区间信号系统测试平台开发

【摘要】

介绍了铁路区间信号系统测试评估平台的研制背景，给出平台的硬件分布式系统和软件系统结构。简要介绍了平台软件系统各个子系统的功能。阐述了平台专用数据库的设计过程。

【关键词】

区间信号；数据库设计

铁路区间信号系统是安全性苛求系统。在区间安全性控制和防护设备的研制、生产、使用过程中，运用现代技术手段对设备的可靠性和安全性进行科学、高效、全面、按标准的检测，以取代目前国内主要依靠专家经验进行的手工测试和实际线路试运行的非完善的方法，是十分迫切和必需的。

1.区间信号系统测试平台的结构

铁路区间信号系统测试评估平台（以下简称平台）硬件采用分布式结构，如图1所示。平台由主控机、数据库机和仿真机组成。被测系统通过网络与平台互联。网络通信采用TCP/IP协议。

平台软件系统结构框图如图2所示。其中：主控及测试案例自动生成子系统一方面向仿真子系统发送区间状态的仿真设置命令，另一方面动态监控现场信号状态等，实现测试案例的动态扩展和连续加载、测试结果的动态判定，并将测试结果存入数据。

传输信道仿真及区间现场仿真子系统为被测系统提供了一个模拟的传输仿真及现场环境。数据采集与处理子系统在被测系统与仿真信道之间进行数据处理及转换。测试用基础数据生成子系统通过读取区间拓扑数据文件，生成区间测试用基础数据。专用数据库子系统负责存储各种测试用基础数据和测试结果。

2.平台专用数据库设计

平台的数据库不仅是一般意义上的数据库应用，它还负责协调各个子系统之间的数据联系。平台数据的类型与结构在一定程度上反映了整个平台的测试水平。基于对平台数据以及平台分布式结构的考虑，经过深入的比较，选择SQL Server 作为平台的数据库开发工具。数据库设计一般分为四步：需求分析、概念设计、逻辑设计和物理设计。应用数据库设计理论，平台专用数据库设计的具体步骤如图3所示。

2.1需求分析

平台的数据按其对时效性的不同要求可以分为动态数据和静态数据两大类。动态数据是指具有严格时效性的数据，并且随着时间推移而动态刷新；静态数据则指相对稳定，不随时间变化的数据。

2.1.1动态数据及其传输

测试结果信息。平台的测试结果记录是一种比较特殊的动态数据，包括经信道传输前后的实时电信号（数据）。它们是评价被测系统的重要依据，必须完整、正确地记录。

动态数据传输首先必须满足实时性要求，当不能及时传送时，根据数据特性的不同，或丢弃，或重发。例如被测系统发送的数据如不能及时传送，或数据有误，则该数据必须丢弃。主控机发给仿真子系统的故障及干扰仿真命令、列车运行仿真命令，在网络传输出现差错的情况下，为了确保命令被正确执行，必须重发。

2.1.2静态数据及其复制

生成和校验正确后的静态数据，在平台对被测系统进行测试的过程中不再变化，具有相对的稳定性。同样需要对静态数据进行存储、查询、校验和修改等操作。

区间现场拓扑数据。包括闭塞分区、发送端、接收端的位置和相互关系。这种描述有两方面用途，一方面用于现场仿真的动态显示，另一方面是作为测试用基础数据生成的原始依据。静态数据的复制是通过开放式数据库互连（ODBC）机制实现的。

2.2概念设计

在数据库设计中，笔者使用实体-联系（ER）模型作为概念设计的工具，得到概念设计的E-R图。E-R图由实体、联系和属性3个基本成分组成。测试用基础数据所处理的基本实体是城市轨道交通区间的信号设备：接收端、发送端、闭塞分区；设备之间的关系也就是最直接的实体间联系。通过E-R图，可以十分清楚地描述测试用基础数据的结构。图4为列车运行线路数据的E-R图。

2.3物理设计

物理设计要根据具体的数据库管理系统（DBMS）和相应的操作系统、计算机硬件所能支持的存储结构、存取方法以及资源来进行设计。SQL Server 提供索引或表键机制来帮助SQL Server 优化对查询的响应。在测试平台上，对结果数据的查询，是将记录计数号与测试项目的组合作为索引。这是因为大多数的查询都要直接或间接地将该两项作为SQL语句中WHERE子句后的首列。

3.结语

建立在SQL Server上的平台专用数据库要兼顾通用数据库的设计要求和区间测试平台的特殊性。只有综合考虑这两方面的因素，才能使专用数据库既高效又安全。当然，随着平台水平的不断提高，专用数据库的功能必将随之扩展，日趋完善。

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