大石河東實驗室綜合監控測試應用研究

楊艷艷，劉 晴

（北京城市軌道交通咨詢有限公司，北京 100068）

1 概述

大石河東實驗室是城市軌道交通全自動運行系統與安全監控北京市重點實驗室，目前是國內首個且唯一一個具有全自動運行（Fully Automatic Operation，FAO）核心系統功能、接口測試能力及進行FAO 運營服務培訓能力的綜合型實驗室。

FAO 系統的功能測試驗證能力聚焦于全自動運行3 大核心系統，即車輛、信號及綜合監控。本文依托城市軌道交通系統安全保障技術國家工程實驗室北京實驗室基地合同項目，以北京新機場線實際工程線路為背景，通過分析實驗室的現有設備資源，搭建最小測試平臺，最終達到驗證新機場線綜合監控系統功能指標是否符合規范標準要求的目標，為后續的城軌裝備認證打下堅實的基礎。

2 測試平臺部署

2.1 測試環境設備比對

從現場設備實際查看，大石河東實驗室當前具備新機場線列車自動監督（Automatic Train Supervision，ATS）的測試環境，包括網關計算機主備、應用服務器主備、數據庫服務器、行調工作站、正線3 個集中區的現地工作站、車站分機、單機版聯鎖、仿真區域控制器（Zone Controller，ZC），卡斯柯車載、仿真軌旁、仿真輸入/輸出（Input/Output，I/O）和軌旁電子單元（Lineside Electronic Unit，LEU）。同時具備燕房線的中心冗余前置處理機（Front End Processor，FEP）和車站FEP、中心實時服務器供電冗余和機電冗余，車站實時服務器冗余。如圖1 所示綜合監控最小測試環境，對比信號ATS 的測試環境，所需歷史服務器設備即數據庫服務器那臺DL380 機器。中心實時服務器ATS 冗余設備即應用服務器A 和B 機。因此不使用云平臺搭建，在現有測試環境基礎上進行改造是最簡捷快速的通道。

圖1 綜合監控最小測試環境Fig.1 Minimum test environment of integrated monitoring

2.2 測試環境搭建

1）測試平臺網絡搭建

為被測產品設備接入方式統一，查看測試平臺主要構建的6 個網絡，包括：

a.紅網、藍網，用于傳輸ZC/車載控制器（Vehicle On-Board Controller，VOBC）/ 計 算機聯鎖（Computer Interlocking，CI）等設備的信息以及傳輸仿真軟件交互信息；

b.黃網、紫網，用于傳輸ATS 信息；

c.主備設備冗余的直連網兩個。

網絡部署在交換機上，綜合監控相關軟件同樣搭建在黃網和紫網中。根據現有網絡環境增加3 層交換機進行網絡配置如圖2 所示，達到網絡劃分的目的。

圖2 測試環境網絡配置Fig.2 Network configuration of test environment

2）測試平臺軟件部署

軟件運行環境的配置情況直接影響著軟件運行的性能，由于除了HMI 人機界面外，其他設備均使用燕房線的，經分析所有要復用的設備軟硬件配置均可以滿足 MACS-SCADA V4.0 軟件所支持平臺的需求。

綜合監控測試平臺安裝順序：操作系統軟件、SCADA 系統軟件、應用軟件、城軌應用的補丁包。測試所用軟件版本包括 Windows 安裝盤（中心和車站的服務器以及工作站）、Linux 安裝盤FEP，數據版本為工程組態數據。安裝完軟件后需要使用Ctool工具將數據下裝到所選域或中心域的下裝服務器上。

MACS-SCADA 系統調試工具Ua 專家（uaexpert.exe）可以查看各個服務的在線運行狀態、實時服務運行數據等信息，通過使用Uaexpert 軟件置點進行綜合監控涉及的各個專業的功能模擬測試。

3 綜合監控測試階段

3.1 測試案例編制

在綜合監控系統中主要功能包括：電力監控系 統（Power Supervisory Control And Data Acquisition，PSCADA）、環境與設備監控系統（Building Automation System，BAS）、廣播系統（Public Address System，PA）、乘客信息系統（Passenger Information System，PIS）、閉路電視監視系統（Closed Circuit Television，CCTV）、火災報警系統（Fire Alarm System，FAS）、屏蔽門系統（Platform Screen Doors，PSD）等，結合 ATS 人機交互功能，實現系統間的聯動功能。

輸入文件為《城市軌道交通綜合監控系統工程技術標準》（GB/T 50636-2018）、《北京新機場線TIAS 系統-軟件詳細設計規格說明書》；輸出文件為綜合監控產品測試案例。

