基于場景的城軌交通試運營基本條件評估中設備測試檢驗方案研究

張利寬 吳蘇婷 楊遠舟

基于場景的城軌交通試運營基本條件評估中設備測試檢驗方案研究

張利寬 吳蘇婷 楊遠舟

摘 要：在城市軌道交通建設周期中，試運營基本條件評估是運營開通前的重要環節，設備測試檢驗是評估的重要組成部分，全面有效地檢測將保障開通試運營后的運營安全和客運服務質量。為此，從我國試運營基本條件評估的實際情況出發，結合聯調聯試和運營管理歷史經驗，提出了基于場景的測試檢驗方案，具體包括：測試思路、測試內容、測試步驟、效果評估等，并以站臺火災場景為案例進行分析。研究表明，場景測試法具有測試簡單直觀，測試內容涵蓋全面的特點，為試運營基本條件評估提供了技術支持，輔助做出客觀的決策。

關鍵詞：城市軌道交通；試運營基本條件評估；測試檢驗；場景測試法

張利寬：交通運輸部科學研究院城市交通研究中心，工程師，北京 100026

1　試運營基本條件評估中設施設備測試檢驗現狀

在城市軌道交通建設周期中，試運行和試運營是正式運營之前的2個極其重要的環節。試運行階段是在完成聯調聯試的靜態聯調和動態聯調之后，對設施設備的安全能力、可靠能力等方面進行檢驗，不載客運行的階段[1]。試運營階段是在對工程驗收合格，系統安全性、可靠性等相關指標達到要求的情況下，進行的載客運營階段[2]。隨著我國軌道交通行業的發展，為了控制工作質量、保障安全運營，很多業內專家都意識到，軌道交通項目在試運營前，應對試運營條件進行評估[3]。 在交通運輸部下發交運發〔2011〕236號《關于加強城市軌道交通運營管理的通知》中，明確要求城市軌道交通新建線路在投入運營前，要嚴把試運行基本條件關，要強化聯調聯試技術和檢測手段，對城市軌道交通系統進行安全性、技術性的全面檢驗，確保運營安全。在國務院國發〔2012〕64號《關于城市優先發展公共交通的指導意見》通知中，提出要高度重視城市軌道交通的建設、運營，完善試運營審核和第三方安全評估制度。

隨著城市軌道交通行業的發展，試運營基本條件評估已經在全國范圍內多次成功開展，包括北京、上海、廣州、西安、哈爾濱等多個城市的多條運營線路已經順利通過評估[4]。目前，國內已經實現100%新線開通進行評估，為城市軌道交通運營單位設備移交和試運營起到了質量把控作用。然而，設施設備的測試檢驗作為試運營基本條件評估中的核心環節，由于測試檢驗技術尚不完備，沒有相關標準規范等原因，還存在許多問題。

目前，我國在城市軌道交通試運營基本條件評估中，設備測試檢驗的實施，多數采用專家現場觀察的方法，使用簡單的手持工具，僅憑專家經驗對工程質量進行檢查[3, 5]。這種做法對于表面問題，依靠歷史經驗可以發現，但是，對于各系統設備集成并投入運營后的安全性、可用性和可靠性的檢驗，僅憑直觀察看是遠遠不夠的，所以需要研究系統的、可操作性強的測試方案，對城市軌道交通系統進行安全可行的全面測試檢驗，用以支持城市軌道交通試運營基本條件評估。

2　試運營基本條件評估設備測試檢驗方案

2.1基于場景法的測試檢驗解決思路

場景法以場景為決策基礎，通過觀察場景測試過程中的各方反應，輔助最終決策[6]。場景是從用戶的角度來描述系統的運行行為，由一系列的相關活動組成的，反映系統未來預期的使用過程的測試案例。使用場景法進行決策是一個重要的研究方向,此方法已在很多領域得到了應用[7～11]。

將基于場景的測試檢驗方法引入到城市軌道交通試運營基本條件評估中，對設備進行綜合、系統的測試檢驗，這是對城市軌道交通試運營基本條件評估設備測試檢驗的一大創新，能夠很好地彌補傳統方法的短板，克服不能深入測試、僅靠專家經驗評估、不夠科學的缺點。能夠更加客觀、真實地反映實際問題，提升設備質量，幫助建設和運營單位提升設備運用水平。

