huán)境時(shí)，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且難以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化測(cè)試，另外由于在某些場(chǎng)合(如現(xiàn)場(chǎng)培訓(xùn)、功能演示等)受到資源條件的限制，搭建真實(shí)環(huán)境變得更加困難。為此，設(shè)計(jì)一種基于半實(shí)物的STP 仿真測(cè)試平臺(tái)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)LKJ、計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖、無(wú)線(xiàn)通信、應(yīng)答定位器、調(diào)車(chē)作業(yè)單等系統(tǒng)的仿真模擬。STP 仿真測(cè)試平臺(tái)架構(gòu)如圖1 所示。STP 仿真測(cè)試平臺(tái)用于支撐STP系統(tǒng)的單元測(cè)試、集成測(cè)試、接口測(cè)試、產(chǎn)品認(rèn)證測(cè)試和培訓(xùn)演示等需求。

圖1 STP 仿真測(cè)試平臺(tái)架構(gòu)Fig.1 Architecture of STP simulation test platform

1.2 STP仿真測(cè)試平臺(tái)設(shè)備連接

在STP 仿真測(cè)試平臺(tái)中，STP 仿真測(cè)試平臺(tái)設(shè)備連接圖如圖2 所示，其中STP 地面控制主機(jī)、車(chē)載控制主機(jī)、電務(wù)終端、車(chē)務(wù)終端、作業(yè)單打印機(jī)為真實(shí)被測(cè)STP 設(shè)備，其他模擬單元可根據(jù)需要替換為真實(shí)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)試環(huán)境的靈活配置。

在仿真測(cè)試平臺(tái)中，LKJ 2000 監(jiān)控裝置若采用真實(shí)的LKJ 設(shè)備，在測(cè)試時(shí)，需測(cè)試人員手動(dòng)操縱LKJ 模擬測(cè)試儀，給出機(jī)車(chē)速度、方向等機(jī)車(chē)工況，操作起來(lái)非常繁瑣，且存在以下問(wèn)題：①真實(shí)LKJ 設(shè)備接口復(fù)雜，且LKJ 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)制作技術(shù)壁壘高[4]，搭建基于真實(shí)LKJ 的STP 仿真測(cè)試環(huán)境費(fèi)時(shí)且費(fèi)力；②真實(shí)LKJ 設(shè)備無(wú)法支持自動(dòng)化的STP 測(cè)試過(guò)程，如在STP 測(cè)試過(guò)程中機(jī)車(chē)速度調(diào)節(jié)、機(jī)車(chē)手柄方向控制等均需由測(cè)試人員手動(dòng)操作，導(dǎo)致測(cè)試任務(wù)繁瑣，嚴(yán)重影響對(duì)STP 設(shè)備的測(cè)試效率；③部分異常場(chǎng)景使用真實(shí)LKJ 設(shè)備不易模擬，導(dǎo)致難以對(duì)STP 設(shè)備執(zhí)行全面的測(cè)試。為此，研究設(shè)計(jì)適用于STP 仿真測(cè)試平臺(tái)的LKJ 模擬系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)STP 設(shè)備的自動(dòng)化測(cè)試、故障分析等功能。

圖2 STP 仿真測(cè)試平臺(tái)設(shè)備連接圖Fig.2 Equipment connection diagram of STP simulation test platform

2 LKJ 模擬系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 硬件設(shè)計(jì)

LKJ 模擬系統(tǒng)物理層采用加裝CAN 卡的工控機(jī)實(shí)現(xiàn)。為方便現(xiàn)場(chǎng)培訓(xùn)演示等需要，系統(tǒng)支持在加裝了USB 轉(zhuǎn)CAN 卡的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行。當(dāng)部署完成后，LKJ 模擬系統(tǒng)與STP 車(chē)載主機(jī)、模擬聯(lián)鎖系統(tǒng)等設(shè)備進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接。LKJ 模擬系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連接圖如圖3 所示。

圖3 LKJ 模擬系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連接圖Fig.3 Network connection diagram of LKJ simulation system

2.2 軟件設(shè)計(jì)

