基于Excel VBA自動(dòng)生成高速鐵路列控系統(tǒng)動(dòng)態(tài)檢測(cè)序列的研究

程 遠(yuǎn) 陳 亮 馬 元

高速鐵路信號(hào)列控系統(tǒng)動(dòng)態(tài)檢測(cè)是高速鐵路聯(lián)調(diào)、聯(lián)試與動(dòng)態(tài)檢測(cè)過程中非常重要的環(huán)節(jié)。主要原理是從用戶角度出發(fā)，基于黑盒測(cè)試?yán)碚?，利用安裝有ATP的試驗(yàn)動(dòng)車，依據(jù)規(guī)范制定測(cè)試序列，再根據(jù)每一個(gè)測(cè)試序列中的場(chǎng)景進(jìn)行測(cè)試，通過在實(shí)際運(yùn)行的狀態(tài)下，觀察系統(tǒng)的輸入和輸出，對(duì)高速鐵路列控系統(tǒng)的功能正確性以及系統(tǒng)間的匹配性進(jìn)行測(cè)試及判斷。

在生成列控系統(tǒng)動(dòng)態(tài)檢測(cè)序列的進(jìn)路過程中，根據(jù)設(shè)計(jì)院提供的進(jìn)路信息表，應(yīng)用Excel VBA開發(fā)工具，實(shí)現(xiàn)了測(cè)試序列進(jìn)路的自動(dòng)生成，并用實(shí)例驗(yàn)證，能夠滿足測(cè)試序列的有效性和實(shí)時(shí)性。

1 傳統(tǒng)測(cè)試序列進(jìn)路的編制

在高速鐵路列控系統(tǒng)動(dòng)態(tài)檢測(cè)過程中，每一個(gè)待測(cè)車站的進(jìn)路要求全部覆蓋，區(qū)間的列控系統(tǒng)由于相對(duì)簡(jiǎn)單，僅包括上、下行線的正反向，因此主要的編制工作集中在每一個(gè)待測(cè)車站的序列進(jìn)路。

設(shè)計(jì)院會(huì)提供每一個(gè)車站的進(jìn)路信息表，編制測(cè)試序列進(jìn)路時(shí)，根據(jù)進(jìn)路信息表，將該車站全部待測(cè)進(jìn)路查找出來，并編制為總體序列表。

傳統(tǒng)的方法是人工查找。第一步，指定某一進(jìn)站信號(hào)機(jī)作為始端信號(hào)機(jī)，通過查詢車站進(jìn)路信息表，找到該進(jìn)站信號(hào)機(jī)對(duì)應(yīng)的所有接車進(jìn)路，以及所對(duì)應(yīng)的終端信號(hào)機(jī);第二步，把找到的接車進(jìn)路終端信號(hào)機(jī)作為始端信號(hào)機(jī)，將與之對(duì)應(yīng)的反向進(jìn)站信號(hào)機(jī)作為終端信號(hào)機(jī)，在進(jìn)路信息表中查詢所對(duì)應(yīng)的發(fā)車進(jìn)路;第三步，將前2步的接發(fā)車進(jìn)路串聯(lián)起來，如果在查找到的進(jìn)路中，接車進(jìn)路的終端信號(hào)機(jī)與發(fā)車進(jìn)路的始端信號(hào)機(jī)相同，那么一般情況下就可以排出通過進(jìn)路以及到開進(jìn)路，否則只有接車進(jìn)路。

以哈大高鐵鲅魚圈東站的進(jìn)路信息表為例，進(jìn)路信息表的始端信號(hào)機(jī)與終端信號(hào)機(jī)如表1所示。

通過表中描述可以看出，雖然上述過程并不復(fù)雜，但是一條高鐵或客專通常會(huì)包含幾個(gè)甚至十幾個(gè)車站，并且每個(gè)站場(chǎng)的大小不同，車站的進(jìn)路信息數(shù)據(jù)表也會(huì)不同。由此可見，傳統(tǒng)的人工方法在查找進(jìn)路時(shí)，會(huì)因?yàn)閿?shù)據(jù)量大而容易出錯(cuò)，很難保證車站進(jìn)路序列的完整性。并且隨著數(shù)據(jù)量的增加，傳統(tǒng)查找編制方法的時(shí)間會(huì)成倍地增加，很難滿足實(shí)際工作中要求的快速性。

2 基于Excel VBA開發(fā)工具編制序列進(jìn)路

Excel具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，由于設(shè)計(jì)院提供的進(jìn)路信息數(shù)據(jù)表同樣為Excel表格，其數(shù)據(jù)的輸入和輸出都在同一個(gè)環(huán)境下完成，且Excel可以直接引用單元格，因此大大增加了適用性。利用Excel VBA開發(fā)工具可以開發(fā)出具有針對(duì)性、完善功能性的程序，且相對(duì)傳統(tǒng)軟件，開發(fā)周期短的特點(diǎn)尤為突出。

2.1 數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

由于各個(gè)設(shè)計(jì)院提供的進(jìn)路信息數(shù)據(jù)表格式并不一致，因此首先需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

一部分是可以自動(dòng)處理的數(shù)據(jù)，如進(jìn)路信息數(shù)據(jù)表中，有很多單元格會(huì)有空格，而這些空格會(huì)導(dǎo)致在后續(xù)VBA開發(fā)程序運(yùn)行中干擾程序的判斷，因此需要將這些空格刪除。

還有一部分需要人工確認(rèn)的數(shù)據(jù)，如變更進(jìn)路在備注欄中會(huì)寫有“變更”，但是有些進(jìn)路信息數(shù)據(jù)表沒有寫明，就需要人工確認(rèn)并加入，主要是和設(shè)計(jì)院進(jìn)行確認(rèn)。這樣在計(jì)劃制作過程中，可以利用程序自動(dòng)識(shí)別出變更進(jìn)路。

