一种现场动车调试快速测试方法研究

杨艳艳，任迎钱

（1．北京城市轨道交通咨询有限公司，北京 100068;2．北京城建设计发展集团股份有限公司，北京 100037）

1 现场测试介绍

1.1 现场测试概述

基于通信的列车控制系统（Communication Based Train Control，CBTC）现场动车调试，简称现场测试，主要目的是测试和验证系统相关设备的安装、调试是否正确，各个产品的子系统功能是否完备，各个产品间是否正常通信，可否正常完成数据传输，线路工程数据相比较设备工程化配置数据是否一致，保证各个产品的功能和整个系统的性能满足工程设计和运营要求。

现场测试人员根据城轨CBTC现场确认测试用例，按照功能项和数据项进行跑车测试，测试用例按照系统需求说明书和工程特殊需求表编制，覆盖所有测试项。

测试人员需要根据测试用例的输入条件做相应测试准备，按照用例步骤挨个完成功能项和数据项测试任务，数据项是室内测试经理按照各个工程线的数据用图和电子地图等数据编写的，数据量相对较大。传统的测试方法是按照测试大纲的顺序依次完成相关测试，工作量相当大，时间相对紧迫，任务繁重。

1.2 测试准备

现场测试调试人员申请调试完毕，获得本次动车调试作业许可；动车调试服务人员准备就位（地面调度人员、车载司机）每列调试列车配备2名动车测试调试人员，头尾端各一名，调试相关工具准备齐备；控制中心配备一名测试调试人员，相关测试调试工具齐备；列车运行交路相关进路办理完毕，信号开放；现场测试调试人员最后确认头尾端车载设备工作正常；最高预设为CBTC-CM模式的无位置列车停车于标准站X站台XG的X应答器前（交路起始位置）；开启标准站ZC1、ZC2、ZC3等区域控制器。

2 测试方法优化

2.1 序列必要性

现场测试列车从起始车站或车辆段出发，经测试线路往复运行，车上人员根据车站或调度中心人员下达的测试命令执行相应操作，车站和中心人员观察列车的运行情况完成测试任务。与室内测试不同，放现场测试不能快速任意摆放测试列车，且可能只有一端司机，列车不能长距离退行，只能按照测试线路从当前位置运动到测试目标位置。为了充分利用一次“跑圈”做更多的现场测试，必须编排高效的测试序列。北京地铁7号线一期升级项目计划时间安排如下。

1）22:30，调试人员到达现场进行调试登记；

2）23:00—次日00:00，车载控制器（Vehicle On-Board Controller，VOBC）调试人员对调试车辆进行软件及数据升级；

3）00:20:—00:50，站上调试人员对区域控制器（Zone Controller，ZC）、数据库存储单元（Data Storage Unit，DSU）进行升级；

4）00:50—02:10，动车测试；

5）02:10—02:50，设备回退为运营版本；

6）02:50—03:30，运营版软件及数据验证。

可见，动车测试时间尤为紧张，按照常规用例测试请点时间几乎不可实现，测试序列成为必需。

2.2 序列编排原则

现场测试应严格按照测试顺序进行，编排测试序列同样遵循应先静态后动态、先低速后高速、先单车后多车、先手动（ATP）后自动（ATO）的方式；同时严格按照限制条件进行操作，对于异常操作严格执行让步报批的手续后方可进行。

CBTC现场测试，通过对运行交路、测试案例、列车位置三者进行研究，分析测试案例执行所需条件及相关约束，如该测试用例是功能项还是数据项，是站台还是区间测试等，测试线路中合理安排测试案例的执行位置，减少整个现场测试“空跑”过程，以便在一次“跑圈”中完成更多测试案例，最终使整个现场测试的“跑圈”数较少，以更高的效率完成任务。

保证执行测试序列库覆盖城轨CBTC测试用例库，测试用例库覆盖全部系统需求。测试人员通过执行相应的测试序列，可以完成对测试案例的验证，进而完成对系统需求的全部验证。

随着测试列车按交路运行，现场测试工作逐渐完成，可见测试序列是贯穿整个测试活动的关键要素，它随测试内容、测试位置及测试时间变化。如果线路较长，可以多车进行测试，这几个车分工合作，跑不同的小交路使用同一测试序列，也可以在同一条线路上测试多个序列。