LKJ 模擬系統(tǒng)軟件采用面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法，使用VC++開(kāi)發(fā)，運(yùn)行于Windows 環(huán)境下，具有安裝方便、參數(shù)配置靈活、可快速部署等優(yōu)點(diǎn)。

（1）軟件層次劃分。LKJ 模擬系統(tǒng)軟件層次圖如圖4 所示，軟件主要?jiǎng)澐譃? 個(gè)層次：數(shù)據(jù)通信層通過(guò)CAN 總線(xiàn)與STP 車(chē)載主機(jī)及車(chē)載顯示器交互信息，通過(guò)以太網(wǎng)或串口通信方式與聯(lián)鎖模擬系統(tǒng)通信；邏輯運(yùn)算層完成測(cè)試腳本解析、控制模式產(chǎn)生、限速曲線(xiàn)計(jì)算等功能；界面顯示層展示通信內(nèi)容，并模擬LKJ 顯示器按鍵操作。

（2）界面設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)的LKJ 模擬系統(tǒng)軟件界面如圖5 所示，界面提供了LKJ 顯示器的警惕、解鎖、進(jìn)入調(diào)車(chē)等按鍵功能；可設(shè)置手柄位置、設(shè)置平調(diào)發(fā)送命令；可顯示當(dāng)前速度、輛數(shù)及工況等信息；可顯示接收來(lái)自STP 車(chē)載主機(jī)的信息包，并可查看對(duì)應(yīng)的內(nèi)容解析。

2.3 工作流程

LKJ 模擬系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)時(shí)采用多線(xiàn)程并發(fā)處理，從而提高系統(tǒng)響應(yīng)的實(shí)時(shí)性。各個(gè)線(xiàn)程的功能劃分如下。

（1）消息接收線(xiàn)程。消息接收線(xiàn)程主要用來(lái)監(jiān)視通信接口，并接收從外界發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)。當(dāng)接收到數(shù)據(jù)后，依據(jù)協(xié)議拆解包，而后把數(shù)據(jù)內(nèi)容存入消息隊(duì)列供應(yīng)用服務(wù)線(xiàn)程讀取。

（2）應(yīng)用服務(wù)線(xiàn)程。該線(xiàn)程是軟件的應(yīng)用層工作者線(xiàn)程，該線(xiàn)程負(fù)責(zé)執(zhí)行軟件的主要業(yè)務(wù)邏輯，如機(jī)車(chē)控制模式與限速曲線(xiàn)計(jì)算、機(jī)車(chē)速度和位移模擬等。應(yīng)用服務(wù)線(xiàn)程以周期的方式進(jìn)行調(diào)度，響應(yīng)周期為10 ms。

（3）UI 線(xiàn)程。UI 線(xiàn)程是軟件的用戶(hù)界面線(xiàn)程，負(fù)責(zé)用戶(hù)界面顯示和用戶(hù)操作響應(yīng)。

應(yīng)用服務(wù)線(xiàn)程和UI 線(xiàn)程之間采用線(xiàn)程消息進(jìn)行通訊；應(yīng)用服務(wù)線(xiàn)程和消息接收線(xiàn)程之間采用消息隊(duì)列機(jī)制，基于生產(chǎn)者消費(fèi)者模型，由消息接收線(xiàn)程產(chǎn)生消息并存入消息隊(duì)列，由應(yīng)用服務(wù)線(xiàn)程從該消息隊(duì)列中讀取消息并執(zhí)行響應(yīng)。3 個(gè)線(xiàn)程的工作關(guān)系及流程如圖6 所示。

圖4 LKJ 模擬系統(tǒng)軟件層次圖Fig.4 Software hierarchy of LKJ simulation system

圖5 LKJ 模擬系統(tǒng)軟件界面Fig.5 Software interface of LKJ simulation system

圖6 3 個(gè)線(xiàn)程的工作關(guān)系及流程Fig.6 Work flow and relation of the three threads

