一種縮短列車控制仿真系統(tǒng)應(yīng)答器發(fā)送延時(shí)的方法

柯長博，薛仁溥，楊 凱

（湖南中車時(shí)代通信信號有限公司 北京分公司， 北京 100070）

0 引言

應(yīng)答器是一種利用電磁耦合原理的高速點(diǎn)式數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備，其向列車自動防護(hù)(automatic train protection,ATP)系統(tǒng)提供精確位置、線路數(shù)據(jù)等信息。2004年，國內(nèi)開始引進(jìn)法國阿爾斯通公司、德國西門子公司的歐標(biāo)應(yīng)答器系統(tǒng)；目前，參考并吸收了相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的歐標(biāo)應(yīng)答器已實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化生產(chǎn)[1-2]。歐標(biāo)應(yīng)答器以其技術(shù)成熟、可靠、安全的特點(diǎn)，在列車運(yùn)行控制系統(tǒng)中的應(yīng)用越來越普遍，已成為高鐵列車、城際列車和地鐵車輛中各種主流制式列車運(yùn)行控制系統(tǒng)的重要組成部分[3-5]。

在列車控制仿真測試領(lǐng)域，特別是集成測試和車載專項(xiàng)測試中，車載設(shè)備的應(yīng)答器接口適配方案是一個(gè)必備的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[6-8]。但是應(yīng)答器接口與車載設(shè)備的其他接口不同，應(yīng)答器接口涉及ATP的精確定位和各種線路數(shù)據(jù)的獲取，對實(shí)時(shí)性有較高的要求。如果仿真系統(tǒng)引入的延時(shí)過大，會導(dǎo)致ATP系統(tǒng)接收應(yīng)答器報(bào)文失敗。因此，提高仿真系統(tǒng)應(yīng)答器報(bào)文的發(fā)送時(shí)間精度是一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)，既有文獻(xiàn)中也給出了一些解決方法。文獻(xiàn)[9]為ATP接口平臺選用了實(shí)時(shí)Linux操作系統(tǒng)Xenomai，將應(yīng)答器報(bào)文發(fā)送環(huán)節(jié)的時(shí)間精度控制在10 ms。文獻(xiàn)[10]采用較小的周期判斷應(yīng)答器報(bào)文激活時(shí)機(jī)，縮短了搜索環(huán)節(jié)的延時(shí)。文獻(xiàn)[11]在應(yīng)答器搜索環(huán)節(jié)采用了預(yù)先遞推計(jì)算的方法，一定程度上減小了查找定位應(yīng)答器的時(shí)間誤差。

應(yīng)答器發(fā)送時(shí)間精度受搜索、傳輸和發(fā)送等各個(gè)環(huán)節(jié)影響，每個(gè)環(huán)節(jié)都可能引入延時(shí)。僅針對單一環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化，無法滿足應(yīng)答器發(fā)送的時(shí)間精度要求，仍可能出現(xiàn)仿真系統(tǒng)大體可用，但應(yīng)答器小概率丟失的問題，且丟失概率隨著仿真規(guī)模和列車速度的增大而增大。為了全面提高應(yīng)答器發(fā)送時(shí)間精度，解決由仿真系統(tǒng)引入的應(yīng)答器丟失問題，實(shí)現(xiàn)全線、全景、全速的車地協(xié)同仿真，本文對應(yīng)答器發(fā)送的完整流程進(jìn)行分析，針對每個(gè)環(huán)節(jié)分別進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，縮短了仿真系統(tǒng)在非實(shí)時(shí)的Windows操作系統(tǒng)下的應(yīng)答器發(fā)送延時(shí)。

1 應(yīng)答器應(yīng)用背景

1.1 工作流程分析

應(yīng)答器為車載設(shè)備提供精確定位、各種線路數(shù)據(jù)、臨時(shí)限速及點(diǎn)式控制級下的移動授權(quán)等信息。應(yīng)答器系統(tǒng)原理如圖1所示。

