高鐵聯調聯試列控數據導入驗證系統

羅云飛

列控數據主要由列控基礎數據、列控工程數據、列控設備配置數據（含報文）等組成，是保障高鐵列車運行安全的關鍵［1］。一旦列控數據發生變化，相關的列控中心數據及應答器報文需同步修改。數據修改后，不僅要在前期靜態驗收中通過人工校核的方式保證列控數據的準確性，還需在動態驗收中進行全場景遍歷試驗，進一步保證修改后列控數據的準確性［2］。

1 存在問題

目前，在列控數據的驗證方面主要存在以下問題。

1）列控數據的變化直接影響相關應答器報文的變更，要做到應答器報文變更的全覆蓋驗證，必須要由經驗豐富的電務專業人員全程把控；遇到樞紐車站施工改造引起列控數據變更時，報文數據的變更將成為樞紐工程順利開通的制約因素［3-4］。電務專業分析人員目前只能通過人工校核的方式來檢查列控數據的準確性，缺乏相應的技術手段。

2）各線路列控數據版本眾多，現場尚沒有針對列控數據的綜合管理平臺，無法實現各版本列控數據的分析比對及溯源；相關人員進行調閱、查看等操作極為不易。

3）由于缺乏有效的列控數據校核工具，電務人員以及數據制作廠家只能對各個數據表格進行人工核驗。在核驗過程中，核驗人員的專業知識掌握程度、長時間工作專注度等均會給核驗結果帶來不穩定因素，存在誤測、漏測等安全隱患。

4）針對修改后的列控數據以及應答器報文的動態驗證工作只能通過現場實車驗證，不僅需要大量人力、物力、時間的投入，而且不利于問題的提前暴露，影響項目進度。

因此，為解決高鐵線路的列控數據和應答器報文數據在動態測試前的驗證問題，研究列控數據的自動導入驗證，實現列控數據的綜合智能管理及高效校核，是非常有必要的。

2 列控數據導入驗證技術方案

依據《列控數據管理暫行辦法》（鐵總運［2014］246 號），設計列控數據導入驗證系統的技術方案［5］。

1） 直接采用設計院提供的原始列控數據表，不更改表格內容，只讀取內容。

2） 根據列控數據表數據與規范的校核結果、不同版本數據的比對結果，以紅色高亮的形式顯示，便于查看。

3） 對列控工程數據和無源應答器報文數據的一致性進行校核，運用可視化方式顯示詳細數據，標注差異項。

4） 導入驗證后的數據可直接生成線路數據，輸出給線路條件仿真軟件，用于真實ATP 在該線路條件下進行動態行車試驗，以驗證列控數據及應答器報文。

3 系統功能及實現

列控數據導入驗證系統應具備數據導入、數據校核、數據比對、數據生成等功能。為了讓用戶更直觀地看到數據內容，了解數據的差異，理解數據的意義，列控工程數據和報文內容采用圖形化方式描述。

列控數據導入驗證系統按照功能劃分各模塊，模塊間具有低耦合性。系統功能框圖見圖1。

圖1 列控數據導入驗證系統功能框圖

3.1 數據導入

需要導入的數據是設計院輸出的列控數據表，包含供電類基礎數據、工務類基礎數據、電務類基礎數據和列控工程數據四大類［6］。

3.1.1 輸入信息完整性檢查

針對導入的列控數據表按照以下方式進行數據完整性檢查。

1）各列控數據表中，列車進路信息表、設備歸屬關系及調度臺信息表、車站信息表、線路坡度表、線路速度表、信號數據表、應答器位置表、分相區信息表、里程系轉換表、里程斷鏈明細表為必需項，無論哪種應用場景都需要具有相關信息。

2）確定設備歸屬關系及調度臺信息表按規范要求的格式填寫了設備的真實歸屬關系。

3）若線路中沒有多里程標、斷鏈場景，則對應里程系轉換表、里程斷鏈明細表內容可以為空。

4） 若 為CTCS-3 級 線 路，則 應 包 含RBC 信息表［7-8］。

5）若線路中存在大號碼道岔，則應包含大號碼道岔信息表。

6）若線路上存在異物侵限設計要求，則應包含對應異物侵限信息表。

7） 若線路啟用ATO 功能，則應包含站臺側信息表。

3.1.2 數據表格式檢查

列控數據導入驗證系統針對導入的列控數據表進行格式檢查，若表格與編制規范不一致，進行報警提示。

為提高系統的可用性，若表格格式不影響數據讀取，報警提示后可繼續進行數據管理及校核工作；若缺失關鍵數據表或表格格式與規范嚴重不符，則向操作人員報警提示修改數據表。

3.1.3 數據一鍵導入

文件格式檢查通過后，列控數據導入驗證系統一鍵導入列控數據表，寫入對應版本標簽進行管理，然后對數據進行讀取，讀取過程如下。

1）逐項讀取所有數據表內容，將讀取到的信息匯總為統一的行車區間信息。設計院提供的原始列控數據表是根據不同線路信息分別編制的數據表，例如線路速度表、線路坡度表、應答器位置表等，信息分散，各信號元素間的關聯關系不明顯。為了解決上述問題，系統將各表信息進行緩存后，以里程標為橫向坐標軸，對信號點、軌道區段、應答器、線路速度、橋梁隧道、分相區等信息進行重組，提出行車區間的概念。根據列車實際運營場景，將行車區間劃分成區間接車、區間發車、股道、接車進路和發車進路共5 種類型，然后將各數據表中的信號元素信息填寫至對應行車區間內，得到包含所有線路信息的線路基礎數據，供系統內其他軟件使用。

