全自動(dòng)運(yùn)行無人駕駛列車功能測試策劃與要點(diǎn)分析

潘建法

摘要：本文根據(jù)目前國內(nèi)某全自動(dòng)運(yùn)行線路的建設(shè)和測試經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合常規(guī)車輛測試流程及內(nèi)容，給出車輛新增全自動(dòng)功能的測試流程及新增內(nèi)容建議。最后針對(duì)全自動(dòng)車輛特有的多場景接口測試方法及室內(nèi)綜合測試平臺(tái)做了重點(diǎn)介紹。通過對(duì)全自動(dòng)運(yùn)行車輛新增接口和功能的分析，結(jié)合非全自動(dòng)車輛組裝后進(jìn)行的靜動(dòng)態(tài)測試方案，以及全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)的調(diào)試特點(diǎn)，對(duì)全自動(dòng)運(yùn)行車輛的全自動(dòng)功能測試進(jìn)行了全面策劃，并針對(duì)測試驗(yàn)證方案提出編制建議。

關(guān)鍵詞：全自動(dòng)運(yùn)行;無人駕駛列車;測試與驗(yàn)證

1全自動(dòng)運(yùn)行無人駕駛車輛設(shè)計(jì)特點(diǎn)

1.1高度自動(dòng)化：

駕駛設(shè)備系統(tǒng)的高度自動(dòng)化是實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)運(yùn)行的基本保障，使列車在全線范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)喚醒、休眠、投入運(yùn)營、折返、停站、啟動(dòng)、開啟關(guān)閉車門等動(dòng)作。

全自動(dòng)車輛增加了軌道監(jiān)控設(shè)備，自動(dòng)判斷線路異物，并自動(dòng)施加緊急制動(dòng)，異物排除后自動(dòng)恢復(fù)運(yùn)行。增加了雨雪運(yùn)行模式，根據(jù)車輛系統(tǒng)感知的輪軌打滑情況進(jìn)行判斷，自動(dòng)啟動(dòng)防滑控制功能，保障列車安全平穩(wěn)運(yùn)行。

全方位的乘客監(jiān)控系統(tǒng)配合車輛的自動(dòng)開關(guān)門、防夾及站臺(tái)門對(duì)位隔離功能，保障乘客的安全上下車。

緊急呼叫、緊急解鎖、緊急手柄等緊急設(shè)備的自動(dòng)化設(shè)計(jì)，隨時(shí)聯(lián)動(dòng)啟動(dòng)的應(yīng)急中心通話和事故現(xiàn)場畫面推送功能，共同保障了特殊情況下的自動(dòng)應(yīng)急處理能力。

1.2高度安全化

當(dāng)前我國全自動(dòng)運(yùn)行車輛皆以ATO4等級(jí)、UTO運(yùn)營方式為目標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)，日常運(yùn)營列車上沒有司機(jī)和乘務(wù)員的參與，多項(xiàng)車輛的安全保障均需由車輛本身來實(shí)現(xiàn)。

除額外新增障礙物、脫軌檢測等全自動(dòng)安全系統(tǒng)和裝備外，針對(duì)全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)，按照IEC62267、EN 50126等標(biāo)準(zhǔn)要求，結(jié)合線路本身及所在城市的運(yùn)營安全性與可靠性目標(biāo)，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行危害分析及安全指標(biāo)分解。

2全自動(dòng)無人駕駛車輛功能測試

2.1測試分類

全自動(dòng)無人駕駛車輛的測試分為例行試驗(yàn)、型式試驗(yàn)和研究型試驗(yàn)。根據(jù)環(huán)境的不同，又可分為靜態(tài)試驗(yàn)和動(dòng)態(tài)試驗(yàn)。根據(jù)專業(yè)劃分不同，分為單系統(tǒng)測試及多系統(tǒng)測試。

在進(jìn)行列車試驗(yàn)前，各設(shè)備供應(yīng)商應(yīng)向車輛集成商提交所有子系統(tǒng)型式試驗(yàn)報(bào)告和已分別符合合同要求的證明文件。

所有列車在發(fā)運(yùn)現(xiàn)場前應(yīng)通過制造廠內(nèi)的例行試驗(yàn)。型式試驗(yàn)既包含靜態(tài)試驗(yàn)也包含動(dòng)態(tài)試驗(yàn)，動(dòng)態(tài)試驗(yàn)可在廠內(nèi)試驗(yàn)線完成，也可在現(xiàn)場完成。與全自動(dòng)功能相關(guān)的試驗(yàn)要盡量在廠內(nèi)完成。

