TBTC+CBTC雙制式融合信號(hào)系統(tǒng)室內(nèi)測(cè)試方案研究

摘" 要：TBTC+CBTC雙制式融合信號(hào)系統(tǒng)，是在原有TBTC（基于軌道電路的列車控制）信號(hào)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上新增CBTC（基于通信的列車控制）多模信號(hào)系統(tǒng)，正常運(yùn)營(yíng)采用CBTC模式，TBTC作為CBTC降級(jí)模式，是全球范圍內(nèi)“多模列控系統(tǒng)”的首次應(yīng)用。車輛為適應(yīng)雙制式融合信號(hào)系統(tǒng)的接口，進(jìn)行改造。該文結(jié)合測(cè)試對(duì)象特點(diǎn)和室內(nèi)測(cè)試環(huán)境，詳細(xì)探討室內(nèi)系統(tǒng)測(cè)試的測(cè)試方案，制定雙制式融合信號(hào)系統(tǒng)室內(nèi)測(cè)試的測(cè)試策略、安排需要進(jìn)行的測(cè)試等，最后對(duì)測(cè)試方案進(jìn)行總結(jié)。TBTC+CBTC雙制式融合信號(hào)系統(tǒng)室內(nèi)測(cè)試方案的研究，對(duì)地鐵改造項(xiàng)目信號(hào)系統(tǒng)及改造后的系統(tǒng)測(cè)試方案制定有一定的參考作用。

關(guān)鍵詞：TBTC；CBTC；雙制式融合信號(hào)系統(tǒng)；測(cè)試方案；測(cè)試環(huán)境

中圖分類號(hào)：U284.48" " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " " " " 文章編號(hào)：2095-2945（2023）28-0１０４-0４

Abstract： TBTC+CBTC dual-system fusion signal system is a new CBTC（communication-based train control） multi-mode signal system on the basis of the original TBTC（train control based on track circuit） signal system. The normal operation adopts CBTC mode， and TBTC is the CBTC downgrade mode. It is the first application of \"multi-mode train control system\" in the world. The vehicle has also been modified to adapt to the interface with the dual-system fusion signal system. Instead， combined with the characteristics of the test object and the indoor test environment， the test scheme of the indoor system test is discussed in detail， the test strategy of the dual-system fusion signal system is formulated， and the tests that need to be carried out are arranged. Finally， the test scheme is summarized. The research on the indoor test scheme of the TBTC+CBTC dual-system fusion signal system has a certain reference for the signal system of the metro reconstruction project and the system test scheme after the transformation.

Keywords： TBTC;CBTC; dual-standard fusion signal system; test scheme; test environment

TBTC+CBTC雙制式融合信號(hào)系統(tǒng)正式在現(xiàn)場(chǎng)交付業(yè)主，系統(tǒng)上線運(yùn)營(yíng)之前，項(xiàng)目需要經(jīng)過(guò)合同階段、需求階段、設(shè)計(jì)階段、數(shù)據(jù)制作階段、室內(nèi)測(cè)試階段、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試階段、現(xiàn)場(chǎng)試運(yùn)營(yíng)階段，直至交付業(yè)主現(xiàn)場(chǎng)正式運(yùn)營(yíng)，本文重點(diǎn)從室內(nèi)測(cè)試階段的系統(tǒng)測(cè)試角度出發(fā)，介紹室內(nèi)系統(tǒng)測(cè)試的目的、測(cè)試對(duì)象、測(cè)試環(huán)境、測(cè)試方法及測(cè)試策略，為后續(xù)改造項(xiàng)目室內(nèi)系統(tǒng)測(cè)試方案提供借鑒和參考。

1" 項(xiàng)目描述

既有項(xiàng)目于2000年6月開(kāi)通運(yùn)營(yíng)首段（中山公園站至龍陽(yáng)路站），至今已有23年，作為老的線路，信號(hào)系統(tǒng)的改造迫在眉睫。信號(hào)系統(tǒng)的改造不僅需考慮對(duì)軌旁舊設(shè)備的復(fù)用，還需考慮加入新設(shè)備并且與舊設(shè)備形成一套互相融合的系統(tǒng)。

改造后的新系統(tǒng)項(xiàng)目采用以TRANAVI系統(tǒng)為基礎(chǔ)，集成既有的AF-904軌道電路系統(tǒng)、T-MLK系統(tǒng)、TWC系統(tǒng)，形成一套以TBTC為降級(jí)模式，CBTC為正常運(yùn)營(yíng)模式的TBTC+CBTC新系統(tǒng)。

