徐 鑫 焦鳳霞

(通號(hào)城市軌道交通技術(shù)有限公司，北京，100070)

1 概述

隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城鎮(zhèn)化建設(shè)步伐的加快，城市規(guī)模逐漸擴(kuò)大，城市區(qū)域范圍通勤和城市交通擁堵問題已越來越成為各大城市在快速發(fā)展過程中迫切需要解決的問題。加快發(fā)展軌道交通建設(shè)，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，不僅能夠很好的解決廣大人民群眾關(guān)心的擁堵問題，而且還能極大的帶動(dòng)軌道交通上下游產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，推動(dòng)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的快速發(fā)展?；ヂ?lián)互通CBTC系統(tǒng)遵循故障導(dǎo)向安全的設(shè)計(jì)理念，系統(tǒng)安全相關(guān)功能須具備SIL4安全完整性等級，因此在系統(tǒng)全生命周期，需進(jìn)行包括軟件單元測試、子系統(tǒng)功能測試、系統(tǒng)測試、互聯(lián)互通系統(tǒng)測試、工程交付測試等多層級全面嚴(yán)格的驗(yàn)證測試工作，其中互聯(lián)互通CBTC系統(tǒng)測試是互聯(lián)互通系統(tǒng)驗(yàn)證的最直接有效手段。

本文針對互聯(lián)互通系統(tǒng)的特點(diǎn)，結(jié)合重慶互聯(lián)互通項(xiàng)目提出CBTC系統(tǒng)互聯(lián)互通測試方案。

2 重慶互聯(lián)互通工程項(xiàng)目簡介

重慶地鐵互聯(lián)互通國家示范工程項(xiàng)目由重慶軌道交通環(huán)線、4號(hào)線、5號(hào)線、10號(hào)線組成，如圖1所示。以重慶市軌道交通第二輪建設(shè)為背景，旨在完成互聯(lián)互通信號(hào)系統(tǒng)的安裝、調(diào)試和投入運(yùn)營，在全局調(diào)度的運(yùn)營管理下，實(shí)現(xiàn)重慶軌道交通第二輪建設(shè)規(guī)劃線路的網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營，達(dá)到國內(nèi)先進(jìn)運(yùn)營和管理的示范效果。

圖1 互聯(lián)互通線路示意圖Fig.1 Schematic diagram of Interoperability lines

互聯(lián)互通首先要實(shí)現(xiàn)互通互換，任一家供應(yīng)商車輛可在任一條線路上互通互換；再次實(shí)現(xiàn)聯(lián)通聯(lián)運(yùn)，減少換乘，需線路配線、運(yùn)營管理體系的支持。項(xiàng)目于2014年啟動(dòng)，制定區(qū)域軌道交通技術(shù)規(guī)范，統(tǒng)一關(guān)鍵技術(shù)接口和系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則，研制滿足互聯(lián)互通的系統(tǒng)設(shè)備和搭建測試平臺(tái)，經(jīng)過測試驗(yàn)證、專家評審，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)在5號(hào)線的車載共線試運(yùn)行。

3 互聯(lián)互通CBTC系統(tǒng)測試平臺(tái)

互聯(lián)互通測試的最好環(huán)境是現(xiàn)場真實(shí)場景，但是由于互聯(lián)互通涉及線路多，不同線路應(yīng)用不同廠商的系統(tǒng)，全部測試在現(xiàn)場進(jìn)行帶來成本高、周期長、現(xiàn)場因素不確定、事故率高、發(fā)現(xiàn)問題定位繁瑣等問題，因此搭建互聯(lián)互通仿真測試平臺(tái)，通過仿真與實(shí)物相結(jié)合的方式，最大限度地模擬現(xiàn)場實(shí)際場景，解決互聯(lián)互通測試的可行性和全面性。

