一種現(xiàn)場動車調(diào)試快速測試方法研究

楊艷艷，任迎錢

（1．北京城市軌道交通咨詢有限公司，北京 100068;2．北京城建設(shè)計發(fā)展集團股份有限公司，北京 100037）

1 現(xiàn)場測試介紹

1.1 現(xiàn)場測試概述

基于通信的列車控制系統(tǒng)（Communication Based Train Control，CBTC）現(xiàn)場動車調(diào)試，簡稱現(xiàn)場測試，主要目的是測試和驗證系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備的安裝、調(diào)試是否正確，各個產(chǎn)品的子系統(tǒng)功能是否完備，各個產(chǎn)品間是否正常通信，可否正常完成數(shù)據(jù)傳輸，線路工程數(shù)據(jù)相比較設(shè)備工程化配置數(shù)據(jù)是否一致，保證各個產(chǎn)品的功能和整個系統(tǒng)的性能滿足工程設(shè)計和運營要求。

現(xiàn)場測試人員根據(jù)城軌CBTC現(xiàn)場確認測試用例，按照功能項和數(shù)據(jù)項進行跑車測試，測試用例按照系統(tǒng)需求說明書和工程特殊需求表編制，覆蓋所有測試項。

測試人員需要根據(jù)測試用例的輸入條件做相應(yīng)測試準備，按照用例步驟挨個完成功能項和數(shù)據(jù)項測試任務(wù)，數(shù)據(jù)項是室內(nèi)測試經(jīng)理按照各個工程線的數(shù)據(jù)用圖和電子地圖等數(shù)據(jù)編寫的，數(shù)據(jù)量相對較大。傳統(tǒng)的測試方法是按照測試大綱的順序依次完成相關(guān)測試，工作量相當大，時間相對緊迫，任務(wù)繁重。

1.2 測試準備

現(xiàn)場測試調(diào)試人員申請調(diào)試完畢，獲得本次動車調(diào)試作業(yè)許可；動車調(diào)試服務(wù)人員準備就位（地面調(diào)度人員、車載司機）每列調(diào)試列車配備2名動車測試調(diào)試人員，頭尾端各一名，調(diào)試相關(guān)工具準備齊備；控制中心配備一名測試調(diào)試人員，相關(guān)測試調(diào)試工具齊備；列車運行交路相關(guān)進路辦理完畢，信號開放；現(xiàn)場測試調(diào)試人員最后確認頭尾端車載設(shè)備工作正常；最高預(yù)設(shè)為CBTC-CM模式的無位置列車停車于標準站X站臺XG的X應(yīng)答器前（交路起始位置）；開啟標準站ZC1、ZC2、ZC3等區(qū)域控制器。

2 測試方法優(yōu)化

2.1 序列必要性

現(xiàn)場測試列車從起始車站或車輛段出發(fā)，經(jīng)測試線路往復(fù)運行，車上人員根據(jù)車站或調(diào)度中心人員下達的測試命令執(zhí)行相應(yīng)操作，車站和中心人員觀察列車的運行情況完成測試任務(wù)。與室內(nèi)測試不同，放現(xiàn)場測試不能快速任意擺放測試列車，且可能只有一端司機，列車不能長距離退行，只能按照測試線路從當前位置運動到測試目標位置。為了充分利用一次“跑圈”做更多的現(xiàn)場測試，必須編排高效的測試序列。北京地鐵7號線一期升級項目計劃時間安排如下。

1）22:30，調(diào)試人員到達現(xiàn)場進行調(diào)試登記；

2）23:00—次日00:00，車載控制器（Vehicle On-Board Controller，VOBC）調(diào)試人員對調(diào)試車輛進行軟件及數(shù)據(jù)升級；

3）00:20:—00:50，站上調(diào)試人員對區(qū)域控制器（Zone Controller，ZC）、數(shù)據(jù)庫存儲單元（Data Storage Unit，DSU）進行升級；

4）00:50—02:10，動車測試；

5）02:10—02:50，設(shè)備回退為運營版本；

6）02:50—03:30，運營版軟件及數(shù)據(jù)驗證。

可見，動車測試時間尤為緊張，按照常規(guī)用例測試請點時間幾乎不可實現(xiàn)，測試序列成為必需。

2.2 序列編排原則

現(xiàn)場測試應(yīng)嚴格按照測試順序進行，編排測試序列同樣遵循應(yīng)先靜態(tài)后動態(tài)、先低速后高速、先單車后多車、先手動（ATP）后自動（ATO）的方式；同時嚴格按照限制條件進行操作，對于異常操作嚴格執(zhí)行讓步報批的手續(xù)后方可進行。

