基于最小系统的cbtc仿真测试平台

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1、专业知识分享版摘要论述如何提高基于通信的列车控制(CBTC)系统的开通进度和质量是需要研究的问题。提出一种基于最小系统的搭建CBTC仿真测试平台的方法，阐述确定最小系统的原理，并通过示例进行说明验证。基于该方法，成功完成北京地铁亦庄线的CBTC测试任务，介绍CBTC仿真测试平台的架构和功能。关键词城市轨道交通最小系统测试需求基于通信的列车控制仿真测试平台北京地铁亦庄线1研究背景随着通信技术、控制技术、计算机技术的迅速发展，城市轨道交通的信号制式也得到了很大的发展，CBTC技术(communicat

2、ion-basedtraincontrol，基于通信的列车控制)作为一种能够适应高速度、高密度的轨道交通发展要求的先进的信号制式，已经成为了当前城市轨道交通中的首选信号制式［1］。北京交通大学研发的CBTC系统虽然打破了国外的技术垄断，但如何提高开通质量和保证开通进度，是需要进一步研究的大问题。一般来讲，信号系统是轨道交通建设过程中的后期工程，如果能够在轨道交通建设的前期或中期启动相关CBTC系统功能测试，就可以大大缩短信号系统的建设周期。CBTC系统包括多个子系统，需要采用很多新技术，全部都进行

3、现场试验是不现实的，需要对各个子系统的功能进行验证，并确保系统集成后功能的完整性。在实验室搭建CBTC仿真测试平台，通过实验室仿真测试环境对即将上线运行的信号设备进行测试，对于缩短CBTC系统的建设周期、提高系统的安全性和可靠性是非常困难的，因为需要消耗巨大的人力、物力、财力，并且具有一定的安全隐患。因此，在实验室内搭建一套仿真测试平台来进行CBTC系统的测试验证是非常必要的。2最小系统原理和方法CBTC系统之所以处于轨道交通建设的后阶段，根本原因是因为硬件设施不到位，但是影响CBTC系统开通进度

4、和质量的却是其设备软件所实现的功能状况。最小系统的目的就是实现硬件最小化、功能最大化，同样在构建测试平台时，硬件会基于最小系统构建的测试平台，以尽可能低的成本(不仅包括设备成本，还包括时间成本)，达到较高的测试覆盖率。构建基于最小系统的测试平台主要有以下4步。1)确定测试需求。构建测试平台时，必须明确测试平台要完成的测试需求都有哪些(见图1)。测试需求应当根据被测对象的功能需求规范来完成，在完成测试需求时可以不对预期结果作要求，但是必须明确将来要进行的测试内容。2)根据测试需求确定设备需求。对于每

5、一条测试需求，应当明确所需要的测试环境是什么。例如，进行车载定位测试时对设备的要求与进行区域控制器移动授权测试时对设备的要求肯定是不一样的，因此必须明确每条测试需求所对应的设备需求。在填写时，可以参考表1的要求来填写。3)提取最小系统。最小系统原则上是要进行的所有测试需求的所要求设备的并集。从表1中可以看到:对于TR1，在测试时需要使用设备A和D;对于TR2，需要使用设备B和D。如果要进行TR1和TR2的测试，所构建的测试平台只需要包含设备使命：加速中国职业化进程专业知识分享版A、B、D。当然，在

6、某些特殊的情况下，如果构建实际设备的成本远高于在现场或者其他环境下进行测试的测试成本，则可以适当考虑将该部分测试需求从期望的测试需求中转换到其他环境下的测试需求中。4)构建与最小系统适配的仿真设备。在完成最小系统的模型后，必须保证最小系统与仿真设备间的接口都是真实的，这样才可以确保测试平台测试的正确性和可信性。在确定仿真模型时，可以采用模型抽象、模型表示、模型组织的思路，完成仿真模型的设计与实现(见图2)。3最小系统的应用对于分布式仿真测试平台，图3是一种典型的架构，其中实际设备作为被测对象。在构

7、建测试平台时，应当把被测对象做成最小系统，这对于缩减平台构建成本和提高测试效率是非常有帮助的。1)确定测试需求。车载控制器的功能主要有列车精确定位、监控列车速度、管理屏蔽门、管理折返、管理ZC切换等。2)根据测试需求确定设备需求。测试需求对应有设备需求，如表2所示。3)提取最小系统。从表2可以看出，如果要完成其中所列出的测试需求，最小系统只需要包含本端VOBC(车载控制器)、对端VOBC、查询应答器系统、无线DCS(数据通信系统)。4)构建与最小系统适配的仿真设备。由于VOBC与ZC(区域控制器)

8、、CI(计算机联锁)、速度传感器等均有直接接口，为了构建完整的VOBC测试平台，需要进行仿真ZC、仿真CI、仿真速度传感器的开发，并通过与实际设备的调试进行不断的优化。图4是实际应用的车载控制子系统的仿真测试平台。4亦庄线仿真测试平台亦庄线仿真测试平台是基于最小系统建立的综合仿真测试平台，提供了可视化的线路和列车运行环境，设定了与轨旁设备、车载设备以及地-车通信之间的透明接口，实现了对目前城市轨道交通领域中点式、连续式以及点-连式列车运行控制系统相关技术的仿真，同时能够完成列车运行