互聯(lián)互通仿真測試平臺(tái)整體按照“硬件最小化，功能最大化”的最小系統(tǒng)思想，以重慶環(huán)線、4號(hào)線、5號(hào)線、10號(hào)線為背景，提取列車運(yùn)行控制系統(tǒng)中的核心設(shè)備和典型設(shè)備作為最小系統(tǒng)的雛形，選取功能和接口全覆蓋的最小子集作為最小系統(tǒng)的首選模型，采用功能接口全部預(yù)留和增量式的整體架構(gòu)，按照控制中心層、網(wǎng)絡(luò)層、車站設(shè)備層、仿真層（軌旁仿真、車載仿真）、車載設(shè)備層構(gòu)建仿真測試平臺(tái)架構(gòu)，滿足互聯(lián)互通接口、互聯(lián)互通功能測試驗(yàn)證需求的交叉測試平臺(tái)?；ヂ?lián)互通仿真測試平臺(tái)架構(gòu)如圖2所示。

控制中心層主要包括中心ATS設(shè)備。

網(wǎng)絡(luò)層包括地面設(shè)備之間的有線網(wǎng)絡(luò)及車地之間的無線網(wǎng)絡(luò)，與現(xiàn)場實(shí)際一樣布置為雙網(wǎng)。

車站設(shè)備層主要包括車站ATS、計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖、地面ATP設(shè)備。

軌旁仿真層主要模擬軌旁的信號(hào)設(shè)備，如道岔、應(yīng)答器、計(jì)軸、信號(hào)機(jī)等設(shè)備。列車仿真層主要模擬列車駕駛臺(tái)、車輛動(dòng)力學(xué)模型以及速度傳感器、雷達(dá)、應(yīng)答器接收天線等信號(hào)外圍設(shè)備。

車載設(shè)備層主要包括真實(shí)車載設(shè)備以及MMI。

4 CBTC系統(tǒng)互聯(lián)互通測試方案

圖2 互聯(lián)互通仿真測試平臺(tái)架構(gòu)圖Fig.2 Interoperability simulation testing platform architecture

互聯(lián)互通統(tǒng)一系統(tǒng)功能需求、系統(tǒng)間的接口協(xié)議，各廠家系統(tǒng)需要在各自原有系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行功能和接口的二次開發(fā)和協(xié)作。互聯(lián)互通測試的目的就是在各互聯(lián)互通產(chǎn)品供貨商按照互聯(lián)互通的技術(shù)要求對各子系統(tǒng)產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)互聯(lián)互通總體要求，對互聯(lián)互通系統(tǒng)接口、功能等進(jìn)行驗(yàn)證，同時(shí)保障現(xiàn)場互聯(lián)互通試驗(yàn)線測試順利進(jìn)行。本章即針對互聯(lián)互通的測試需求制定測試方案。

4.1 測試范圍

互聯(lián)互通測試主要集中本線車載與他線地面系統(tǒng)之間的測試。對于本線車載與本線地面之間的測試，建議在自家測試完成，不納入到互聯(lián)互通測試中。自家需保證本線系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)和功能復(fù)合性，后交由互聯(lián)互通實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場進(jìn)行交叉測試、共線測試和跨線測試。

4.1.1 交叉測試

交叉測試指的是不同線車載在不同線地面進(jìn)行的測試。以重慶互聯(lián)互通為例，由4條線路組成，每條線路的車載設(shè)備與其他線地面設(shè)備之間的交叉測試組合共有12種，如表1所示。每個(gè)測試組合，需完成接口測試、數(shù)據(jù)測試和功能測試。

表1 交叉測試組合示例Tab.1 Cross test composite examples

4.1.2 共線測試

共線測試指的是不同線車載在同一條線地面進(jìn)行的測試，主要是多車測試。以重慶互聯(lián)互通為例，共存在24種組合，如表2所示。每個(gè)測試組合需完成功能測試。