CBTC現(xiàn)場測試，通過對運行交路、測試案例、列車位置三者進行研究，分析測試案例執(zhí)行所需條件及相關(guān)約束，如該測試用例是功能項還是數(shù)據(jù)項，是站臺還是區(qū)間測試等，測試線路中合理安排測試案例的執(zhí)行位置，減少整個現(xiàn)場測試“空跑”過程，以便在一次“跑圈”中完成更多測試案例，最終使整個現(xiàn)場測試的“跑圈”數(shù)較少，以更高的效率完成任務(wù)。

保證執(zhí)行測試序列庫覆蓋城軌CBTC測試用例庫，測試用例庫覆蓋全部系統(tǒng)需求。測試人員通過執(zhí)行相應(yīng)的測試序列，可以完成對測試案例的驗證，進而完成對系統(tǒng)需求的全部驗證。

隨著測試列車按交路運行，現(xiàn)場測試工作逐漸完成，可見測試序列是貫穿整個測試活動的關(guān)鍵要素，它隨測試內(nèi)容、測試位置及測試時間變化。如果線路較長，可以多車進行測試，這幾個車分工合作，跑不同的小交路使用同一測試序列，也可以在同一條線路上測試多個序列。

3 信號系統(tǒng)現(xiàn)場測試典型序列（功能項和數(shù)據(jù)項）

3.1 點式CM列車低速趟全線

序列1：1）檢查列車上電自檢功能。列車初始上電，查看列車自檢后的結(jié)果；2）在人機交互界面上點擊信息-日檢按鈕進行各項日檢操作，檢驗結(jié)果；3）通過查看VOBC設(shè)備的ATP打印信息，查看列車車長是否與實際車長一致；4）檢查在ZC開啟的情況下，計軸區(qū)段、信號機等狀態(tài)變化的實時性是否滿足系統(tǒng)設(shè)計要求，并檢查調(diào)度中心及車站現(xiàn)地控制終端上顯示的正確性；5）通過測試分析工具檢查：點式運行級別下線路限速是否符合設(shè)計要求；6）點式車跨壓信號機顯示狀態(tài)變化；7）查看打印數(shù)據(jù)，列車收到了線路中的所有應(yīng)答器報文信息。

3.2 點式CM區(qū)間站臺同步進行

序列2：1）列車定位并升級為點式運行級別列車自動防護模式（Intermittent Train Controlcoded train operating mode，ITC-CM），查看有無緊急制動，緊急制動觸發(fā)速度、推薦速度是否發(fā)生跳變，人機界面上是否顯示綠色停車窗圖標；2）檢查ITC級別下，站臺保護區(qū)段解鎖機制是否符合設(shè)計要求；3）檢查ITC級別下，列車駛?cè)牒婉傠x站臺區(qū)域時，MMI站臺區(qū)域圖標顯示是否正確；4）檢查點式級別下，ITC-CM列車不同停車精度下的開門側(cè)提示；5）檢查ITC-CM模式列車，站臺（有/無環(huán)線）安全門防護測試；6）只有按壓與開門提示相同側(cè)的開/關(guān)車門按鈕，車門和安全門才能同步打開和關(guān)閉；7）檢查ITC級別下，停站的ITC-CM列車，滿足發(fā)車條件下的提示功能；8）檢查列車處于點式級別下，人開人關(guān)/門控模式下對車門的控制。

3.3 點式AM列車全線運行

序列3：1）檢查在規(guī)定的條件下，列車是否能在正線由ITC-CM模式升級為點式運行級別列車自動駕駛模式（Intermittent Train Controlautomatic train operating mode，ITC-AM）；2）檢查ITC-AM模式列車，門控模式自開人關(guān)時的開關(guān)門功能；3）檢查ITC-AM模式下，當填充應(yīng)答器/預(yù)告功能的可變應(yīng)答器顯示允許信息時，列車可以不在信號機前停車，按正常速度運行。

3.4 CBTC-CM列車低速趟全線

序列4：1）驗證系統(tǒng)在CBTC級別下，跨越ZC邊界后，車的運行狀態(tài)正常；2）通過測試分析工具檢查：CBTC級別下線路限速是否符合設(shè)計要求；3）檢查列車接近信號機及跨壓信號機時的顯示；4）檢查在ZC開啟的情況下，CBTC列車運行時計軸區(qū)段、信號機等狀態(tài)變化的實時性是否滿足系統(tǒng)設(shè)計要求，并檢查調(diào)度中心及車站現(xiàn)地控制終端上顯示的正確性；5）CBTC車出清區(qū)段后，制造故障占壓，ATS界面上顯示計軸區(qū)段故障（即ARB）。

3.5 CBTC-CM列車大交路運行

序列5：1）檢查在一條進路辦理后，限制人工駕駛模式（restricted train operating mode，RM）列車能否定位升級為CBTC列車，CBTC列車能否正常運行；2）檢查CBTC級別下，進路保護區(qū)段解鎖機制是否符合設(shè)計要求；3）檢查CBTC-CM列車不同停車精度下的開門側(cè)提示；4）檢查CBTC-CM模式列車，站臺車門與安全門聯(lián)動測試（同側(cè)）；5）檢查CBTC-CM列車，滿足發(fā)車條件下，開關(guān)安全門/開關(guān)出站信號的發(fā)車提示功能；6）檢查CBTC-CM模式列車，門控模式人開人關(guān)功能是否符合設(shè)計。