3.2 典型測試案例執行

1）話筒廣播

測試案例如表1 所示。

表1 話筒廣播Tab.1 Microphone broadcast

測試過程分析如下。

a.登錄HMI，切換到車載廣播界面后，選擇列車，話筒“開始”按鈕置灰不使能，尋找按鈕激活狀態的前置條件。

由于新機場的測試環境沒有安裝車輛網關，使得PA 和PIS 系統中車載設備（使用卡斯柯的9 號車）通信正常的條件：

b.滿足上述條件后，點擊話筒“開始”按鈕，將話筒廣播執行成功點位：TRN：LCD0009.DIGK.PV 置為1。

c.查看狀態反饋區及事件記錄，測試通過。

2）廣播監聽

測試案例如表2 所示。

測試過程分析如下。

a.以角色 A 登錄 HMI，切換到車站廣播頁面。選中一個廣播區，點擊廣播監聽“開始”按鈕，提示發起操作成功。

b.將用例中的點位值置為1，有“開始廣播監聽執行成功”的提示，但是所選的廣播區上未顯示廣播監聽圖標，測試不通過，提交缺陷。

3）車站火災

測試案例如表3 所示。

表3 車站火災Tab.3 Station fire hazard

測試過程分析如下。

a.大興機場公共區防煙分區煙火報警：將INST(ns=1104;s=FYFQ0001).DIHJ.PV 值置為1，HMI 聯動圖標紅色閃爍，防煙分區煙火報警聯動自動執行，執行完成后聯動圖標停止閃爍。事件格式如下，聯動：監視器（行調、環調監視器），顯示方式（畫面2），攝像機（對應煙分區煙火報警CCTV序列）。

b.現場確認有火災，大興機場煙火報警：將INST(ns=1104;s=FAS_0001).DIFA.PV 值置為1，聯動圖標紅色一直閃爍。點擊聯動，可以看到聯動動作列表，點擊執行（PA 和PIS 屬于半自動執行方式，需要人工確認），聯動開始執行，反饋聯動動作列表的執行結果。查看事件，聯動：大興機場煙火報警激活；聯動：大興機場煙火報警開始執行；聯動：廣播：廣播區域（站臺、站廳），預錄廣播（車站火災），廣播次數（2）成功；聯動：乘客信息：信息ID（1588096965），發布區域（站臺、站廳），信息名稱（車站火災），發布方式（緊急模式），持續時間（2 min）發送成功；聯動：大興機場煙火報警執行結束，聯動圖標停止閃爍。測試通過。

4 綜合監控測試問題

1）電力PSCADA 功能——保護復歸

描述：車站S 中的設備A 具有保護事故總信號，用戶以角色A 登錄 HMI，對車站S 做整站復歸操作，只有發起保護復歸，整站復歸無反校。據跟蹤，目前只是燕房線和新機場線沒有做整站復歸的反校，由于具有保護事故總信號的設備A 故障肯定會人為查看并恢復，所以安全風險系數較小。后期的工程線路都是做了反校的。

2）BAS 功能——BAS 設備控制禁止

描述：角色B 具有相同專業（BAS 專業）設備掛/摘牌操作權限，在車站以角色B 登錄 HMI 在線。中心置點掛牌，車站點擊摘牌，提示摘牌成功，實際沒有摘牌，摘牌無反校有問題；另外車站掛牌后控制位仍然使能存在問題。

3）PA 功能——廣播區狀態

描述：具有車站廣播權限的角色A 登錄 HMI，打開廣播頁面，制造廣播區預錄廣播狀態，事件日志正確，圖形顯示的為自定義廣播TTS 的圖標。

4）PA 功能——廣播監聽

描述：車站廣播界面選擇一個正在進行廣播的廣播編組，點擊廣播監聽“開始”按鈕，修改對應點值，有執行成功提示，但是無監聽圖標。

5）系統間聯動功能——牽引斷電

描述：模擬列車休眠，點位OCCRTDBTRAIN:TRN9.ACKSleep 的PV 值置為1，查看事件記錄，無事件產生。

5 測試展望

通過搭建綜合監控專業的半實物仿真測試環境，將大量室外測試工作移至實驗室進行，一方面有效縮短現場調試工期，另一方面通過實驗室大量測試確保現場運行安全。在未來，相信通過更多專業的集成或互聯，更多聯動場景的設計，故障處理場景的增加，給中心操作人員提供更多的信息和更便捷的操作，這也進一步要求測試人員具備多專業知識和多系統操作能力，為軌道交通提供更好的檢測服務。