此系統(tǒng)和目前國(guó)內(nèi)大量應(yīng)用的CBTC加點(diǎn)式降級(jí)的不同之處是將目前CBTC系統(tǒng)中的點(diǎn)式降級(jí)改成TBTC。TBTC系統(tǒng)基于軌道電路的連續(xù)式機(jī)車信號(hào)進(jìn)行列車定位，不依賴CBTC的信標(biāo)定位，這樣可以避免原有的點(diǎn)式降級(jí)模式需要在點(diǎn)式信標(biāo)所在位置才能獲得移動(dòng)授權(quán)等，導(dǎo)致CBTC故障時(shí)轉(zhuǎn)為點(diǎn)式模式需要較長(zhǎng)時(shí)間的限速運(yùn)行，給運(yùn)營(yíng)效率帶來(lái)影響，而采用TBTC代替點(diǎn)式降級(jí)的方案則能有效解決這些問(wèn)題，保證了整個(gè)系統(tǒng)的高可用性和行車效率。

2" 測(cè)試目的

改造后信號(hào)系統(tǒng)室內(nèi)系統(tǒng)測(cè)試對(duì)象為整個(gè)信號(hào)大系統(tǒng)、系統(tǒng)的各個(gè)子系統(tǒng)，測(cè)試對(duì)象均為真實(shí)數(shù)據(jù)和軟件，只有部分軌旁設(shè)備和車輛使用模擬仿真工具，系統(tǒng)測(cè)試驗(yàn)證各個(gè)子系統(tǒng)間的消息交互正常、系統(tǒng)中與數(shù)據(jù)相關(guān)的系統(tǒng)基本功能、與特殊配置相關(guān)的項(xiàng)目特殊需求均正常實(shí)現(xiàn)等。

本文主要闡述系統(tǒng)測(cè)試相關(guān)的測(cè)試目的、測(cè)試對(duì)象、測(cè)試環(huán)境和測(cè)試方案，識(shí)別測(cè)試過(guò)程中可能發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)，以及定義可能的規(guī)避措施等。

3" 測(cè)試對(duì)象

本案所闡述的地鐵信號(hào)系統(tǒng)，屬于筆者所在單位的TRANAVI地鐵信號(hào)系統(tǒng)。TRANAVI地鐵信號(hào)系統(tǒng)目前是國(guó)產(chǎn)化地鐵CBTC信號(hào)系統(tǒng)的主流產(chǎn)品之一，已用于多條線路上開(kāi)通運(yùn)營(yíng)使用。隨后進(jìn)行的改造項(xiàng)目，是在原有TBTC系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，和卡斯柯信號(hào)有限公司TRANAVI產(chǎn)品線進(jìn)行融合改造，形成TBTC+CBTC雙制式融合系統(tǒng)。雙制式融合系統(tǒng)主要包含五大子系統(tǒng)，采用完整的基于無(wú)線通信的移動(dòng)閉塞列車自動(dòng)控制系統(tǒng)（ATC）、列車自動(dòng)監(jiān)控子系統(tǒng)（ATS）、列車自動(dòng)防護(hù)、計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖子系統(tǒng)（CI）、數(shù)據(jù)通信子系統(tǒng)（DCS）、維護(hù)支持子系統(tǒng)（MSS）及站臺(tái)門系統(tǒng)（PSDC）、既有軌旁設(shè)備和車載設(shè)備組成。

4" 測(cè)試環(huán)境

4.1" 室內(nèi)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試環(huán)境

地鐵信號(hào)系統(tǒng)室內(nèi)測(cè)試TRANAVI系統(tǒng)采用IVP（Integration and validation platform）平臺(tái)進(jìn)行測(cè)試。該平臺(tái)仿真軌旁和車輛部分，通過(guò)仿真模塊和PLC，仿真模擬道岔、信號(hào)機(jī)、軌道電路、站臺(tái)門、編碼里程計(jì)、信標(biāo)天線、仿真機(jī)車和遠(yuǎn)程控制電源等，結(jié)合被測(cè)的真實(shí)設(shè)備包括ATS設(shè)備、CI機(jī)柜、CC機(jī)架、ZC機(jī)柜、LC機(jī)柜、PSDC機(jī)籠、CITB機(jī)籠及既有改造系統(tǒng)的真實(shí)車載設(shè)備DTG機(jī)籠和軌旁設(shè)備TMLK機(jī)籠、AF904機(jī)籠。真實(shí)設(shè)備和仿真設(shè)備、測(cè)試平臺(tái)及虛擬設(shè)備通過(guò)DCS交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接，對(duì)被測(cè)系統(tǒng)之間的信息交互進(jìn)行模擬。圖1為室內(nèi)信號(hào)系統(tǒng)仿真測(cè)試平臺(tái)結(jié)構(gòu)。