3.6 CBTC-AM列車大交路運行

序列6：1）檢查線路設(shè)計無人折返的站臺，列車無人監(jiān)督的自動折返功能是否正常；2）檢查列車ATO控制車門的自開自關(guān)/自開人關(guān)功能；3）檢查列車在CBTC-AM模式進站前，對站臺緊急停車按鈕按下和復(fù)原的響應(yīng)；4）檢查停站計時是否滿足系統(tǒng)設(shè)計要求；5）檢查人機界面上扣車圖標顯示時機和緊急制動觸發(fā)速度是否正確。

4 系統(tǒng)實現(xiàn)案例

4.1 測試序列生成工具

使用界面層、業(yè)務(wù)邏輯層和數(shù)據(jù)訪問層的3層架構(gòu)設(shè)計測試序列化系統(tǒng)，使用測試序列自動化系統(tǒng)如圖1所示加載生成的序列，可以自動生成測試計劃，現(xiàn)場測試人員根據(jù)當日下發(fā)的測試計劃完成測試，最終生成測試結(jié)果。

圖1 系統(tǒng)登錄Fig.1 System login

測試計劃是根據(jù)上傳的測試序列自動加載測試用例，加載完成后可以對選擇的用例再次進行確認，根據(jù)實際測試時間可以進行增減操作，如圖2所示功能項測試序列加載。

圖2 功能項測試序列加載Fig.2 Function item test sequences loading

現(xiàn)場測試人員隨著測試的執(zhí)行將測試結(jié)果記錄到數(shù)據(jù)項和功能用例的相應(yīng)位置，在現(xiàn)場最終數(shù)據(jù)統(tǒng)計欄可以看到所有用例的執(zhí)行情況如圖3所示。

4.2 工程項目應(yīng)用情況

北京地鐵7號線項目的線路布局及運行交路如圖4所示。

本條交路執(zhí)行如表1所示測試序列，涉及用例11條，其中數(shù)據(jù)項508條，2條功能項。

表 1 列車測試序列ITC-CMTab.1 Test sequences ITC-CM

1）傳統(tǒng)測試時間：按照傳統(tǒng)測試，對測試大綱一般熟悉的測試人員來說，單車測試需要跑6圈左右完成以上測試，其中跑一圈的測試時間大概為1.6 h，由于單條進路需要反復(fù)關(guān)開鑰匙重新定位升級約多花費1h，完成510條測試項大約需要11h。

2）使用測試序列測試時間：按照本序列測試，只需跑一圈就可以完成上述測試任務(wù)，但是在每個區(qū)間和每個站臺均需要觀察更多的測試項。首先列車定位升級為點式，手動按照推薦速度行車，注意觀察EBI和SBI是否有跳變，區(qū)間隨著列車停穩(wěn)MMI上觀察停穩(wěn)后的綠色停車窗圖標；同時車站和中心人員觀察保護區(qū)段的解鎖情況；列車進站后MMI上顯示紅色停車窗，停穩(wěn)后顯示綠色停車窗圖標；同時，門允許圖標顯示為綠色箭頭；開放出站信號，MMI上顯示發(fā)車提示，單獨打開安全門，EBI為0，牽引切除，關(guān)閉安全門，EBI上升；按壓駕駛臺上的相反側(cè)開門按鈕，車門和安全門不能打開，按壓正確側(cè)開門按鈕，車門和安全門同時打開，發(fā)車提示消失；關(guān)閉車門和安全門，發(fā)車提示出現(xiàn)，關(guān)閉出站信號，發(fā)車提示消失。列車關(guān)開鑰匙繼續(xù)出站測試下一條進路，重復(fù)上述測試步驟直到列車運行到交路的終端站臺。實際測試時間為3 h。

5 結(jié)語

現(xiàn)場測試是線路開通運營前的最后一道保駕護航的檢驗檢測程序。本文提出一種現(xiàn)場動車調(diào)試快速測試方法，針對北京地鐵7號線一期升級項目中遇到的實際問題提出解決方案。測試序列方法主要以現(xiàn)有的運行交路為基礎(chǔ)，在交路的相應(yīng)位置上選取待測試功能和數(shù)據(jù)案例，以覆蓋系統(tǒng)需求為原則生成一套完整的測試序列庫。重點例舉現(xiàn)場測試的典型序列，并將該序列實際運用于工程項目中，極大提高測試效率，節(jié)約測試成本，期待著更規(guī)范、高效的測試序列產(chǎn)生。