程序運(yùn)行前，在Excel表指定的位置填入需要查找車站的進(jìn)站信號(hào)機(jī)與反向進(jìn)站信號(hào)機(jī)名稱，并寫明方向，如下行正向、下行反向、上行正向、上行反向等。

2.2 模塊設(shè)計(jì)

通過Excel VBA開發(fā)工具，開發(fā)制作了6個(gè)模塊，分別是：選擇車站、查找序列、合并單元格、清空車站、對(duì)應(yīng)屏幕清空以及一鍵清空等。

1.選擇車站模塊。通過該模塊可以在Windows環(huán)境下查找車站，并可以選擇一個(gè)或多個(gè)車站進(jìn)路信息數(shù)據(jù)表，直接導(dǎo)入到Excel表中，成為一個(gè)新頁，并將名稱改為進(jìn)路信息表提供的車站名。

2.查找序列模塊。通過事先指定的始、終端信號(hào)機(jī)，VBA程序可以查找出所有的序列進(jìn)路，并排列輸出在Excel表中。一個(gè)序列用4個(gè)單元格表示，每一個(gè)序列占一行，第1個(gè)單元為始端信號(hào)機(jī)，第2個(gè)單元為股道號(hào)，第3個(gè)單元格為接車方式 (通過、到開、接車、發(fā)車)，第4個(gè)單元為終端信號(hào)機(jī)。因?yàn)檎€的測(cè)試序列較為特殊，輸出時(shí)可用顏色標(biāo)出區(qū)分出來。

3.合并單元格模塊。主要將4個(gè)單元格的序列轉(zhuǎn)換為1個(gè)單元格描述，同時(shí)轉(zhuǎn)換為運(yùn)輸語言。通過這樣的轉(zhuǎn)換，編制出來的序列可以用于和路局運(yùn)輸部門進(jìn)行直接溝通和交流。

4.清空車站模塊。用于將已經(jīng)導(dǎo)入的車站一起刪除，節(jié)省手動(dòng)刪除的時(shí)間。

5.對(duì)應(yīng)清屏模塊 (查找序列、合并單元格對(duì)應(yīng)清屏)。主要用于將原有已經(jīng)輸出的內(nèi)容刪除，避免下次編制序列進(jìn)路時(shí)，有多余或者重復(fù)的序列。

6.一鍵清空模塊。對(duì)應(yīng)清屏和清空車站2個(gè)模塊的集合，可以一次性將車站和已經(jīng)查找出來的序列刪除。

2.3 有效性以及實(shí)時(shí)性驗(yàn)證

以編制哈大高鐵4股道的鲅魚圈東站和12股道的長春西站測(cè)試序列為例，分別采用人工傳統(tǒng)方法和利用自動(dòng)生成測(cè)試序列程序進(jìn)行查找，通過查找時(shí)間來驗(yàn)證自動(dòng)生成測(cè)試序列程序的有效性以及實(shí)時(shí)性。

1.采用人工查找方法查找鲅魚圈東站的測(cè)試序列。先從鲅魚圈東站的進(jìn)路信息表中，分別找到X/SN、XN/S、SN/X以及S/XN作為始、終端信號(hào)機(jī)的所有接發(fā)車進(jìn)路，再將這些進(jìn)路進(jìn)行排列組合，從而找出測(cè)試序列并且排列出來。共找到24個(gè)測(cè)試序列，所需要的時(shí)間為10 min左右。

2.采用VBA程序查找鲅魚圈東站的測(cè)試序列。打開 Excel表格，輸入 X/SN、XN/S、SN/X以及S/XN 4對(duì)信號(hào)機(jī)，導(dǎo)入哈大高鐵鲅魚圈站的進(jìn)路信息表，查找序列，測(cè)試序列結(jié)果如表2所示。

表2 采用VBA程序查找結(jié)果

程序運(yùn)行采用配置為Intel酷睿i5 2.3 GHz CPU、2GB內(nèi)存的筆記本電腦，運(yùn)行1000次，取運(yùn)行時(shí)間的平均值為0.1094 s。查找出來的測(cè)試序列與人工查找出的序列進(jìn)行核對(duì)，完整、無遺漏、無冗余。從打開Excel表格開始到利用VBA程序查找出所有序列，所用的時(shí)間僅為2 min左右。

長春西站共有12條股道，通過人工查找的方法，將X/SF、XF/S、SF/X以及S/XF分別作為始終端信號(hào)機(jī)，按照和查找鲅魚圈東站同樣的方法，一共找到了128條測(cè)試序列，但需要的時(shí)間大概為1 h;而利用VBA程序進(jìn)行查找，查找的結(jié)果與人工查找的結(jié)果一致，所用的時(shí)間僅為2 min左右。

由此，進(jìn)一步驗(yàn)證了VBA程序能夠很好地滿足查找進(jìn)路信息表的有效性以及實(shí)時(shí)性。

3 結(jié)束語

自動(dòng)生成測(cè)試序列的查找程序研究，在實(shí)際的高速鐵路列控系統(tǒng)測(cè)試工作中，不僅大大提高了測(cè)試的效率，為測(cè)試人員帶來方便，而且減小了人工查找出現(xiàn)錯(cuò)誤的可能性。目前，編制序列的VBA程序可以很好地完成車站測(cè)試序列的查找功能。此外，還需要進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)將實(shí)際試驗(yàn)過程中，計(jì)劃安排的測(cè)試序列與VBA程序查找出的序列進(jìn)行核對(duì)，保證試驗(yàn)過程中的序列具有完整性、不遺漏。

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