3 LKJ 模擬系統(tǒng)功能分析

LKJ 模擬系統(tǒng)作為STP 仿真測(cè)試平臺(tái)的主要組成部分，其使用CAN 總線(xiàn)與被測(cè)STP 車(chē)載設(shè)備通信，可模擬真實(shí)LKJ 設(shè)備向STP 車(chē)載控制主機(jī)提供工況、限速、控制模式等信息，支持對(duì)STP 設(shè)備的自動(dòng)化測(cè)試，并可提供故障注入功能。LKJ 模擬系統(tǒng)還通過(guò)串口或網(wǎng)絡(luò)與聯(lián)鎖模擬系統(tǒng)相連，向聯(lián)鎖模擬系統(tǒng)發(fā)送或轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)車(chē)速度、工況、里程等信息，以便聯(lián)鎖模擬系統(tǒng)將仿真車(chē)列與LKJ 關(guān)聯(lián)，從而根據(jù)LKJ 提供的速度、工況和里程信息控制仿真車(chē)列在虛擬的站場(chǎng)中自動(dòng)走行，并自動(dòng)占用、出清軌道電路，最終實(shí)現(xiàn)仿真測(cè)試平臺(tái)的閉環(huán)模擬控制。LKJ 模擬系統(tǒng)功能架構(gòu)如圖7 所示。

圖7 LKJ 模擬系統(tǒng)功能架構(gòu)Fig.7 Functional architecture of LKJ simulation system

3.1 模擬仿真功能

LKJ 模擬系統(tǒng)的模擬仿真功能是對(duì)真實(shí)LKJ 設(shè)備及其機(jī)車(chē)接口的功能模擬，具體包括控制模式計(jì)算功能和機(jī)車(chē)工況模擬功能。

（1）控制模式計(jì)算。LKJ 模擬系統(tǒng)根據(jù)STP 車(chē)載控制主機(jī)提供的前方進(jìn)路信息，計(jì)算當(dāng)前所屬的控制模式，并依據(jù)車(chē)列輛數(shù)、接風(fēng)管條件、進(jìn)路停車(chē)點(diǎn)等信息生成模式限速曲線(xiàn)，監(jiān)控仿真車(chē)列運(yùn)行。LKJ 模擬系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)的STP 系統(tǒng)控制模式分為限速控制模式和停車(chē)控制模式。STP控制模式如圖8 所示，其中限速控制模式包括牽引控制模式、推進(jìn)控制模式、限速道岔側(cè)向過(guò)岔控制模式、存車(chē)線(xiàn)走行控制模式、限速區(qū)段控制模式，停車(chē)控制模式包括停車(chē)信號(hào)防護(hù)模式、盡頭線(xiàn)走行模式、一度停車(chē)防護(hù)模式、出站調(diào)車(chē)控制模式等。

圖8 STP 控制模式Fig.8 STP control mode

（2）機(jī)車(chē)工況模擬。LKJ 模擬系統(tǒng)可通過(guò)軟件的方式模擬機(jī)車(chē)工況，而后按照車(chē)列加、減速運(yùn)行模型計(jì)算出當(dāng)前速度，將速度值沿時(shí)間積分得到車(chē)列走行位移值，走行全過(guò)程實(shí)時(shí)進(jìn)行車(chē)列完整性檢查，并實(shí)時(shí)計(jì)算車(chē)列前端至前方信號(hào)機(jī)之間的距離。而后將機(jī)車(chē)運(yùn)行速度、累計(jì)走行位移、車(chē)列前端至前方信號(hào)機(jī)實(shí)時(shí)距離等信息通過(guò)CAN 總線(xiàn)發(fā)送給STP 車(chē)載控制主機(jī)，從而在STP 車(chē)載控制主機(jī)的LKJ 接口上模擬出測(cè)試所需的外部運(yùn)行環(huán)境，用于STP 自身功能仿真和調(diào)試。

在對(duì)STP 設(shè)備執(zhí)行自動(dòng)化測(cè)試時(shí)，系統(tǒng)還可基于測(cè)試腳本，按照時(shí)間觸發(fā)或事件觸發(fā)的方式自動(dòng)設(shè)置機(jī)車(chē)工況，并根據(jù)模式限速曲線(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)車(chē)速度，從而實(shí)現(xiàn)按限速曲線(xiàn)啟動(dòng)、加速、定速、減速運(yùn)行，按停車(chē)曲線(xiàn)停車(chē)等功能。