圖1 應(yīng)答器系統(tǒng)原理圖Fig. 1 Schematic diagram of balise system

真實(shí)環(huán)境下應(yīng)答器系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方式是車載設(shè)備持續(xù)向地面發(fā)送能量信號，一旦應(yīng)答器進(jìn)入輻射范圍（半徑典型值為1 m），即被能量信號激活進(jìn)入工作狀態(tài)，向車載設(shè)備循環(huán)發(fā)送1 023位傳輸報(bào)文，直至能量信號消失[2]。緊湊型天線裝置（compact antenna unit, CAU）將報(bào)文信息傳送給應(yīng)答器傳輸模塊（balise transfer module,BTM），BTM解碼得到830位用戶報(bào)文，并在完全經(jīng)過應(yīng)答器后取信號包絡(luò)中心點(diǎn)對應(yīng)的時(shí)間作為接收時(shí)間戳發(fā)送至車載主機(jī)（european vital computer, EVC）；EVC通過推算該時(shí)間戳對應(yīng)的歷史位置，得到精確應(yīng)答器位置。

真實(shí)環(huán)境下應(yīng)答器丟失主要分為4種情況：

（1）現(xiàn)場應(yīng)答器故障或電磁干擾導(dǎo)致BTM解碼失敗。該情況與仿真系統(tǒng)的應(yīng)答器發(fā)送延時(shí)無關(guān)，且在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下不會出現(xiàn)，但需要仿真測試界面提供主動設(shè)置應(yīng)答器故障或BTM故障的接口以模擬現(xiàn)場故障。

（2）ATP接收到了應(yīng)答器報(bào)文幀，但已超時(shí)或者由接收時(shí)間戳推算的歷史位置已丟棄。此時(shí)需要根據(jù)BTM平均處理延時(shí)、ATP接收速度傳感器數(shù)據(jù)平均延時(shí)等精確調(diào)整車載參數(shù)，屬于車載軟硬件調(diào)試的范疇，與仿真系統(tǒng)的應(yīng)答器發(fā)送延時(shí)無關(guān)。

（3）接收組內(nèi)應(yīng)答器出窗。歐標(biāo)[12]規(guī)定同一組內(nèi)的相鄰應(yīng)答器接收位置之間的距離不超過12 m。在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下，由于組內(nèi)相鄰應(yīng)答器間隔為5 m，且通過數(shù)據(jù)配置，不存在安裝偏差，因此ATP能容忍的由仿真系統(tǒng)引入的誤差不大于7 m。

（4）接收鏈接應(yīng)答器出窗。當(dāng)前一組應(yīng)答器報(bào)文內(nèi)有[ETCS-5]鏈接信息包[13]時(shí)，ATP從中得到下一組或幾組應(yīng)答器的期望位置和安裝偏差。ATP容忍的位置誤差由應(yīng)答器安裝偏差和測速測距綜合測量誤差兩部分組成。前者從[ETCS-5]的Q_LINKACC字段中獲取[13]，取值范圍為0～63 m，國內(nèi)典型取值為5 m；后者歐標(biāo)[14]規(guī)定不大于（5+5%S）（單位：m），國標(biāo)[15]規(guī)定不大于（0+2%S）（單位：m），其中S為列車距上一個(gè)參考點(diǎn)的測量距離。在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下，應(yīng)答器位置由于是通過數(shù)據(jù)配置的，不存在安裝偏差，仿真系統(tǒng)能夠利用該5 m應(yīng)答器安裝偏差；而車載實(shí)物的測距誤差不會太小，可能接近2%S，因此仿真系統(tǒng)只能有限利用該誤差。

1.2 仿真指標(biāo)分析

考慮到BTM和EVC處理應(yīng)答器報(bào)文的時(shí)間是一個(gè)范圍值，ATP內(nèi)部僅能設(shè)置一個(gè)固定值來校正，不可避免地占用ATP容忍的位置誤差，因此綜合應(yīng)答器丟失情況（3）和（4），在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下，可以認(rèn)為ATP能夠容忍的仿真系統(tǒng)引入的應(yīng)答器位置誤差不超過5 m。

由1.1節(jié)分析可知，雖然ATP容忍的位置誤差是個(gè)距離值，但仿真系統(tǒng)引入的誤差是通過BTM接收時(shí)間戳間接轉(zhuǎn)換為應(yīng)答器位置的，是一個(gè)時(shí)間值，且列車速度越快，能夠容忍的延時(shí)越小。對于已開通的基于通信的列車自動控制(communication based train control,CBTC)系統(tǒng)，線路最大允許速度典型值為120 km/h，則5 m應(yīng)答器位置誤差對應(yīng)的延時(shí)為150 ms；對于高鐵CTCS-3，最大允許速度為350 km/h，而仿真系統(tǒng)應(yīng)支持該速度至400 km/h，則5 m應(yīng)答器位置誤差對應(yīng)的延時(shí)僅為45 ms。

