應答器驗證工具的設計探討

王 樂

《中國列車運行控制系統 (CTCS)技術規范總則》(科技運函 ［2004］14號)，指出了應答器在中國列車控制系統的作用:CTCS-1級，應答器完成列車運行安全監控;CTCS-2級，應答器向列車傳輸線路參數、臨時限速、靜態線路參數和絕對停車等信息;CTCS-3、4級，應答器同樣向列車發送線路參數、臨時限速等信息，只是在該技術標準條件下列車不對這些信息進行處理，應答器主要參與列車定位工作。

因此，應答器是既有線、客運專線和高速鐵路中必不可少的設備，應答器設置的合理性、報文編制的規范性以及應答器報文的正確性，直接影響著列車的行車安全和運輸效率。我國鐵路線比較多，如果對每條線路都使用現場試驗方式來檢測應答器，不但試驗周期長，而且消耗大量的人力、物力。因此，開發全自動化的應答器數據驗證工具可以大大縮短試驗周期，提高應答器報文的驗證效率和智能化程度，同時，可以提高應答器報文的正確性和實際應用的安全性。

本文在分析應答器相關規范的基礎上，提出了應答器數據所需驗證的3個主要方面，包括應答器設置合理性、應答器報文規范性以及應答器報文正確性;同時，針對這些需驗證的具體內容，使用Visual Studio 2005開發環境以及C#語言進行了3種不同方式的應答器數據驗證工具的設計構思。

1 應答器驗證內容分析

應答器數據包括應答器組的編號、位置、名稱、功能以及應答器報文等內容，為了能夠對這些數據進行完整的驗證，提出了以下3個方面的驗證方法。

1.應答器設置合理性驗證。應答器的設置必須遵從有關應答器設置原則，只有首先實現設置合理性的驗證，之后驗證其報文數據才有意義。設置合理性驗證包括應答器數量設置、應答器組內距離、應答器組距前方閉塞分區入口點距離、區間應答器組位置設置、等級轉換應答器組位置關聯設置，以及RBC切換應答器組位置等。這些驗證內容的判定規則，依從鐵道部頒布的應答器相關規范，以及實際線使用經驗。

2.應答器報文規范性驗證。應答器報文的編制包括幀標志、用戶信息包和信息結束3部分。報文規范性的驗證包括應答器報文總長度是否符合規則、應答器幀頭中報文計數器的值是否符合規范、應答器報文中的相關變量值是否在規定的范圍內，或者是否取值符合規范、應答器報文中的變量迭代是否符合規范等，這些規范性驗證項可以全面檢查相關變量的值是否與規范、規定一致。

3.應答器報文正確性驗證。應答器報文內容的主要來源是實際工程數據表，這些數據表是新線建設及舊線改造后由設計院提供的。應答器報文正確性驗證的主要內容是驗證應答器報文是否與對應工程數據表內容一致。具體包括檢查應答器報文類型、速度信息、坡度信息、鏈接距離是否與工程數據表中的一致等。通過檢查應答器中實際填充的報文與工程數據表中的數據是否一致，可以提高應答器報文的正確性，從而大大減少運營故障的發生。

2 應答器驗證工具的設計構思

應答器數據驗證工具的數據來源包括二大部分:一部分數據是被驗證對象，包括實際線路上所使用的無源應答器報文，因有源應答器報文是隨機生成的，不必通過工具驗證;另一部分是標準數據，也就是生成應答器報文所依據的各種工程線路數據。這些數據包括坡度等符合規范的工程數據表。應答器數據驗證工具的總體設計如圖1所示。

圖1 應答器數據驗證工具總體思路

從圖1可知，應答器數據驗證工具依據其所需實現的功能，可以分為5大主要模塊。

1.應答器報文轉換模塊:主要負責將實際線使用的1023位應答器報文轉化為開發人員容易讀懂，而且程序能夠方便處理的104字節實際報文。1023位的應答器報文是經過加擾，以及加入校驗碼等處理后的通信數據，因此，程序首先要對這些數據進行減擾以及校驗處理，將其變成830位的實際報文;再經過邏輯處理，將其轉化成容易處理的字節變量。