列控數據導入驗證系統采用QHash 集合存儲行車區間信息，使用QT 提供的集合框架可以方便進行集合內元素的增刪改查操作，簡化編程難度，提高開發效率［9］。

2）系統按照里程標排列順序解析行車區間內容，得到線路相關的全部數據。系統將各行車區間按照里程標順序排列，然后為線路上各信號元素分配獨立的存儲單元及便捷的讀取接口，例如信號機信息、軌道區段信息、閉塞分區信息、道岔信息、應答器信息、應答器組信息、端口信息和進路信息等，系統內其他軟件可根據自身需求獲取特定的信號元素信息。上述存儲訪問方式可減少系統運行時各軟件間無效接口數據的收發，提高系統性能。

3.2 數據驗證

數據驗證包含數據校核和數據比對2 個功能。列控數據導入驗證系統可對輸入的列控工程數據和無源應答器報文進行如下校核。

1）列控工程數據表規范符合性校核及表間信息一致性校核

系統針對每個表格及其對應的編制規范進行校核，例如應答器位置表中組內應答器安裝距離是否為5 m、相鄰軌道區段載頻是否交替等；同時也針對多個數據表中關聯信息的一致性進行校核，例如，在信號數據表、線路速度表、應答器位置表以及線路坡度表中均存在里程標信息，系統以信號數據表中的里程標信息為判定基準，若其他表格存在超出基準里程標的里程信息，則進行報警提示，操作人員進行校對確認。

2）列控工程數據與無源應答器報文的一致性校核

列控數據導入驗證系統按照里程標信息將各行車區間順序排列，形成完整的地面線路信息；根據應答器編號將無源應答器報文定位至線路對應坐標，然后進行報文內容及線路數據的一致性校核，包括［ETCS-5］ 鏈接包信息、［ETCS-21］ 坡度包信息、［ETCS-27］速度包信息、［CTCS-1］軌道區段包信息以及［ETCS-68］ 特殊區段包信息等。若校核過程中發現某報文信息與行車區間信息不一致，例如鏈接包中下一個應答器編號不同、速度包中速度值或作用范圍不同等，則在系統軟件界面進行報警提示，同時自動保存不一致項并生成校核記錄。為方便校核人員進一步查閱，系統提供單個應答器校核展示界面，根據用戶點擊的應答器圖標獲取應答器編號，以應答器所在里程為y 坐標軸，分上、下欄圖形化展示列控工程數據和無源應答器報文中的各項內容，若有差異，以紅色高亮進行標注。圖2 是某一應答器報文與列控工程數據的一致性校核展示界面，圖中上欄為列控工程數據，下欄為應答器報文內容。從圖2 中可以看出，［CTCS-1］包預告的軌道區段長度與列控工程數據相吻合。

圖2 一致性校核展示界面

3）不同版本間的列控工程數據差異性比對

列控數據導入驗證系統提供2 個列控工程數據版本的輸入路徑，對錄入的2 份數據進行緩存后，按照文件數量、命名以及內容進行比較，在比較界面以紅色高亮標記有差異的文件，用戶可雙擊打開差異文件進一步查看詳細差異內容。同時，系統提供文件在線修改保存功能，用戶確認差異后可直接在界面進行數據修正并保存。

系統運用可視化手段，通過界面形式展示列控工程數據和無源應答器報文內容，包括區段長度、信號點類型、載頻、速度、坡度以及鏈接信息，同時校核其一致性，并對校核異常的部分進行紅色標注，不一致的內容再由人工復核。

3.3 數據生成

為滿足列車運行條件，除無源應答器報文外，還需向ATP 發送有源應答器報文以及碼序信息［10］。而傳統的數據驗證軟件無法生成動態行車條件，因此既有的實驗室動態驗證工作只能按照單一的腳本場景進行跑車試驗，具有很大的局限性。

為解決上述問題，列控數據導入驗證系統根據列控中心碼序、有源應答器報文編制規范，按照每個車站的進路信息表內容可自動生成對應的有源報文和碼序，實現應答器、碼序以及進路三者的動態關聯，最終生成可用于動態行車試驗的線路數據。與列控數據導入驗證系統接口的線路條件仿真軟件根據生成的線路數據，繪制站場線路圖，并依據運行場景實時給出動態行車條件。

以京滬高鐵線路常州北站X 口側線接車進路X-X3 為例，系統軟件選定X-X3 接車進路，依據《列控系統應答器應用原則》（TB/T3484—2017）對X 口進站信號機有源應答器BX-3 進行報文編制，其中鏈接信息、速度信息、坡度信息、軌道區段信息均按照常州北站進路數據表中描述的X-X3進路信息填寫，有源應答器報文中的［CTCS-2］臨時限速報文按照線路中無臨時限速時的線路最高速度填寫，滿足行車需求；軌道電路碼序按照碼序表形成各種場景下的碼序集合，由線路條件仿真軟件依據運行場景實時調取發送，無需錄入各種場景的腳本文件，大大提高了動態行車試驗的效率。

4 應用效果

上海電務段使用該系統經過數據導入、數據校核、數據生成后，完成了通滬線列控工程數據和應答器報文的校驗，并將生成的數據繪制出站場圖，使數據更加直觀，通滬線常熟通滬場站場圖見圖3。

使用數據導入驗證系統，有效地解決了目前因列控工程數據修改引起的數據校驗工作量大、靜態驗收階段無法跑車校驗的問題。

圖3 通滬線常熟通滬場站場圖

5 結束語

高鐵聯調聯試列控數據導入驗證系統對列控工程數據和無源應答器報文進行一致性校核，并生成線路數據，用于實現覆蓋運營全場景的列車動態仿真試驗，有效減少了測試工作量，極大地提高了工作效率。目前該系統運行穩定、人機界面友好、功能全面，能夠滿足電務人員對列控數據靜態、動態校核工作的需求。