可見，在高鐵列控系統(tǒng)測試中，對于仿真系統(tǒng)引入的應(yīng)答器發(fā)送延時(shí)的要求是很苛刻的，一旦超標(biāo)，則會導(dǎo)致一定概率下ATP接收應(yīng)答器出窗。同時(shí)，對于國內(nèi)信號供應(yīng)商而言，實(shí)驗(yàn)室環(huán)境除了承擔(dān)測試任務(wù)之外，還需要承擔(dān)大量對外演示任務(wù)，演示時(shí)往往要求全速行駛，演示效果的好壞可能直接影響業(yè)主對列控產(chǎn)品的選擇。因此，最大限度地縮短仿真系統(tǒng)引入的延時(shí)，提高應(yīng)答器發(fā)送精度，從而提升系統(tǒng)測試和演示的穩(wěn)定性，具有很現(xiàn)實(shí)的意義。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

以線路級的集成測試仿真系統(tǒng)為例，對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和各個(gè)模塊的功能進(jìn)行描述。仿真系統(tǒng)主要包括：地理線路模型、動力學(xué)模型、列車模型和車載接口單元，如圖2所示。

圖2 集成測試仿真系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖Fig. 2 Structure of the integrated test simulation system

動力學(xué)模型以一定的時(shí)間周期（典型值為100 ms），根據(jù)牽引制動擋位和方向擋位，計(jì)算出本周期的加速度；根據(jù)存儲的上一周期的速度，計(jì)算出本周期的速度和步進(jìn)位移；為了防止丟包，可同時(shí)維護(hù)累計(jì)位移和累行距離，將加速度、速度和步進(jìn)位移信息分別發(fā)送給車載接口單元A、車載接口單元B和地理線路模型。

列車模型是列車車輛在仿真系統(tǒng)中的邏輯對象，用于存儲列車狀態(tài)信息，集中管理動力學(xué)模型、駕駛臺模型和擋位模型等各個(gè)內(nèi)部模塊，提供統(tǒng)一的對外通信接口。

地理線路模型是對地理空間的模擬，其存儲了線路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、全體列車位置和全體軌旁設(shè)備狀態(tài)信息，其中全體軌旁設(shè)備狀態(tài)信息包括：應(yīng)答器位置和報(bào)文、道岔開向狀態(tài)信息等。地理線路模型從地面設(shè)備獲取最新的應(yīng)答器報(bào)文和道岔開向狀態(tài)信息，并從動力學(xué)模型獲取列車步進(jìn)位移，更新列車位置。

車載接口單元僅與列車模型通信，獲取來自地理線路模型的應(yīng)答器報(bào)文，發(fā)送至ATP。ATP實(shí)物對應(yīng)硬件版接口單元，ATP模型對應(yīng)軟件版接口單元[6]。車載接口單元與ATP主要有3種連接方式：（1） 在CAU天線下方放置測試專用的可變應(yīng)答器，車載接口單元更新其中的報(bào)文；（2） 利用BTM專用的調(diào)試接口，直接發(fā)送報(bào)文至BTM；（3） 車載接口單元替代BTM，直接發(fā)送報(bào)文至車載總線。本文中的方法支持其中任意一種連接方式。

3 優(yōu)化方法的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1 總體設(shè)計(jì)

未經(jīng)優(yōu)化的處理流程為：地理線路模型周期性地接收到步進(jìn)位移時(shí)，更新列車位置；地理線路模型將本周期CAU天線輻射范圍內(nèi)的應(yīng)答器報(bào)文發(fā)送至列車模型，再由列車模型轉(zhuǎn)發(fā)至車載接口單元；車載接口單元接收到應(yīng)答器報(bào)文后，立即發(fā)送至ATP。

上述處理流程具有如下弊端：

（1）在應(yīng)答器搜索環(huán)節(jié)，地理線路模型的搜索周期受動力學(xué)模型驅(qū)動，會直接轉(zhuǎn)換為發(fā)送延時(shí)，如果采用較小的周期同時(shí)創(chuàng)建多車時(shí)，地理線路模型又會成為性能瓶頸。

（2）在應(yīng)答器傳輸環(huán)節(jié)，應(yīng)答器報(bào)文從地理線路模型被發(fā)送至車載接口單元的過程中，受操作系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度、網(wǎng)絡(luò)傳輸延時(shí)等因素影響，會引入隨機(jī)延時(shí)。

