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中鐵電氣化局集團(tuán)北京電氣化公司 北京 100000
聯(lián)調(diào)聯(lián)試以達(dá)到設(shè)計(jì)速度為目標(biāo),通過采用檢測列車、綜合檢視列車、測試動車組和相關(guān)檢測設(shè)備在規(guī)定測試速度下對各系統(tǒng)及相關(guān)系統(tǒng)間接口、匹配關(guān)系進(jìn)行綜合測試;評價(jià)和驗(yàn)證牽引供電、接觸網(wǎng)、遠(yuǎn)動、通信、信號、客服、災(zāi)害監(jiān)測等系統(tǒng)的性能或功能;驗(yàn)證軌道、道岔、路基、橋梁、隧道、聲屏障等結(jié)構(gòu)工程的適用性,評價(jià)綜合接地、電磁環(huán)境、振動噪聲、分相裝置等是否滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求;為高速鐵路各業(yè)務(wù)系統(tǒng)和整體系統(tǒng)的調(diào)試、優(yōu)化提供技術(shù)支持,使各系統(tǒng)和整體系統(tǒng)的功能及性能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。
高速鐵路聯(lián)調(diào)聯(lián)試需多單位聯(lián)合作戰(zhàn)、專業(yè)涉及面廣、參與人數(shù)眾多、時(shí)間跨度長、剩余工程較多、管理難度較大,因此,研判聯(lián)調(diào)聯(lián)試期間主要安全風(fēng)險(xiǎn),研究相應(yīng)預(yù)防措施,對加強(qiáng)聯(lián)調(diào)聯(lián)試安全管理,推進(jìn)高鐵高質(zhì)量開通運(yùn)營具有一定的指導(dǎo)意義。
信號系統(tǒng)聯(lián)調(diào)聯(lián)試采用CTCS3-300T車載設(shè)備進(jìn)行測試,試驗(yàn)過程中車載設(shè)備嚴(yán)格按線路允許速度等地面信息自動生成目標(biāo)距離速度曲線監(jiān)控列車運(yùn)行,地面信號設(shè)備全部為真實(shí)設(shè)備,列控工程數(shù)據(jù)配置均為擬開通的數(shù)據(jù)版本;測試場景除了現(xiàn)場運(yùn)營過程中最基本或使用頻率最高的場景,還包括系統(tǒng)運(yùn)用過程中一些常見的故障場景,最大限度地貼近實(shí)車實(shí)景測試要求。
信號系統(tǒng)聯(lián)調(diào)聯(lián)試是對系統(tǒng)功能的測試,按照國際通用做法,2009年原鐵道部制定頒布了《客運(yùn)專線CTCS-3級測試案例》,將系統(tǒng)功能需求按最小單元劃分為470個測試案例;2020年在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了補(bǔ)充完善,測試案例達(dá)到了1055個。信號系統(tǒng)聯(lián)調(diào)聯(lián)試以頒布的測試案例為基礎(chǔ),結(jié)合測地面設(shè)備、現(xiàn)場可實(shí)施等情況,按照與系統(tǒng)測試相關(guān)、現(xiàn)場可實(shí)施、測試地面設(shè)備功能及接口等原則選取和編制相應(yīng)的測試案例。
實(shí)現(xiàn)不同廠家、不同型號信號設(shè)備的統(tǒng)型是技術(shù)發(fā)展的目標(biāo),但由于不同廠家對規(guī)范理解存在偏差以及設(shè)計(jì)理念、設(shè)備構(gòu)造型式的不同,實(shí)現(xiàn)完全統(tǒng)型需要一個長期的過程;信號系統(tǒng)聯(lián)調(diào)聯(lián)試過程中安排了多種型號車載設(shè)備的兼容性測試,并針對不同廠家、不同型號設(shè)備的差異設(shè)計(jì)相應(yīng)的場景。
信號系統(tǒng)聯(lián)調(diào)聯(lián)試通過功能和場景測試,不但驗(yàn)證信號系統(tǒng)內(nèi)部的各項(xiàng)功能,同時(shí)驗(yàn)證信號系統(tǒng)與牽引供電、站場、通信、防災(zāi)、運(yùn)輸調(diào)度等多個專業(yè)接口關(guān)系、數(shù)據(jù)配置以及整體設(shè)計(jì)的匹配性和一致性。