2.工程數據轉換模塊:主要是處理Excel格式的工程數據表，一方面將其數據轉化后，再次存儲在Access數據庫或者SQL Server數據庫中;另一方面，依據后面處理的需求，將這些數據進行邏輯處理。

3.應答器設置合理性驗證模塊:通過讀取自定義數據庫中的應答器位置以及應答器報文，逐個對應答器進行驗證，如果正確，則繼續驗證后續的應答器;如果不正確，則停止驗證，待操作人員處理后再次進行驗證。

4.應答器報文規范性驗證模塊:通過讀取應答器報文，逐個對應答器報文按照驗證項要求進行邏輯判斷或者其他形式驗證。如果正確，則繼續;如果不正確，則停止，待操作人員處理后再次進行驗證。

5.應答器報文正確性驗證模塊:通過讀取應答器報文和自定義數據庫中的相關工程數據，逐個對應答器報文按照驗證項要求進行邏輯判斷或者其他形式驗證。如果正確，則繼續;如果不正確，則停止驗證，待操作人員處理后再次進行驗證。

3 應答器驗證工具的設計探討

應答器數據驗證工具在設計時可分為5個模塊，其中應答器報文轉換以及工程數據轉換模塊主要實現數據的轉化以及處理功能，實現讀取外部數據、解析數據以及轉化數據。由于不同廠家生成的應答器報文以及不同設計院提供的工程數據表，在形式和內容的具體實現方式上有一定的區別，因此，這2個模塊可以根據不同廠家的數據進行針對性處理，但處理后的數據是統一的。具體處理設計思路如圖2所示。

圖2 應答器報文及工程數據轉化模塊設計思路

應答器設置合理性驗證模塊、應答器報文規范性驗證模塊以及應答器報文正確性驗證確塊的設計思路大致是一樣的，如圖3所示。

圖3 應答器設置合理性驗證模塊設計思路

第1步，讀取應答器編號和應答器字節類型的報文。

第2步，依據驗證項，逐一對應答器報文進行邏輯判斷和驗證，如果驗證通過，則進行下一項;否則跳出驗證環節，通過界面給出錯誤提示，供操作人員進行及時檢查和修改。

第3步，將驗證過程產生的所有信息進行存儲，便于對應答器相關數據進行版本跟蹤和查看。

應答器數據驗證工具可以結合Visual Studio的強大功能，設計出3種不同形式的驗證工具，包括網頁形式的驗證方式、普通窗體形式的驗證軟件以及類似于手機等便攜式設備的驗證方式等。

4 總結

通過對現有應答器相關規范以及實際運用經驗的分析和總結，提出了應答器數據驗證的三大部分內容，并通過Visual Studio 2005等工具進行了相關設計探討，為應答器數據驗證工具應用于既有線以及客運專線提供了理論支持。該工具可對應答器報文起到提前把關的作用，提高了應答器報文的正確性和合理性。

［1］ 中華人民共和國鐵道部.科技運函［2004］中國列車運行控制系統(CTCS)技術規范總則14號［S］.2004.

［2］ 中華人民共和國鐵道部.科技運［2008］144號.CTCS-3級列控系統應答器應用原則(V2.0)［S］.2008.

［3］ 中華人民共和國鐵道部.運基信號［2008］499號.列控系統工程數據表編制規定(V1.0)［S］.2008.

［4］ 趙俊偉，金雪軍.計算機輔助驗證正線應答器報文的系統設計［J］.鐵道通信信號，2010，46(7):30-33.

［5］ 程亮.淺談 CTCS-2列控系統正線應答器報文驗證［J］.上海鐵道科技，2008(4):95-97，39.