4.2" 硬件環(huán)境

根據(jù)圖1所示系統(tǒng)測(cè)試環(huán)境，構(gòu)建系統(tǒng)測(cè)試平臺(tái)的平臺(tái)部分及被測(cè)對(duì)象，綜合項(xiàng)目設(shè)備特點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)室既有設(shè)備，搭建測(cè)試平臺(tái)實(shí)驗(yàn)室所需要準(zhǔn)備的硬件資源配置，見(jiàn)表1。

4.3" 軟件環(huán)境

系統(tǒng)的操作界面使用的是ATS的中心工作站和車站工作站提供，子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)及軟件由項(xiàng)目發(fā)布，通過(guò)配置管理工具clearcase進(jìn)行版本管理正式發(fā)布，被測(cè)對(duì)象及模擬工具具體軟件配置見(jiàn)表2。

4.4" 測(cè)試工具

測(cè)試人員在測(cè)試執(zhí)行過(guò)程中，需要用到的測(cè)試工具包括測(cè)試平臺(tái)和測(cè)試過(guò)程中的日志記錄等輔助工具。IVP測(cè)試平臺(tái)用來(lái)仿真軌旁設(shè)備和仿真車輛等，Wireshark抓包工具和OMAP工具是用來(lái)記錄測(cè)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題日志和記錄的，以便于設(shè)計(jì)人員對(duì)測(cè)試發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析定位，測(cè)試執(zhí)行過(guò)程中需要用到的測(cè)試工具見(jiàn)表3。

5" 測(cè)試方案

5.1" 測(cè)試策略

系統(tǒng)和子系統(tǒng)的產(chǎn)品功能，已經(jīng)在產(chǎn)品層面完成集成和確認(rèn)，項(xiàng)目層面的測(cè)試活動(dòng)主要是基于項(xiàng)目的數(shù)據(jù)配置進(jìn)行。由于室內(nèi)DTG和PTE設(shè)備僅提供單頭設(shè)備，故TBTC模式下的折返和掉頭功能的測(cè)試不在室內(nèi)進(jìn)行測(cè)試，而是在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試階段進(jìn)行測(cè)試。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景和室內(nèi)所具備的測(cè)試條件，制定如下測(cè)試目標(biāo)方案。

5.2" 測(cè)試活動(dòng)

5.2.1" 初始化測(cè)試

1）測(cè)試目的：初始化測(cè)試是系統(tǒng)信心測(cè)試開(kāi)始的前提，根據(jù)系統(tǒng)發(fā)布單和數(shù)據(jù)發(fā)布單，明確被測(cè)對(duì)象的軟件版本和數(shù)據(jù)版本，驗(yàn)證軟硬件版本匹配的情況下被測(cè)系統(tǒng)基本功能的正確性。

2）測(cè)試方法：根據(jù)系統(tǒng)發(fā)布單及子系統(tǒng)發(fā)布單核對(duì)軟件和數(shù)據(jù)版本，比對(duì)測(cè)試環(huán)境中的被測(cè)對(duì)象和實(shí)際發(fā)布的數(shù)據(jù)軟件是否一致，以及全系統(tǒng)環(huán)境下列車能否正常升級(jí)到TBTC和CBTC運(yùn)營(yíng)模式，以確保測(cè)試能進(jìn)行下去。

3）測(cè)試描述：根據(jù)FIVP發(fā)布單和FIVP配置文件檢查FIVP測(cè)試子系統(tǒng)的軟件版本；檢查FIVP使用設(shè)備的數(shù)據(jù)版本和發(fā)布單是否一致；檢查全線的基本功能，保障列車能升級(jí)到TBTC和CBTC模式，沒(méi)有EB發(fā)生。

