应答器验证工具的设计探讨

王 乐

《中国列车运行控制系统 (CTCS)技术规范总则》(科技运函 ［2004］14号)，指出了应答器在中国列车控制系统的作用:CTCS-1级，应答器完成列车运行安全监控;CTCS-2级，应答器向列车传输线路参数、临时限速、静态线路参数和绝对停车等信息;CTCS-3、4级，应答器同样向列车发送线路参数、临时限速等信息，只是在该技术标准条件下列车不对这些信息进行处理，应答器主要参与列车定位工作。

因此，应答器是既有线、客运专线和高速铁路中必不可少的设备，应答器设置的合理性、报文编制的规范性以及应答器报文的正确性，直接影响着列车的行车安全和运输效率。我国铁路线比较多，如果对每条线路都使用现场试验方式来检测应答器，不但试验周期长，而且消耗大量的人力、物力。因此，开发全自动化的应答器数据验证工具可以大大缩短试验周期，提高应答器报文的验证效率和智能化程度，同时，可以提高应答器报文的正确性和实际应用的安全性。

本文在分析应答器相关规范的基础上，提出了应答器数据所需验证的3个主要方面，包括应答器设置合理性、应答器报文规范性以及应答器报文正确性;同时，针对这些需验证的具体内容，使用Visual Studio 2005开发环境以及C#语言进行了3种不同方式的应答器数据验证工具的设计构思。

1 应答器验证内容分析

应答器数据包括应答器组的编号、位置、名称、功能以及应答器报文等内容，为了能够对这些数据进行完整的验证，提出了以下3个方面的验证方法。

1.应答器设置合理性验证。应答器的设置必须遵从有关应答器设置原则，只有首先实现设置合理性的验证，之后验证其报文数据才有意义。设置合理性验证包括应答器数量设置、应答器组内距离、应答器组距前方闭塞分区入口点距离、区间应答器组位置设置、等级转换应答器组位置关联设置，以及RBC切换应答器组位置等。这些验证内容的判定规则，依从铁道部颁布的应答器相关规范，以及实际线使用经验。

2.应答器报文规范性验证。应答器报文的编制包括帧标志、用户信息包和信息结束3部分。报文规范性的验证包括应答器报文总长度是否符合规则、应答器帧头中报文计数器的值是否符合规范、应答器报文中的相关变量值是否在规定的范围内，或者是否取值符合规范、应答器报文中的变量迭代是否符合规范等，这些规范性验证项可以全面检查相关变量的值是否与规范、规定一致。

3.应答器报文正确性验证。应答器报文内容的主要来源是实际工程数据表，这些数据表是新线建设及旧线改造后由设计院提供的。应答器报文正确性验证的主要内容是验证应答器报文是否与对应工程数据表内容一致。具体包括检查应答器报文类型、速度信息、坡度信息、链接距离是否与工程数据表中的一致等。通过检查应答器中实际填充的报文与工程数据表中的数据是否一致，可以提高应答器报文的正确性，从而大大减少运营故障的发生。

2 应答器验证工具的设计构思

应答器数据验证工具的数据来源包括二大部分:一部分数据是被验证对象，包括实际线路上所使用的无源应答器报文，因有源应答器报文是随机生成的，不必通过工具验证;另一部分是标准数据，也就是生成应答器报文所依据的各种工程线路数据。这些数据包括坡度等符合规范的工程数据表。应答器数据验证工具的总体设计如图1所示。

图1 应答器数据验证工具总体思路

从图1可知，应答器数据验证工具依据其所需实现的功能，可以分为5大主要模块。

1.应答器报文转换模块:主要负责将实际线使用的1023位应答器报文转化为开发人员容易读懂，而且程序能够方便处理的104字节实际报文。1023位的应答器报文是经过加扰，以及加入校验码等处理后的通信数据，因此，程序首先要对这些数据进行减扰以及校验处理，将其变成830位的实际报文;再经过逻辑处理，将其转化成容易处理的字节变量。

2.工程数据转换模块:主要是处理Excel格式的工程数据表，一方面将其数据转化后，再次存储在Access数据库或者SQL Server数据库中;另一方面，依据后面处理的需求，将这些数据进行逻辑处理。

3.应答器设置合理性验证模块:通过读取自定义数据库中的应答器位置以及应答器报文，逐个对应答器进行验证，如果正确，则继续验证后续的应答器;如果不正确，则停止验证，待操作人员处理后再次进行验证。

4.应答器报文规范性验证模块:通过读取应答器报文，逐个对应答器报文按照验证项要求进行逻辑判断或者其他形式验证。如果正确，则继续;如果不正确，则停止，待操作人员处理后再次进行验证。

5.应答器报文正确性验证模块:通过读取应答器报文和自定义数据库中的相关工程数据，逐个对应答器报文按照验证项要求进行逻辑判断或者其他形式验证。如果正确，则继续;如果不正确，则停止验证，待操作人员处理后再次进行验证。

3 应答器验证工具的设计探讨

应答器数据验证工具在设计时可分为5个模块，其中应答器报文转换以及工程数据转换模块主要实现数据的转化以及处理功能，实现读取外部数据、解析数据以及转化数据。由于不同厂家生成的应答器报文以及不同设计院提供的工程数据表，在形式和内容的具体实现方式上有一定的区别，因此，这2个模块可以根据不同厂家的数据进行针对性处理，但处理后的数据是统一的。具体处理设计思路如图2所示。

图2 应答器报文及工程数据转化模块设计思路

应答器设置合理性验证模块、应答器报文规范性验证模块以及应答器报文正确性验证确块的设计思路大致是一样的，如图3所示。

图3 应答器设置合理性验证模块设计思路

第1步，读取应答器编号和应答器字节类型的报文。

第2步，依据验证项，逐一对应答器报文进行逻辑判断和验证，如果验证通过，则进行下一项;否则跳出验证环节，通过界面给出错误提示，供操作人员进行及时检查和修改。

第3步，将验证过程产生的所有信息进行存储，便于对应答器相关数据进行版本跟踪和查看。

应答器数据验证工具可以结合Visual Studio的强大功能，设计出3种不同形式的验证工具，包括网页形式的验证方式、普通窗体形式的验证软件以及类似于手机等便携式设备的验证方式等。

4 总结

通过对现有应答器相关规范以及实际运用经验的分析和总结，提出了应答器数据验证的三大部分内容，并通过Visual Studio 2005等工具进行了相关设计探讨，为应答器数据验证工具应用于既有线以及客运专线提供了理论支持。该工具可对应答器报文起到提前把关的作用，提高了应答器报文的正确性和合理性。

［1］ 中华人民共和国铁道部.科技运函［2004］中国列车运行控制系统(CTCS)技术规范总则14号［S］.2004.

［2］ 中华人民共和国铁道部.科技运［2008］144号.CTCS-3级列控系统应答器应用原则(V2.0)［S］.2008.

［3］ 中华人民共和国铁道部.运基信号［2008］499号.列控系统工程数据表编制规定(V1.0)［S］.2008.

［4］ 赵俊伟，金雪军.计算机辅助验证正线应答器报文的系统设计［J］.铁道通信信号，2010，46(7):30-33.

［5］ 程亮.浅谈 CTCS-2列控系统正线应答器报文验证［J］.上海铁道科技，2008(4):95-97，39.