為實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)車輛全自動(dòng)功能測試和與各系統(tǒng)的接口測試，車輛應(yīng)根據(jù)各相關(guān)系統(tǒng)的參與范圍和測試深度不同，逐步完成“廠內(nèi)全自動(dòng)運(yùn)行場景功能驗(yàn)證測試”、“實(shí)驗(yàn)室多系統(tǒng)接口測試”與“現(xiàn)場全自動(dòng)運(yùn)行場景覆蓋測試”。

2.2無人駕駛車輛全自動(dòng)功能系統(tǒng)測試：

1）廠內(nèi)全自動(dòng)運(yùn)行場景功能驗(yàn)證測試

分為外觀檢查、靜態(tài)測試與動(dòng)態(tài)測試三個(gè)部分。

全自動(dòng)無人駕駛車輛的外觀設(shè)計(jì)改變檢查及司機(jī)臺(tái)及電氣柜的密封性等應(yīng)在外觀檢查中完成。各設(shè)備系統(tǒng)的報(bào)警測試、聯(lián)動(dòng)測試和遠(yuǎn)程控制測試可在車輛靜態(tài)測試中完成。動(dòng)態(tài)測試應(yīng)完成蓄電池應(yīng)急牽引能力測試以及列車CAM模式運(yùn)行測試。

廠內(nèi)全自動(dòng)運(yùn)行場景功能驗(yàn)證測試應(yīng)與全自動(dòng)場景文件逐一對(duì)應(yīng)，進(jìn)行逐項(xiàng)測試。

2）實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)運(yùn)行場景接口測試

實(shí)驗(yàn)室測試環(huán)境一般由信號(hào)系統(tǒng)、綜合監(jiān)控系統(tǒng)、車輛、通信系統(tǒng)、站臺(tái)門組成至少三站兩區(qū)間的驗(yàn)證平臺(tái)。實(shí)驗(yàn)室多系統(tǒng)測試環(huán)境各平臺(tái)間接口均為真實(shí)接口設(shè)備組成。全自動(dòng)車輛提供TCMS及司控臺(tái)等必需的硬件設(shè)備，保證與信號(hào)等系統(tǒng)的硬線和網(wǎng)絡(luò)連接的真實(shí)性。

本階段會(huì)進(jìn)行各系統(tǒng)之間全自動(dòng)運(yùn)行功能聯(lián)動(dòng)功能測試，原則上覆蓋全部全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)場景。可驗(yàn)證車輛全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)接口正確性。

在進(jìn)行多系統(tǒng)接口聯(lián)調(diào)前，車輛應(yīng)完成單系統(tǒng)功能測試。

3）現(xiàn)場全自動(dòng)運(yùn)行場景覆蓋性測試：

本階段的測試與驗(yàn)證任務(wù)由各全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)設(shè)備供貨商依據(jù)現(xiàn)場測試要求提供實(shí)際設(shè)備進(jìn)行實(shí)車聯(lián)合測試，完成全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)全功能測試與驗(yàn)證。

本階段測試可歸入綜合聯(lián)調(diào)內(nèi)容，詳見《全自動(dòng)場景覆蓋性測試實(shí)施方案》

在進(jìn)行現(xiàn)場全自動(dòng)運(yùn)行場景覆蓋性測試前，全自動(dòng)無人駕駛車輛應(yīng)完成所有功能的現(xiàn)場動(dòng)態(tài)測試，信號(hào)、通信、綜合監(jiān)控、LTE-M等各系統(tǒng)應(yīng)完成單系統(tǒng)及多系統(tǒng)接口測試。

4）PSI報(bào)告

車輛的PSI報(bào)告中應(yīng)包括車輛全自動(dòng)功能的測試驗(yàn)證內(nèi)容。

3測試方案設(shè)計(jì)原則

3.1測試方案編制依據(jù)

1）全自動(dòng)無人駕駛車輛各個(gè)階段的全自動(dòng)功能測試方案應(yīng)完全滿足《車輛采購合同》《車輛與信號(hào)、通信等系統(tǒng)接口協(xié)議》以及當(dāng)條線路《全自動(dòng)運(yùn)行場景文件》中所有技術(shù)及功能要求。