5.2.2" TBTC模式下基本功能測(cè)試

1）測(cè)試目的：TBTC模式下功能測(cè)試是驗(yàn)證列車TBTC模式下，項(xiàng)目定義的進(jìn)路、信號(hào)機(jī)、站臺(tái)等相關(guān)功能可正常實(shí)現(xiàn)，驗(yàn)證列車在TBTC模式下能正常運(yùn)行。

2）測(cè)試方法：在TBTC模式下，使用真實(shí)CC模擬列車運(yùn)行，驗(yàn)證進(jìn)路、換端作業(yè)、開(kāi)關(guān)門、精確停車功能及站間限速、列車跟蹤等。

3）測(cè)試描述：驗(yàn)證TBTC模式下列車根據(jù)進(jìn)路運(yùn)行功能；驗(yàn)證列車跨壓區(qū)域邊界和出入庫(kù)的時(shí)候車次號(hào)顯示及跟蹤正常；驗(yàn)證PSD-Zone激活下TBTC列車的防護(hù)區(qū)域管理；驗(yàn)證TBTC模式下的Overlap解鎖功能；驗(yàn)證ESA激活后防護(hù)區(qū)域管理；驗(yàn)證站間限速功能；驗(yàn)證TBTC模式下列車從RM轉(zhuǎn)到MCS、AMC等模式轉(zhuǎn)換功能。

5.2.3" CBTC模式下基本功能測(cè)試

1）測(cè)試目的：CBTC模式下功能測(cè)試是驗(yàn)證列車CBTC模式下，項(xiàng)目定義的進(jìn)路、信號(hào)機(jī)、站臺(tái)等相關(guān)功能正常實(shí)現(xiàn)，驗(yàn)證列車在CBTC模式下能正常運(yùn)行。

2）測(cè)試方法：在CBTC模式下，驗(yàn)證進(jìn)路、換端作業(yè)、開(kāi)關(guān)門、扣車、跳停、列車停站、精確停車功能及臨時(shí)限速、列車跟蹤。

3）測(cè)試描述：驗(yàn)證列車運(yùn)行規(guī)則中定義的進(jìn)路；驗(yàn)證列車運(yùn)行規(guī)則中的自動(dòng)觸發(fā)進(jìn)路；驗(yàn)證列車運(yùn)行規(guī)則中的自動(dòng)通過(guò)進(jìn)路；驗(yàn)證列車運(yùn)行規(guī)則定義的折返換端；驗(yàn)證CC和聯(lián)鎖的PSDC通信；驗(yàn)證以ATP駕駛模式檢查PSD站臺(tái)的運(yùn)行情況；驗(yàn)證ESA激活的防護(hù)區(qū)域管理；驗(yàn)證列車進(jìn)站前的站臺(tái)扣車功能；驗(yàn)證列車進(jìn)站之前設(shè)置和取消站臺(tái)跳停；驗(yàn)證列車停站時(shí)間；驗(yàn)證列車精準(zhǔn)停車功能；驗(yàn)證CBTC模式下的臨時(shí)限速功能；驗(yàn)證CBTC模式下的overlap功能；驗(yàn)證CBTC列車車次號(hào)能夠正確顯示和追蹤，當(dāng)執(zhí)行COE的時(shí)候車次號(hào)能正確變更，當(dāng)列車出入庫(kù)的時(shí)候車次號(hào)能正確變更；驗(yàn)證CBTC模式下DTO運(yùn)行；驗(yàn)證CBTC模式下列車從RM轉(zhuǎn)到MCS、AMC等模式轉(zhuǎn)換功能。

5.2.4" 降級(jí)功能測(cè)試

1）測(cè)試目的：降級(jí)功能測(cè)試是驗(yàn)證被測(cè)子系統(tǒng)在降級(jí)模式下，系統(tǒng)仍能保持正常或部分正常的運(yùn)行，確保系統(tǒng)在個(gè)別子系統(tǒng)故障時(shí)，系統(tǒng)能保持在既有模式或者降級(jí)模式下運(yùn)行，驗(yàn)證系統(tǒng)的冗余性和可用性是否符合用戶要求。