在前人評估決策技術的基礎上，提出了基于場景的設施設備動態檢測評估方法。其主要思想為：從我國試運營基本條件評估的實際情況出發，結合歷史聯調聯試和運營經驗，提煉常見多發問題，使用先進的科技檢測手段，利用科學的管理方法，設計合理的測試場景，形成基于場景的城市軌道交通設備安全狀態動態檢測實施方案，為城市軌道交通試運營基本條件評估提供技術支持。在構建評估場景過程中，遵循了以下原則：

（1）應有利于促進運營單位對移交設備質量的把控；

（2）應對常見多發的問題進行重點測試；

（3）應考慮到測試檢驗的整體性、聯動性，對系統接口和集成進行測試，而不局限于單系統；

（4）應考慮在極限情況下，對設備穩定性測試。

2.2基于場景的設備測試檢驗方案構建

測試檢驗方案的構建主要分為3個步驟，包括場景資料的收集、評估內容的確定、場景測試檢驗方案的形成。

2.2.1場景資料的收集

場景收集是評估方案設計的基礎，只有豐富準確的現場一手資料，才能反映出真實的設備運用情況。因此，在資料收集期間，調研了國內20多個城市軌道交通建設和運營單位，收集以往建設或運營過程中發生的設備故障問題，查看設計文件，收集聯調聯試過程中的調度日志、設備使用維護手冊、設備安裝調試記錄等文檔資料并對收集到的問題進行了整理分析。

2.2.2評估內容的確定

評估主要對象涵蓋車輛、信號、通信、供電、綜合監控等關鍵設備，測試內容偏重于設備的系統接口功能驗證和整體運用情況，包括針對系統的功能、性能以及運行參數等方面的測試。整體測試方案的設計還應該考慮到各運營線路的特點，比如對于新建線路的測試和延長開通線路的測試應該區別對待。

圖1　城市軌道交通設備測試檢驗主要內容

將測試檢驗內容劃分為系統性能、運營場景和運行參數3種類型。系統性能類是對系統間磨合的狀況進行量化測試，包括軌道平順性、列車弓網關系等測試場景。運營場景類是指在運行情況下，動態測試各系統和系統間的設備使用情況，主要有列車安全防護測試、列車區間阻塞聯動、車站火災場景等測試場景。運行參數類是在列車運行期間對系統的運輸相關能力的測試，主要有列車按圖行車測試、列車追蹤能力測試等。圖1為城市軌道交通設備測試檢驗的主要內容。

2.2.3場景測試檢驗方案的形成

將收集到的問題進行整理分析，增加發生時間、地點、發生原因等因素。然后將問題按照車輛、信號、通信、供電、線路、綜合監控幾個方面進行歸類。并根據故障發生的頻率進行排序，以確定應該重點檢測的部位。另外，對故障發生的原因進行深入分析，總結歸納故障產生原因的種類，從根源出發，在設計測試場景時，充分考慮到引發故障的不同因素。

測試場景的設計應考慮到測試的整體性，為此，設計了十幾個包含多設備的綜合場景進行測試。場景法存在的問題之一是很難體現事件發生的詳細過程，為克服這個問題，制定了具有過程處理記錄的考核表，對每個測試步驟或者測試動作的操作結果進行記錄，確保不遺漏關鍵步驟，為最終的測試結果判定提供依據。

場景測試檢驗方案包括測試目的、測試工具、參測人員、測試步驟、評判標準、測試記錄表幾個主要組成部分。在測試步驟中，詳細地描述了測試檢驗的內容，及測試過程中測試人員的執行動作。在評判標準部分，提供了判斷測試結果是否合格的依據。測試記錄表是專門為每項測試案例設計的記錄表格，對每個步驟進行詳細記錄。

圖2以車站火災場景為例，描述了車站火災場景的測試案例中各方動作。此場景以火災為核心事件，通過旁站觀察員，觀測相關設備在火災情況下的設備狀態轉換動作、報警提示信息。通過任務觸發命令，觀察進路排放、車輛運行、ATP功能驗證、車站緊急按鈕按下后反應等情況。

對于測試結果的判斷，在每個測試案例中，專門增加了測試結果的判斷標準，以對比確定結果的正確性。測試結果的判斷有的需要通過查閱設計文件方能確定結果的正確性，故在測試案例設計之前，應由相關單位提供設計圖紙、設計說明書等文件。