（3） 在應(yīng)答器發(fā)送環(huán)節(jié)，車載接口單元為被動響應(yīng)，而速度傳感器接口由車載接口單元主動適配，雖然都源自動力學(xué)模型周期驅(qū)動，但會產(chǎn)生同源不同步的情況，在ATP推算應(yīng)答器歷史位置時(shí)會引入隨機(jī)延時(shí)。

為了盡可能減少仿真系統(tǒng)引入的延時(shí)，需要對應(yīng)答器發(fā)送的完整流程進(jìn)行精細(xì)化設(shè)計(jì)和統(tǒng)籌優(yōu)化。為此，本文提出如下處理流程：地理線路模型周期性地接收到步進(jìn)位移時(shí)，搜索列車前方一定距離內(nèi)的應(yīng)答器列表并將其預(yù)發(fā)至列車模型，由列車模型轉(zhuǎn)發(fā)至車載接口單元；車載接口單元接收到應(yīng)答器信息后，維護(hù)預(yù)加載應(yīng)答器列表；車載接口單元以自定義周期對預(yù)加載應(yīng)答器列表進(jìn)行搜索，將CAU天線輻射范圍內(nèi)的應(yīng)答器報(bào)文發(fā)送至ATP。

本流程的特點(diǎn)在于：地理線路模型提前搜索了預(yù)加載應(yīng)答器列表，并預(yù)發(fā)至車載接口單元，完全避免了這兩個(gè)環(huán)節(jié)產(chǎn)生的延時(shí)；地理線路模型可以采用較大周期，保證應(yīng)答器提前發(fā)送至車載接口單元即可；車載接口單元僅需搜索預(yù)加載列表中的少量應(yīng)答器，能采用自定義的較小周期，也能與速度傳感器接口同步。

3.2 應(yīng)答器搜索方法

既有方法中普遍需要遍歷全體應(yīng)答器，計(jì)算量隨著列車和應(yīng)答器數(shù)目的增加而顯著增加，也就意味著需要限制列車數(shù)目或仿真線路規(guī)模，有較大的局限性。

本文中的地理線路模型存儲了全線軌道區(qū)段長度和拓?fù)溥B接關(guān)系，僅搜索列車運(yùn)行前方一定范圍內(nèi)的應(yīng)答器，提前預(yù)發(fā)至車載接口單元存儲，從而地理線路模型和車載接口單元的計(jì)算量均與線路規(guī)模無關(guān)。此外，地理線路模型的搜索周期也無須太精確，宜選用動力學(xué)模型周期的整數(shù)倍，即接收到一次或多次步進(jìn)位移后觸發(fā)一次搜索，以免額外創(chuàng)建定時(shí)器。

在搜索范圍的確定上，文獻(xiàn)[7]提出了搜索列車前方一個(gè)軌道區(qū)段的方案。然而對于高鐵線路而言，雖然區(qū)間區(qū)段長度普遍在900 m左右，但站內(nèi)區(qū)段長度差別很大，甚至存在0或1 m的虛擬區(qū)段，可能會出現(xiàn)來不及預(yù)發(fā)至車載接口單元的情況，這將導(dǎo)致應(yīng)答器丟失?？梢娝阉鞣秶鷳?yīng)該是一個(gè)距離值D1，應(yīng)由地理線路模型的搜索周期和列車最大允許速度的乘積決定；考慮到周期的波動或丟包情況，因此搜索范圍應(yīng)多覆蓋幾個(gè)周期。

如果精確搜索D1范圍內(nèi)的應(yīng)答器，會產(chǎn)生較大的計(jì)算量，同時(shí)導(dǎo)致搜索到的應(yīng)答器頻繁變化。更合理的方法是以軌道區(qū)段為單位搜索，前方能夠覆蓋D1范圍的一段或多段軌道區(qū)段上的全部應(yīng)答器。

需要注意的是，CAU天線與車頭有3 m左右的距離，搜索的起點(diǎn)應(yīng)為CAU天線的位置；列車首尾兩端的CAU天線位置應(yīng)分別獨(dú)立維護(hù)，并分別獨(dú)立搜索前方應(yīng)答器。