2.1.1 測試驗(yàn)證計(jì)算機(jī)連鎖系統(tǒng)(CBI)與列控中心(TCC)、調(diào)度集中系統(tǒng)(CTC)車站分機(jī)、無線閉塞中心(RBC)的接口功能。
2.1.2 測試驗(yàn)證調(diào)度集中系統(tǒng)(CTC)與計(jì)算機(jī)連鎖系統(tǒng)(CBI)、列控中心(TCC)、臨時(shí)限速服務(wù)器、GSM-R、無線閉塞中心(RBC)系統(tǒng)的接口功能,測試驗(yàn)證動態(tài)場景下調(diào)度終端的相關(guān)功能。
2.1.3 鄭萬鐵路重慶段,針對云陽至萬州北鄭渝場區(qū)間設(shè)置的C3/C2級間轉(zhuǎn)換點(diǎn),增加等級轉(zhuǎn)換過程中進(jìn)路變更、臨時(shí)限速特殊場景。
2.1.4 鄭萬鐵路重慶段,針對巫山站至巴東北區(qū)間延緩開通,利用巫山站(鄭州方向)出站應(yīng)答器組進(jìn)行盡頭防護(hù),增加巫山站(鄭州方向)出站應(yīng)答器組報(bào)文測試特殊場景。
近年來的聯(lián)調(diào)聯(lián)試經(jīng)驗(yàn)表明,信號系統(tǒng)故障往往發(fā)生在多種條件疊加的情況下,這就要求信號系統(tǒng)聯(lián)調(diào)聯(lián)試測試場景的設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合測試案例的發(fā)生概率、發(fā)生頻次及組合關(guān)系,而由于現(xiàn)場條件的局限,相關(guān)的時(shí)機(jī)、時(shí)序和案例組合很難實(shí)現(xiàn)。因此,在信號系統(tǒng)安全功能需求越來越復(fù)雜的背景下,如何利用相關(guān)輔助測試技術(shù),提升測試深度是下一步測試技術(shù)發(fā)展必須考慮的問題。
列控工程數(shù)據(jù)是列控系統(tǒng)正常工作的基礎(chǔ),其準(zhǔn)確性至關(guān)重要,且數(shù)據(jù)量十分龐大;聯(lián)調(diào)聯(lián)試測試方案編制過程中運(yùn)用的測試案例非常多,聯(lián)調(diào)聯(lián)試過程中車載、連鎖、列控、調(diào)度集中、集中監(jiān)測等設(shè)備實(shí)時(shí)產(chǎn)生的監(jiān)測記錄數(shù)據(jù)更是海量。目前,現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)分析主要依靠人工手段,分析深度難以滿足高質(zhì)量的測試要求。
基于模型的測試是針對被測系統(tǒng)進(jìn)行模型提取,并基于該模型自動生成測試用例以及運(yùn)用于系統(tǒng)測試的過程。模型即被測系統(tǒng)的行為預(yù)期,將測試結(jié)果與預(yù)期結(jié)果進(jìn)行對比,來判斷系統(tǒng)需求的一致性[1]。測試過程及測試結(jié)果的對比通過可進(jìn)行交互的測試平臺自動實(shí)現(xiàn),該方法能夠增強(qiáng)測試平臺的重用性和互操作性,具有更加完備、自動化率更高的優(yōu)點(diǎn),在目前的高鐵列控系統(tǒng)測試中備受關(guān)注。例如,佛羅倫薩大學(xué)通過使用數(shù)學(xué)模型與動力學(xué)方程模擬應(yīng)用場景,模擬了現(xiàn)場很難設(shè)置的特殊故障環(huán)境。
基于模型的測試通常使用形式化驗(yàn)證方法,形式化驗(yàn)證是針對模型用數(shù)學(xué)語言來設(shè)定斷言,并尋找反例來證明斷言正確或者錯誤的測試方法。近10年來,形式化方法逐漸被引入高鐵列控系統(tǒng)的驗(yàn)證與測試工作中。例如,使用基于有色Petri網(wǎng)、時(shí)間自動機(jī)、UML、EVENT-B和Prover等建模方法和建模語言,對列控系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)連鎖、ATP以及安全通信系統(tǒng)等進(jìn)行分析驗(yàn)證。建立模型的過程,是黑盒變白盒的過程,針對特定模型的特定功能,可以實(shí)現(xiàn)全覆蓋測試。