3.2 故障注入功能

STP 系統(tǒng)的車(chē)載相關(guān)條件(速度、位移、工況等)均從LKJ 設(shè)備中獲取，而這些車(chē)載相關(guān)條件是完成STP 安全防護(hù)功能的基礎(chǔ)，因而有必要研究在LKJ 設(shè)備或其外界環(huán)境存在故障時(shí)STP 系統(tǒng)的控制行為，提升STP 系統(tǒng)在異常場(chǎng)景下的安全性，從而確保現(xiàn)場(chǎng)調(diào)車(chē)作業(yè)安全。

利用真實(shí)LKJ 設(shè)備進(jìn)行故障注入具有很大的局限性。從現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行反饋的數(shù)據(jù)來(lái)看，機(jī)車(chē)速度、位移、工況等相關(guān)故障的發(fā)生具有明顯的隨機(jī)性、偶然性和多樣性，而且從實(shí)際運(yùn)行中采集到的故障條件下的數(shù)據(jù)樣本十分有限，導(dǎo)致故障樣本具有稀缺性；真實(shí)的LKJ 設(shè)備是封裝后的模塊，盡管對(duì)真實(shí)LKJ 設(shè)備進(jìn)行破壞性試驗(yàn)可以實(shí)現(xiàn)故障注入，但是不具備經(jīng)濟(jì)性，也不具備可重復(fù)性，難以形成足夠多的測(cè)試樣本；機(jī)車(chē)速度、位移、工況等變量彼此相互關(guān)聯(lián)，導(dǎo)致故障產(chǎn)生的影響在空間上具有遷移特性，在時(shí)間上具有演變特性[5]，使得利用真實(shí)LKJ 設(shè)備進(jìn)行故障注入難以實(shí)現(xiàn)對(duì)故障嚴(yán)重程度的精準(zhǔn)模擬。

使用LKJ 模擬系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)故障注入，通過(guò)控制發(fā)往STP 車(chē)載主機(jī)輸入接口上的數(shù)據(jù)，模擬實(shí)際控車(chē)場(chǎng)景中與機(jī)車(chē)速度、位移、工況等相關(guān)的各種故障(如通信故障、車(chē)列走行時(shí)的輪滑、空轉(zhuǎn)等)，為STP 車(chē)載設(shè)備測(cè)試創(chuàng)建異常場(chǎng)景，從而給STP 設(shè)備故障測(cè)試創(chuàng)造條件。通過(guò)將機(jī)車(chē)速度、位移、工況等作為隨機(jī)變量，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)反饋的故障樣本進(jìn)行隨機(jī)抽樣，而后由LKJ 模擬系統(tǒng)軟件合成給STP 車(chē)載主機(jī)的輸入數(shù)據(jù)，可生成大量、隨機(jī)的故障測(cè)試場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)各種故障的組合，可解決故障樣本不夠的問(wèn)題；無(wú)需對(duì)真實(shí)LKJ 設(shè)備進(jìn)行破壞性試驗(yàn)，且具備可重復(fù)性，顯著降低了故障注入的成本；通過(guò)軟件邏輯充分利用測(cè)試數(shù)據(jù)與經(jīng)驗(yàn)，以分層、分解和組合的方式進(jìn)行故障注入[6]，可實(shí)現(xiàn)對(duì)故障嚴(yán)重程度的精準(zhǔn)模擬。

3.3 數(shù)據(jù)交互功能

LKJ 模擬系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互功能包括與STP 車(chē)載控制主機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信功能、與仿真平臺(tái)聯(lián)鎖模擬系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通信功能，以及與用戶(hù)之間的數(shù)據(jù)交互功能。

（1）與STP 車(chē)載控制主機(jī)之間通信。物理層采用CAN 總線(xiàn)連接，協(xié)議層采用真實(shí)LKJ 設(shè)備與STP 車(chē)載主機(jī)之間的通信協(xié)議，信息交互采用周期的方式進(jìn)行。信息傳遞方向?yàn)殡p向傳遞，LKJ 模擬系統(tǒng)向STP 系統(tǒng)車(chē)載主機(jī)傳遞機(jī)車(chē)速度、工況、里程值、限速、平調(diào)信號(hào)、制動(dòng)及卸載等信息，STP 車(chē)載主機(jī)向LKJ 模擬系統(tǒng)傳輸前方信號(hào)機(jī)名稱(chēng)及顯示狀態(tài)、前方開(kāi)放進(jìn)路、停留車(chē)位置。