2）測試方案里應(yīng)包括所有硬件接口、硬件功能的測試，也要包括所有軟件接口及軟件功能的測試。

3.2測試案例設(shè)計(jì)

全自動(dòng)功能測試大綱應(yīng)覆蓋所有合同及場景文件描述功能，因此建議按場景文件順序進(jìn)行車輛子系統(tǒng)功能分解，測試案例不僅要包括正常場景流程，還應(yīng)包括各場景下的故障情況測試。

4全自動(dòng)功能測試平臺(tái)搭建

4.1全自動(dòng)功能廠內(nèi)測試平臺(tái)

4.1.1 硬件

車輛進(jìn)行廠內(nèi)測試時(shí)通常不包括連帶信號(hào)和通信系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行聯(lián)調(diào)。因此，建議單獨(dú)搭建車輛軟硬件調(diào)試平臺(tái)。既可以通過上位機(jī)軟件模擬VOBC對(duì)TCMS發(fā)送的遠(yuǎn)程控制指令，還可以模擬部分模擬量輸入輸出。

4.1.2 軟件實(shí)現(xiàn)

應(yīng)編制上位機(jī)測試軟件。根據(jù)全自動(dòng)運(yùn)行場景逐項(xiàng)測試與記錄。

4.2室內(nèi)測試平臺(tái)

測試平臺(tái)以信號(hào)系統(tǒng)為紐帶，支持綜合監(jiān)控、通信、車輛、站臺(tái)門系統(tǒng)接入，進(jìn)行真實(shí)接口調(diào)試驗(yàn)證，確保了所有系統(tǒng)狀態(tài)均可控，滿足所有全自動(dòng)場景的覆蓋測試。測試平臺(tái)最小系統(tǒng)包括以下主要功能：

?仿真實(shí)際子系統(tǒng)，具備實(shí)際子系統(tǒng)的操作命令、交互處理功能;

?具備異常處理功能：對(duì)關(guān)鍵邏輯進(jìn)行異常處理，保證軟件運(yùn)行的健壯性，增強(qiáng)專業(yè)邏輯處理的嚴(yán)密性;

?故障注入測試功能，為各子系統(tǒng)的測試提供豐富的故障注入測試功能，可對(duì)實(shí)際子系統(tǒng)的功能性能進(jìn)行測試;

車輛系統(tǒng)配置的要求：

室內(nèi)測試平臺(tái)完成測試驗(yàn)證功能后將承擔(dān)全自動(dòng)運(yùn)行演示和培訓(xùn)功能。

車輛系統(tǒng)主要為TCMS系統(tǒng)及子系統(tǒng)接口設(shè)備，主要針對(duì)車輛全自動(dòng)運(yùn)行相關(guān)的部件構(gòu)建測試，另有模擬器可以模擬車輛及其子系統(tǒng)的運(yùn)行原理，完成車輛全自動(dòng)運(yùn)行控制仿真及功能測試驗(yàn)證。此部分預(yù)留真實(shí)車輛系統(tǒng)接入條件，保證室內(nèi)測試階段完成對(duì)信號(hào)與車輛之間TCMS接口協(xié)議的測試。

5結(jié)語

根據(jù)目前國內(nèi)已開通全自動(dòng)線路的測試經(jīng)驗(yàn)，車輛廠及信號(hào)、通信、站臺(tái)門等各系統(tǒng)均未對(duì)測試工作形成成熟體系和案例庫。實(shí)際測試時(shí)往往由于準(zhǔn)備不足造成工期緊張。

全自動(dòng)無人駕駛車輛的測試與驗(yàn)證工作貫穿車輛的生產(chǎn)、廠內(nèi)測試、實(shí)驗(yàn)室測試、現(xiàn)場聯(lián)調(diào)等多個(gè)階段。全自動(dòng)無人駕駛車輛自身功能測試的完整和可靠是整個(gè)全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)聯(lián)調(diào)工作順利進(jìn)行的重要保障。因此，建議各生產(chǎn)商從合同簽訂后設(shè)計(jì)聯(lián)絡(luò)階段即開啟全自動(dòng)功能測試大綱的編制策劃以及配套測試工裝的設(shè)計(jì)工作，使測試方案得到充分論證，后續(xù)的測試工作開展的更扎實(shí)更順利。

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