3.3 應(yīng)答器傳輸方法

地理線路模型搜索到的應(yīng)答器組成了預(yù)加載應(yīng)答器列表，通過列車模型轉(zhuǎn)發(fā)至對應(yīng)端的車載接口單元，大部分情況下列表內(nèi)的應(yīng)答器數(shù)量不超過6個(gè)。列表內(nèi)的應(yīng)答器信息包括：應(yīng)答器ID、應(yīng)答器位置和應(yīng)答器報(bào)文。應(yīng)答器ID用于刪除或更新應(yīng)答器信息；應(yīng)答器位置用于應(yīng)答器激活時(shí)機(jī)判斷，即是否進(jìn)入CAU天線的輻射范圍；應(yīng)答器報(bào)文用于應(yīng)答器激活時(shí)發(fā)送至ATP。其中，應(yīng)答器位置p采用相對位置，計(jì)算公式為

式中：d為列車?yán)坌芯嚯x；o為應(yīng)答器距CAU天線當(dāng)前位置的距離。

累行距離的應(yīng)用將車載接口單元發(fā)送環(huán)節(jié)的搜索簡化為了一維標(biāo)量運(yùn)算，無須關(guān)心軌道區(qū)段長度、道岔開向和行駛方向等信息。然而，由于行駛方向改變時(shí)測試人員無法精確獲取累行距離，因此當(dāng)采用測試腳本控制時(shí)，應(yīng)答器位置P應(yīng)采用絕對位置，由測試腳本直接給出，相應(yīng)的車載接口單元內(nèi)的標(biāo)量運(yùn)算也應(yīng)變?yōu)槭噶窟\(yùn)算。

如果網(wǎng)絡(luò)條件穩(wěn)定，宜采取初始全體、變化發(fā)送的機(jī)制，以便減小通信數(shù)據(jù)量和車載接口單元的計(jì)算量。地理線路模型應(yīng)存儲上一周期的預(yù)加載應(yīng)答器列表并與本周期的進(jìn)行比較，僅發(fā)送變化的應(yīng)答器信息。除了列車步進(jìn)位移推進(jìn)搜索到新的應(yīng)答器之外，設(shè)置應(yīng)答器故障、移動應(yīng)答器位置、修改應(yīng)答器報(bào)文、前方道岔開向/進(jìn)路變化、行駛方向變化等均會觸發(fā)應(yīng)答器信息的刪除或更新，從而支持各種應(yīng)用場景。

3.4 應(yīng)答器發(fā)送方法

作為車載設(shè)備的連接終端，由車載接口單元執(zhí)行應(yīng)答器激活時(shí)機(jī)的判斷，這能夠避免傳輸延時(shí)?？紤]到判斷周期會直接轉(zhuǎn)換為發(fā)送延時(shí)，應(yīng)盡量減小判斷周期（不宜超過10 ms）。然而，傳統(tǒng)方法往往直接使用動力學(xué)模型的計(jì)算周期作為判斷周期，如果動力學(xué)模型的計(jì)算周期T1隨判斷周期減小，勢必影響到列車模型、地理線路模型等各個(gè)模塊，大大提高了對硬件性能的要求，同時(shí)也增大了仿真系統(tǒng)各個(gè)模塊之間的耦合度。

合理的方法是：車載接口單元采用自定義周期T2，根據(jù)最近一次動力學(xué)模型更新的加速度a，自行計(jì)算當(dāng)前速度v2和步進(jìn)位移Δs2，從而更新累計(jì)位移s和累行距離d，用于更新向速度傳感器發(fā)送的速度脈沖和應(yīng)答器激活時(shí)機(jī)判斷。當(dāng)前時(shí)間t1與上次更新時(shí)間t0的間隔為Δt，計(jì)算周期數(shù)用n表示，則計(jì)算公式為

當(dāng)動力學(xué)模型再次發(fā)來動力學(xué)參數(shù)消息時(shí)，應(yīng)以動力學(xué)模型最新發(fā)來的加速度a、速度v1和步進(jìn)位移Δs1為基準(zhǔn)來更新當(dāng)前速度v2、累計(jì)位移s和累行距離d，同時(shí)將s和d分別存儲為當(dāng)前更新的累計(jì)位移s1和累行距離d1用于下次計(jì)算：

具體執(zhí)行激活時(shí)機(jī)判斷時(shí)，應(yīng)考慮CAU天線輻射范圍，將其轉(zhuǎn)換為應(yīng)答器激活范圍R參與計(jì)算。當(dāng)Δs2與R有重疊時(shí)，應(yīng)答器被激活成功，發(fā)送應(yīng)答器報(bào)文，如圖3所示；當(dāng)Δs2與R不再重疊時(shí)，系統(tǒng)自動將應(yīng)答器信息從預(yù)加載列表中刪除。