（2）與仿真平臺(tái)模擬聯(lián)鎖系統(tǒng)通信。物理層采用串口或者TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)，協(xié)議層采用自定義的通信協(xié)議。由LKJ 模擬系統(tǒng)單方向給聯(lián)鎖模擬系統(tǒng)傳遞信息，傳輸內(nèi)容包括機(jī)車(chē)速度、工況、LKJ 里程值。為方便測(cè)試環(huán)境搭建和故障診斷，LKJ 模擬系統(tǒng)在用戶(hù)界面上設(shè)置有上述通信的對(duì)應(yīng)指示燈，并提供通信數(shù)據(jù)的記錄、下載和分析功能。

（3）與用戶(hù)之間的數(shù)據(jù)交互。提供基于圖形化的用戶(hù)界面，為用戶(hù)操作提供支持。在測(cè)試開(kāi)始前，用戶(hù)可以通過(guò)操作界面上的復(fù)選框、按鈕等控件來(lái)配置系統(tǒng)的仿真參數(shù)，另外系統(tǒng)還提供測(cè)試腳本的導(dǎo)入接口，以便對(duì)STP 執(zhí)行自動(dòng)化測(cè)試時(shí)可加載測(cè)試腳本文件；在執(zhí)行測(cè)試時(shí)，用戶(hù)可通過(guò)軟件界面來(lái)模擬LKJ 顯示器上的操作，并實(shí)時(shí)查看測(cè)試進(jìn)度；在測(cè)試完成后，系統(tǒng)支持報(bào)表格式選擇、報(bào)表格式設(shè)定等，并提供測(cè)試日志的下載接口和用戶(hù)設(shè)定格式的測(cè)試結(jié)果報(bào)表輸出、打印等。

3.4 測(cè)試輔助功能

LKJ 模擬系統(tǒng)的測(cè)試輔助功能是對(duì)真實(shí)LKJ設(shè)備的功能擴(kuò)展，用于在STP 仿真測(cè)試平臺(tái)中向用戶(hù)提供更加方便的測(cè)試手段，主要包括數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能和數(shù)據(jù)自動(dòng)測(cè)試功能。

（1）數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。在部分場(chǎng)景下(如對(duì)STP 產(chǎn)品的認(rèn)證環(huán)節(jié))，STP 仿真測(cè)試平臺(tái)需要接入真實(shí)LKJ 設(shè)備，此時(shí)需要將真實(shí)LKJ 設(shè)備與仿真機(jī)車(chē)實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)，為此給LKJ 模擬系統(tǒng)定義了“轉(zhuǎn)發(fā)模式”，讓其作為連接真實(shí)LKJ 設(shè)備與仿真機(jī)車(chē)的紐帶。在“轉(zhuǎn)發(fā)模式”下，LKJ 模擬系統(tǒng)配合真實(shí)LKJ 設(shè)備一起使用，其通過(guò)CAN 總線(xiàn)接收真實(shí)LKJ 設(shè)備的數(shù)據(jù)，并將其中的速度、工況和里程信息轉(zhuǎn)發(fā)給聯(lián)鎖模擬系統(tǒng)，以便聯(lián)鎖模擬系統(tǒng)能夠基于真實(shí)LKJ 設(shè)備提供的機(jī)車(chē)速度、方向等信息并結(jié)合站場(chǎng)工程數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)軌道電路自動(dòng)占用、出清，從而實(shí)現(xiàn)仿真車(chē)列在虛擬的站場(chǎng)中自動(dòng)走行。當(dāng)LKJ 模擬系統(tǒng)工作于“轉(zhuǎn)發(fā)模式”時(shí)，STP 仿真測(cè)試平臺(tái)轉(zhuǎn)發(fā)模式信息流向圖如圖9 所示。