4.1.3 跨線測試

跨線測試指的是列車由一條線跨入另一條線的測試，包含不同線路地面系統(tǒng)之間的接口測試和車載跨線測試。以重慶互聯(lián)互通為例，地面系統(tǒng)的接口測試共分為6種組合，車載跨線測試存在24種組合，如表3、4所示。

表2 共線測試組合示例Tab.2 Collinear test composite examples

表3 跨線接口測試組合示例Tab.3 Overline interface test composite examples

表4 車載跨線測試組合示例Tab.4 Onboard overline test composite examples

4.2 測試內(nèi)容

互聯(lián)互通測試以中國城市軌道交通協(xié)會(huì)發(fā)布的《中國城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)互聯(lián)互通標(biāo)準(zhǔn)-互聯(lián)互通測試及驗(yàn)證技術(shù)規(guī)范（點(diǎn)式部分）》、《中國城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)互聯(lián)互通標(biāo)準(zhǔn)-互聯(lián)互通測試及驗(yàn)證技術(shù)規(guī)范（點(diǎn)式部分）》及相關(guān)接口、通信協(xié)議規(guī)范為依據(jù)，進(jìn)行互聯(lián)互通測試用例設(shè)計(jì)。

根據(jù)現(xiàn)有互聯(lián)互通CBTC系統(tǒng)的構(gòu)成，以及目前各線系統(tǒng)地面和車載系統(tǒng)均出自同一廠家，互聯(lián)互通交叉測試的接口測試包括VOBC-CI、VOBCZC、VOBC-ATS之間的接口測試?？缇€測試的接口 測 試 包 括 CI-CI、ZC-ZC、ATS-ATS之 間 的接口測試。隨著互聯(lián)互通日后的深入和發(fā)展，一條線路的列車和地面分別采用不同廠家的信號(hào)系統(tǒng)時(shí)，互聯(lián)互通測試還需對不同廠家系統(tǒng)間CI-ZC、CIATS、ZC-ATS的接口進(jìn)行測試，互聯(lián)互通測試方案隨之調(diào)整。

在實(shí)驗(yàn)室測試階段，根據(jù)測試策略對接口、數(shù)據(jù)和功能均進(jìn)行完整測試?，F(xiàn)場測試階段，僅進(jìn)行數(shù)據(jù)和功能的測試。由于互聯(lián)互通測試通常伴隨著各線的工程測試，一方面為縮短互聯(lián)互通測試的周期，另一方面又避免室內(nèi)和現(xiàn)場測試的重復(fù)，對現(xiàn)場測試的內(nèi)容需要在室內(nèi)測試的基礎(chǔ)上進(jìn)行篩選和再設(shè)計(jì)。以重慶互聯(lián)互通為例，現(xiàn)場測試用例的設(shè)計(jì)基本遵循以下原則。

1） 由于受實(shí)驗(yàn)室環(huán)境限制無法實(shí)現(xiàn)而現(xiàn)場具備條件的相關(guān)測試項(xiàng)，在現(xiàn)場測試階段進(jìn)行驗(yàn)證。

2） 對于實(shí)驗(yàn)室環(huán)境與現(xiàn)場環(huán)境的不同造成測試存在差異的相關(guān)測試項(xiàng)，在現(xiàn)場測試階段再次驗(yàn)證。

5 結(jié)束語

重慶互聯(lián)互通項(xiàng)目目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)環(huán)線、4號(hào)線、5號(hào)線、10號(hào)線在5號(hào)線的車載共線試運(yùn)行，正在進(jìn)行其他線路的共線測試，下一階段目標(biāo)要實(shí)現(xiàn)在環(huán)線、4號(hào)線、10號(hào)線的共線運(yùn)行以及跨線運(yùn)行。通過本測試方案，互聯(lián)互通測試積累了相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)為驗(yàn)證互聯(lián)互通規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)方案的可行性，推動(dòng)互聯(lián)互通行業(yè)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)改進(jìn)與發(fā)展，為城市軌道交通互聯(lián)互通建設(shè)提供了技術(shù)支撐。