圖3 應(yīng)答器激活示意圖Fig. 3 Schematic diagram of balise activation

程序?qū)崿F(xiàn)時(shí)設(shè)置兩個(gè)獨(dú)立線程，流程如圖4所示。其中，線程1為消息驅(qū)動，接收和處理列車模型的動力學(xué)參數(shù)消息和應(yīng)答器信息消息；線程2執(zhí)行應(yīng)答器激活時(shí)機(jī)判斷和應(yīng)答器報(bào)文發(fā)送。

圖4 應(yīng)答器激活時(shí)機(jī)判斷流程圖Fig. 4 Flow chart of balise activation moment judgement

3.5 自適應(yīng)時(shí)間間隔調(diào)整方法

為了支持多車同時(shí)仿真，節(jié)約有限的硬件資源，通常會在一臺物理主機(jī)上同時(shí)創(chuàng)建多個(gè)車載接口單元和ATP模型進(jìn)程。如果T2設(shè)置得過小，則會增大CPU占用率，導(dǎo)致進(jìn)程間頻繁的任務(wù)調(diào)度，額外引入延時(shí)。

T2可以不采用固定周期，而采用動態(tài)計(jì)算的時(shí)間間隔。當(dāng)CAU天線遠(yuǎn)離應(yīng)答器時(shí)，T2可以延長，減小CPU占用率；當(dāng)CAU天線接近應(yīng)答器時(shí)，T2可以縮短，減小發(fā)送延時(shí)?；诖?，提出如下自適應(yīng)方法：車載接口單元根據(jù)最接近的應(yīng)答器距離D2以及當(dāng)前速度和最大加速度（例如：1.5 m/s2）估算最小應(yīng)答器激活時(shí)間間隔T3，進(jìn)而采用查表法得到時(shí)間間隔T2。時(shí)間間隔查詢表的一種取值示例如表1所示。

表1 時(shí)間間隔查詢表Tab. 1 Query table of time interval

由于Windows操作系統(tǒng)為非實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，不能直接采用普通定時(shí)器，因此T2的控制應(yīng)采用高精度延時(shí)函數(shù)，如timeGetTime函數(shù)。

4 結(jié)語

本文對列控仿真系統(tǒng)應(yīng)答器報(bào)文發(fā)送至ATP的完整流程進(jìn)行了全面分析，針對搜索、傳輸和發(fā)送等各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行了統(tǒng)籌優(yōu)化，提出了一種減小仿真系統(tǒng)引入延時(shí)的方法。該方法直接避免了搜索和傳輸環(huán)節(jié)的延時(shí)，延時(shí)僅由發(fā)送環(huán)節(jié)決定；提出了精確控制發(fā)送環(huán)節(jié)判斷周期的算法，從而減小發(fā)送環(huán)節(jié)延時(shí)；減少各個(gè)環(huán)節(jié)計(jì)算量，避免計(jì)算量隨著仿真線路規(guī)模增加而增大，從而支持線路級大規(guī)模仿真；同時(shí)，本方法也能夠支持設(shè)置應(yīng)答器故障、移動應(yīng)答器位置、修改應(yīng)答器報(bào)文等各種應(yīng)用場景。

在長期的實(shí)踐中，該方法得以逐漸完善，已被廣泛應(yīng)用于高鐵和地鐵的列控系統(tǒng)集成測試和車載專項(xiàng)測試，支持了全線、全景、全速的車地協(xié)同仿真。以ETCS列控系統(tǒng)為例，整個(gè)項(xiàng)目研發(fā)期間，進(jìn)行車載專項(xiàng)測試140余輪，累計(jì)執(zhí)行測試腳本超過20萬個(gè)，進(jìn)行集成測試3輪，同時(shí)承擔(dān)了多次拉通測試和對外演示；在此期間，從未發(fā)生過由于仿真系統(tǒng)延時(shí)導(dǎo)致應(yīng)答器丟失的情況。

實(shí)際應(yīng)用結(jié)果表明，在非實(shí)時(shí)的Windows操作系統(tǒng)下，本方法能顯著減小列控仿真系統(tǒng)應(yīng)答器發(fā)送延時(shí)，滿足ATP容忍的應(yīng)答器位置誤差要求，解決了列控系統(tǒng)測試和演示（400 km/h及以下）中應(yīng)答器丟失的問題。