2）測(cè)試方法：通過(guò)模擬子系統(tǒng)故障，檢查系統(tǒng)的冗余性和可用性。

3）測(cè)試描述：驗(yàn)證聯(lián)鎖冗余、網(wǎng)絡(luò)冗余和機(jī)架冗余；驗(yàn)證ATS中心和車站設(shè)備冗余；驗(yàn)證CC冗余，測(cè)試斷開(kāi)兩頭通信時(shí)CC的行為；驗(yàn)證DCS冗余，在出現(xiàn)故障時(shí)測(cè)試DCS行為；驗(yàn)證一個(gè)ZC關(guān)閉時(shí)，列車穿過(guò)ZC邊界的行為；驗(yàn)證一個(gè)聯(lián)鎖區(qū)關(guān)閉時(shí)，列車穿過(guò)聯(lián)鎖邊界的行為；驗(yàn)證當(dāng)CATS主機(jī)關(guān)閉的時(shí)候站臺(tái)扣車功能；驗(yàn)證CATS主機(jī)關(guān)閉時(shí)候的跳停功能；驗(yàn)證TBTC和CBTC運(yùn)營(yíng)模式的自動(dòng)切換。

5.2.5" 項(xiàng)目特殊功能測(cè)試

1）測(cè)試目的：項(xiàng)目特殊功能測(cè)試，根據(jù)項(xiàng)目技術(shù)規(guī)格說(shuō)明書(shū)和項(xiàng)目需求定義，驗(yàn)證項(xiàng)目特殊的功能是否實(shí)現(xiàn)，驗(yàn)證該系統(tǒng)是否符合用戶要求。

2）測(cè)試方法：根據(jù)項(xiàng)目需求中特殊定義功能，驗(yàn)證項(xiàng)目配置是否滿足項(xiàng)目需求。

3）測(cè)試描述：驗(yàn)證2輛車緊跟蹤；檢查檢測(cè)到列車緊急情況手柄被拉下的行為；驗(yàn)證動(dòng)態(tài)防護(hù)；檢查進(jìn)路設(shè)置、站臺(tái)門、緊急關(guān)閉等聯(lián)鎖條件不同的信號(hào)機(jī)變化；驗(yàn)證信號(hào)機(jī)點(diǎn)燈、常態(tài)點(diǎn)燈；驗(yàn)證記憶定位功能；驗(yàn)證CC遠(yuǎn)程重啟功能；驗(yàn)證輔助改方；驗(yàn)證反向插車功能。

測(cè)試活動(dòng)涵蓋了項(xiàng)目使用的各種場(chǎng)景，測(cè)試用例中定義了遍歷測(cè)試和抽測(cè)測(cè)試的原則，便于測(cè)試人員根據(jù)測(cè)試用例能準(zhǔn)確識(shí)別測(cè)試策略

6" 結(jié)束語(yǔ)

本文針對(duì)項(xiàng)目改造后的雙制式融合信號(hào)系統(tǒng)的地鐵信號(hào)系統(tǒng)室內(nèi)測(cè)試方案進(jìn)行了介紹，突出被測(cè)主體對(duì)象是真實(shí)軟件和數(shù)據(jù)，輔助軌旁仿真工具，實(shí)現(xiàn)在室內(nèi)搭建項(xiàng)目全線運(yùn)行的測(cè)試環(huán)境，對(duì)基本功能、項(xiàng)目特殊功能等在室內(nèi)進(jìn)行測(cè)試，提前發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)配置和軟件可能存在的問(wèn)題，為地鐵信號(hào)系統(tǒng)改造項(xiàng)目的室內(nèi)測(cè)試提供了指導(dǎo)方法，為軌道交通信號(hào)系統(tǒng)改造項(xiàng)目高效快速開(kāi)通作出重要貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 黃小華.關(guān)于城市軌道CBTC系統(tǒng)測(cè)試探討[J].鐵路通信信號(hào)工程技術(shù)，2013，10（2）：37-40.

[2] 歐陽(yáng)玲萍，常鳴.城市軌道交通互聯(lián)互通CBTC項(xiàng)目測(cè)試與驗(yàn)證探討[J].鐵道通信信號(hào)，2017，53（12）：78-81.

[3] 包佳偉，呂豐武，徐燁，等.大修線路信號(hào)系統(tǒng)改造方案的研究[J].鐵道通信信號(hào)，2020，56（4）：91-94.

[4] 呂新軍，崔科.TRANAVI型CBTC系統(tǒng)在北京房山線的應(yīng)用[J].鐵道通信信號(hào)，2016，52（Z2）：69-72.

[5] 呂新軍，施聰，陸鑫源.CBTC和TBTC兼容性車載系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].城市軌道交通研究，2021，24（12）：154-157.