基于場景測試法，測試檢驗方案最終形成了涵蓋城市軌道交通各專業的綜合測試場景，在具體測試檢驗方案構建時，只需根據不同被測線路的特點，選取特定的場景案例，即可快速形成測試方案。

圖2　火災測試場景各方動作圖

圖3　城市軌道交通設備測試檢驗評估流程

3　方案的應用實施

設備安全狀態檢測工作由評估的組織單位牽頭組織與管理，城市軌道交通的建設方、運營方和各子系統的承包商參與。測試檢驗工作包括籌備、實施、分析總結和收尾3個階段。其中籌備階段展開踏勘、收集資料、組織人員、選定工具、分析安全隱患并設計測試場景，根據設計的結果編制測試計劃和測試細則；實施階段則首先需要完成人員和工具的進場和培訓，此后開展現場測試，并根據測試完成情況及時調整測試計劃，控制測試進度，同時，試運營評估組織單位還需要就測試進展情況和存在問題與各相關單位及時溝通與協調，保證測試的質量和進度；在現場測試完成后，進入分析總結和收尾階段，經過數據分析，總結測試結果并編制測試報告，試運營評估組織單位將測試報告連同其他文檔一并移交給建設和運營單位，測試檢驗工作結束。圖3為城市軌道交通設備測試檢驗評估流程。

城市軌道交通設備測試檢驗工作中產生了大量文檔，主要有測試檢驗工作大綱、總體計劃、測試細則、工作手冊、質量安全管理日志、測試報告等。文檔管理是測試工作的重要組成部分，應制定并嚴格遵守相關管理制度：首先，測試工作涉及的文檔的編制時間和編制內容有很大差異，因此，有必要在開展測試工作之前全面了解文檔構成和不同文檔之間的聯系，編制和維護文檔提交表，確定總共有多少文檔、各文檔的編制責任部門及人員、文檔提交時間和文檔接收部門等內容；其次，應對文檔的版本進行管理，保證每一版文檔有唯一并可辨識的文檔編碼；然后，應建立并始終貫徹文檔審核制度，確保文檔的嚴肅性和可追溯性；最后，應妥善保管文檔，并進行多重備份，避免文檔的損壞遺失以及向無關人員擴散。件評估過程中與設備檢測相關的工作具有可追溯性，能夠詳細地記錄測試事件觸發的設備動作，使得最終決策能夠做到有據可查，實現測試檢驗的動態化。

4　方案的實施效果

基于場景案例的測試檢驗方法，已在多條線路的試運營基本條件評估中得到了應用，這種方案與傳統的通過專家現場觀察及采用簡單手持工具對設施設備工程質量進行檢查的方法相比優點非常明顯。

（1）測試內容更加全面，涵蓋了通信、信號、車輛、軌道線路、機電設備等10多個相關系統，包括正常運營場景、系統降級運營場景及火災、大面積停電等緊急場景，驗證了系統和接口在不同場景下能否滿足對應的運營需求。

（2）方案的實施改變了傳統方法中設備狀態的檢查依賴專家個人經驗，集中在專家評估會議期間進行檢查的情況，在測試中，使各子系統在協調聯動運用情況下的能力得到測試驗證，而這正是傳統方法不能做到的。

（3）通過計劃管理和文檔管理實現有效的進度控制，確保基本條

參考文獻

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責任編輯 毛 靜

Scheme of Equipment Test in Basic Condition Assessment of Transit Commissioning based on Scene

Zhang Likuan, Wu Suting, Yang Yuanzhou

Abstract:The assessment of the basic conditions for the commissioning actual situation in China, by taking into consideration of historical experience of the joint commissioning and operation management, the paper puts forward test and inspection schemes based on scene and site conditions, including test method, test content, test procedure, and effect evaluation, and analysis of the station platform fi re disaster scene and site as a case study. The research shows that the scene test method is simple and intuitive, and has the characteristics of comprehensive test content, which provides the technical support for commissioning basic condition assessment, and provides assistance to support an objective decision making.

Keywords:urban rail transit, operation basic condition assessment, test and inspection, scene test method

收稿日期2015-01-22

基金項目：中央級公益性科研院所基本科研業務費項目（20144801）

中圖分類號：U231