圖9 轉(zhuǎn)發(fā)模式信息流向圖Fig.9 Information flow chart of forwarding mode

（2）數(shù)據(jù)自動(dòng)測(cè)試。在STP 設(shè)備投入運(yùn)營(yíng)前會(huì)對(duì)其進(jìn)行功能驗(yàn)證，但受到運(yùn)營(yíng)現(xiàn)場(chǎng)人力、物力和時(shí)間上的限制，往往只能對(duì)幾種典型作業(yè)場(chǎng)景進(jìn)行驗(yàn)證。現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景具有多樣性，功能測(cè)試難以覆蓋所有的運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景，也無(wú)法對(duì)站場(chǎng)所有區(qū)段和信號(hào)機(jī)均進(jìn)行測(cè)試，亟需引入經(jīng)濟(jì)、全面、自動(dòng)化的測(cè)試和驗(yàn)證手段。

基于LKJ 模擬系統(tǒng)結(jié)合聯(lián)鎖模擬系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)STP 站場(chǎng)數(shù)據(jù)的自動(dòng)化測(cè)試。LKJ 模擬系統(tǒng)首先對(duì)整個(gè)站場(chǎng)進(jìn)行樹(shù)形建模，將車(chē)站抽象為若干棵以邊緣區(qū)段為樹(shù)根、以道岔為樹(shù)叉的二叉樹(shù)，針對(duì)每棵二叉樹(shù)進(jìn)行深度優(yōu)先搜索[7]，控制仿真機(jī)車(chē)從樹(shù)根向葉子節(jié)點(diǎn)走行。在走行的過(guò)程中，對(duì)途徑的每個(gè)調(diào)車(chē)信號(hào)執(zhí)行藍(lán)燈防護(hù)功能測(cè)試，對(duì)每個(gè)限速道岔驗(yàn)證超速防護(hù)功能，對(duì)每條存車(chē)線(xiàn)驗(yàn)證停留車(chē)防護(hù)功能。在仿真機(jī)車(chē)到達(dá)葉子節(jié)點(diǎn)后，LKJ模擬系統(tǒng)控制仿真機(jī)車(chē)停車(chē)換向，并向聯(lián)鎖模擬系統(tǒng)申請(qǐng)換向后的走行進(jìn)路，如此反復(fù)搜索，最終將整個(gè)站場(chǎng)區(qū)段全部遍歷，整個(gè)站場(chǎng)信號(hào)機(jī)全部執(zhí)行測(cè)試。LKJ模擬系統(tǒng)控制整個(gè)數(shù)據(jù)自動(dòng)測(cè)試流程，并記錄自動(dòng)測(cè)試的全過(guò)程，且可根據(jù)用戶(hù)設(shè)定按需進(jìn)行報(bào)表輸出，如此可以充分利用無(wú)人值守時(shí)間進(jìn)行測(cè)試，從而大大提高數(shù)據(jù)仿真和自動(dòng)測(cè)試效率。數(shù)據(jù)自動(dòng)測(cè)試流程如圖10 所示。

圖10 數(shù)據(jù)自動(dòng)測(cè)試流程Fig.10 Data automatic test process

4 結(jié)束語(yǔ)

STP 在全路范圍內(nèi)的推廣應(yīng)用為保證車(chē)站調(diào)車(chē)作業(yè)安全發(fā)揮了重要作用[8]，設(shè)計(jì)STP 仿真測(cè)試平臺(tái)，對(duì)于提升STP 測(cè)試及應(yīng)用效率具有重要意義。針對(duì)當(dāng)前真實(shí)LKJ 設(shè)備無(wú)法支持STP 自動(dòng)化測(cè)試，部分異常場(chǎng)景使用真實(shí)LKJ 設(shè)備不易模擬等問(wèn)題，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一種可適用于STP 仿真測(cè)試平臺(tái)的LKJ模擬系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有搭建成本低、部署方便、可支持STP 自動(dòng)化測(cè)試等優(yōu)點(diǎn)。LKJ 模擬系統(tǒng)和其它仿真模塊共同構(gòu)成STP 仿真測(cè)試平臺(tái)，為STP 系統(tǒng)工程數(shù)據(jù)測(cè)試、系統(tǒng)功能調(diào)試、功能展示、工程化推廣及系統(tǒng)認(rèn)證提供了方便的技術(shù)手段。