3.2.1 綜合檢測動車組加裝LKJ-15設(shè)備。LKJ2000設(shè)備最高控車速度為170km/h,不能滿足試驗(yàn)需求,新一代LKJ能實(shí)時(shí)顯示線路頂棚限速、里程、縱斷面、曲線等準(zhǔn)確信息,試驗(yàn)過程中根據(jù)試驗(yàn)逐級提速需要設(shè)置頂棚速度等級,防止司機(jī)超速并確保貼線運(yùn)行[2]。例如,南昌局集團(tuán)公司贛龍高鐵進(jìn)行了4.4m線間距逐級提速科學(xué)試驗(yàn),為實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)列車按規(guī)定速度貼線運(yùn)行和精準(zhǔn)交會的試驗(yàn)?zāi)繕?biāo),綜合檢測動車組臨時(shí)加裝了LKJ-15(新一代LKJ)設(shè)備,最終圓滿完成了4.4m線間距逐級提速科學(xué)試驗(yàn)。
3.2.2 動車組逐級提速安全措施。通過在地面設(shè)置進(jìn)站信號機(jī)提示牌、電分相預(yù)告標(biāo)、線路限速提示牌等臨時(shí)標(biāo)志牌,防止未安裝LKJ裝置的動車組試驗(yàn)列車在人工控車時(shí)出現(xiàn)超速。
3.2.3 強(qiáng)化切除LKJ、ATP控車試驗(yàn)的管理措施。試驗(yàn)列車確需切除LKJ、ATP控車時(shí),機(jī)務(wù)、車務(wù)部門和調(diào)度所要嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)定的特殊安全措施,機(jī)務(wù)部門要對照站場平面圖進(jìn)行模擬推演,按試驗(yàn)開行車次提前制作操縱提示卡和操縱示意圖,梳理安全風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn),安排勝任司機(jī)值乘,并派勝任人員添乘把關(guān),無關(guān)人員不得進(jìn)入司機(jī)室,不得影響司機(jī)操縱。各級添乘人員應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行試驗(yàn)計(jì)劃,不違章指揮,不指示列車司機(jī)超試驗(yàn)計(jì)劃速度運(yùn)行。
3.2.4 強(qiáng)化分段重疊區(qū)段逐級提速試驗(yàn)把控??茖W(xué)合理分析重疊(交叉)試驗(yàn)區(qū)段試驗(yàn)速度級,認(rèn)真研究重疊(交叉)試驗(yàn)區(qū)段速度級試驗(yàn)方案,確保重疊(交叉)區(qū)段按速度級逐級進(jìn)行提速試驗(yàn)。
3.2.5 公布列控工程數(shù)據(jù)表、LKJ基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。聯(lián)調(diào)聯(lián)試開始前,鐵路局集團(tuán)公司發(fā)布聯(lián)調(diào)聯(lián)試列控工程數(shù)據(jù)表、LKJ基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
3.2.6 優(yōu)化高速鐵路聯(lián)調(diào)聯(lián)試試驗(yàn)流程。高速鐵路聯(lián)調(diào)聯(lián)試試驗(yàn)流程一般為檢測列車逐級提速、單列動車組列車逐級提速、重聯(lián)動車組列車逐級提速、信號場景試驗(yàn)等。單列動車組列車逐級提速完成后,建議先安排信號ITC試驗(yàn)和正線信號場景試驗(yàn),盡早開通使用列控CTCS-2/CTCS-3設(shè)備,實(shí)現(xiàn)重聯(lián)動車組逐級提速列車盡可能采用ATP控車,最大限度降低安全風(fēng)險(xiǎn)。
每個鐵路局集團(tuán)公司配備各型列控車載設(shè)備的動車組數(shù)量差別較大,個別稀缺類型列控車載設(shè)備動車組因廠修、難以調(diào)配等原因,影響聯(lián)調(diào)聯(lián)試進(jìn)度。因此,聯(lián)調(diào)聯(lián)試前鐵路局集團(tuán)公司科信部、運(yùn)輸部、客運(yùn)部、車輛部應(yīng)共同研究聯(lián)調(diào)聯(lián)試進(jìn)度、稀缺類型列控車載設(shè)備動車組運(yùn)用檢修計(jì)劃,滿足兼容性試驗(yàn)。如難以調(diào)用本鐵路局集團(tuán)公司某種類型動車組,則需車輛部牽頭,向其他鐵路局集團(tuán)公司借調(diào)。
云平臺可最大限度地利用硬件平臺資源,整合多個操作系統(tǒng),并根據(jù)需求進(jìn)行重新分割獨(dú)立運(yùn)行,可構(gòu)建資源集中、共享和遠(yuǎn)程互相調(diào)用的新服務(wù)器模式。對于傳統(tǒng)聯(lián)調(diào)聯(lián)試工作中無法進(jìn)行資源整合、高效管理和快速部署等問題,云平臺測試技術(shù)有望提出新的解決方案。
云平臺的關(guān)鍵技術(shù)是資源虛擬化,可將多臺物理服務(wù)器的計(jì)算、存儲、網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行聚合管理,構(gòu)建高鐵仿真測試私有云,再使用虛擬化軟件的方法將其分割為多個虛擬云服務(wù)器,為聯(lián)調(diào)聯(lián)試中的TCC仿真、RBC仿真、CBI仿真、TSRS仿真和線路仿真等提供獨(dú)立的測試環(huán)境并可進(jìn)行分布式管理。
基于云的遠(yuǎn)程測試及分析系統(tǒng)主要由3部分組成:信號采集端、云服務(wù)器和遠(yuǎn)程客戶端。信號采集端負(fù)責(zé)將真實(shí)設(shè)備與測試儀器連接并進(jìn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集、數(shù)據(jù)存儲和定期將收集數(shù)據(jù)推送到云服務(wù)器,然后調(diào)用獨(dú)立運(yùn)行的虛擬機(jī)進(jìn)行仿真測試[3]。遠(yuǎn)程客戶端可進(jìn)行用戶界面管理,根據(jù)不同的測試需求進(jìn)行相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)配置、測試環(huán)境配置、仿真文件管理等,實(shí)現(xiàn)自動化處理。在基于軟硬件的聯(lián)調(diào)聯(lián)試中引入云技術(shù),利用并行自動測試系統(tǒng),通過組件進(jìn)行測試任務(wù)分發(fā)并創(chuàng)建一個內(nèi)部數(shù)據(jù)庫,生成和存儲大量隨機(jī)測試用例,這樣可根據(jù)實(shí)際需求動態(tài)調(diào)整硬件和軟件資源。
為提高測試效率,減少換端時(shí)間,應(yīng)配備2把主控鑰匙,并安排兩端司機(jī)執(zhí)乘。如條件具備,檢測列車兩端均配備行車指揮、試驗(yàn)人員。
信號測試時(shí),檢測列車需要越過進(jìn)站信號后自區(qū)間折返,具體停車地點(diǎn)應(yīng)納入測試序列相關(guān)描述。確定區(qū)間停車?yán)锍虝r(shí),注意分相區(qū)位置,防止檢測列車低速進(jìn)入接觸網(wǎng)電分相內(nèi)的無電區(qū)停車[4]。區(qū)間折返需兩端站使用輔助按鈕改方,相關(guān)車站應(yīng)提前組織人員練習(xí)相關(guān)操作,避免因改方操作不及時(shí)影響測試。
為順利完成測試任務(wù),電務(wù)部門、設(shè)備管理單位、施工單位、設(shè)備廠家等,需登乘檢測列車配合試驗(yàn)。集成商、設(shè)備供應(yīng)商駐站技術(shù)負(fù)責(zé)人應(yīng)將聯(lián)系方式提前留存聯(lián)調(diào)聯(lián)試指揮部(臨時(shí)調(diào)度所),以便于聯(lián)絡(luò)。試驗(yàn)期間,設(shè)備廠商應(yīng)駐站配合試驗(yàn),并及時(shí)處理試驗(yàn)中出現(xiàn)的問題;施工單位和設(shè)備管理單位應(yīng)指派人員在車站行車室及臨時(shí)調(diào)度所值守,并負(fù)責(zé)與試驗(yàn)列車、列車調(diào)度員及車站行車人員聯(lián)系。
當(dāng)前,我國高鐵建設(shè)處于快速發(fā)展階段,高鐵聯(lián)調(diào)聯(lián)試是高鐵建設(shè)和運(yùn)營管理的重要工作內(nèi)容。聯(lián)調(diào)聯(lián)試計(jì)劃編制工作既是高鐵工程項(xiàng)目聯(lián)調(diào)聯(lián)試組織實(shí)施的工作重點(diǎn),也是保證聯(lián)調(diào)聯(lián)試任務(wù)按期完成的重要技術(shù)手段。建議對計(jì)劃編制的流程和方法進(jìn)行更深入探討和研究,將計(jì)劃編制工作提升到一個新的階段,從而推動高鐵聯(lián)調(diào)聯(lián)試工作向標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、智能化發(fā)展。