3 信号系统现场测试典型序列（功能项和数据项）

3.1 点式CM列车低速趟全线

序列1：1）检查列车上电自检功能。列车初始上电，查看列车自检后的结果；2）在人机交互界面上点击信息-日检按钮进行各项日检操作，检验结果；3）通过查看VOBC设备的ATP打印信息，查看列车车长是否与实际车长一致；4）检查在ZC开启的情况下，计轴区段、信号机等状态变化的实时性是否满足系统设计要求，并检查调度中心及车站现地控制终端上显示的正确性；5）通过测试分析工具检查：点式运行级别下线路限速是否符合设计要求；6）点式车跨压信号机显示状态变化；7）查看打印数据，列车收到了线路中的所有应答器报文信息。

3.2 点式CM区间站台同步进行

序列2：1）列车定位并升级为点式运行级别列车自动防护模式（Intermittent Train Controlcoded train operating mode，ITC-CM），查看有无紧急制动，紧急制动触发速度、推荐速度是否发生跳变，人机界面上是否显示绿色停车窗图标；2）检查ITC级别下，站台保护区段解锁机制是否符合设计要求；3）检查ITC级别下，列车驶入和驶离站台区域时，MMI站台区域图标显示是否正确；4）检查点式级别下，ITC-CM列车不同停车精度下的开门侧提示；5）检查ITC-CM模式列车，站台（有/无环线）安全门防护测试；6）只有按压与开门提示相同侧的开/关车门按钮，车门和安全门才能同步打开和关闭；7）检查ITC级别下，停站的ITC-CM列车，满足发车条件下的提示功能；8）检查列车处于点式级别下，人开人关/门控模式下对车门的控制。

3.3 点式AM列车全线运行

序列3：1）检查在规定的条件下，列车是否能在正线由ITC-CM模式升级为点式运行级别列车自动驾驶模式（Intermittent Train Controlautomatic train operating mode，ITC-AM）；2）检查ITC-AM模式列车，门控模式自开人关时的开关门功能；3）检查ITC-AM模式下，当填充应答器/预告功能的可变应答器显示允许信息时，列车可以不在信号机前停车，按正常速度运行。

3.4 CBTC-CM列车低速趟全线

序列4：1）验证系统在CBTC级别下，跨越ZC边界后，车的运行状态正常；2）通过测试分析工具检查：CBTC级别下线路限速是否符合设计要求；3）检查列车接近信号机及跨压信号机时的显示；4）检查在ZC开启的情况下，CBTC列车运行时计轴区段、信号机等状态变化的实时性是否满足系统设计要求，并检查调度中心及车站现地控制终端上显示的正确性；5）CBTC车出清区段后，制造故障占压，ATS界面上显示计轴区段故障（即ARB）。

3.5 CBTC-CM列车大交路运行

序列5：1）检查在一条进路办理后，限制人工驾驶模式（restricted train operating mode，RM）列车能否定位升级为CBTC列车，CBTC列车能否正常运行；2）检查CBTC级别下，进路保护区段解锁机制是否符合设计要求；3）检查CBTC-CM列车不同停车精度下的开门侧提示；4）检查CBTC-CM模式列车，站台车门与安全门联动测试（同侧）；5）检查CBTC-CM列车，满足发车条件下，开关安全门/开关出站信号的发车提示功能；6）检查CBTC-CM模式列车，门控模式人开人关功能是否符合设计。

3.6 CBTC-AM列车大交路运行

序列6：1）检查线路设计无人折返的站台，列车无人监督的自动折返功能是否正常；2）检查列车ATO控制车门的自开自关/自开人关功能；3）检查列车在CBTC-AM模式进站前，对站台紧急停车按钮按下和复原的响应；4）检查停站计时是否满足系统设计要求；5）检查人机界面上扣车图标显示时机和紧急制动触发速度是否正确。

4 系统实现案例

4.1 测试序列生成工具

使用界面层、业务逻辑层和数据访问层的3层架构设计测试序列化系统，使用测试序列自动化系统如图1所示加载生成的序列，可以自动生成测试计划，现场测试人员根据当日下发的测试计划完成测试，最终生成测试结果。

图1 系统登录Fig.1 System login

测试计划是根据上传的测试序列自动加载测试用例，加载完成后可以对选择的用例再次进行确认，根据实际测试时间可以进行增减操作，如图2所示功能项测试序列加载。

图2 功能项测试序列加载Fig.2 Function item test sequences loading

现场测试人员随着测试的执行将测试结果记录到数据项和功能用例的相应位置，在现场最终数据统计栏可以看到所有用例的执行情况如图3所示。

4.2 工程项目应用情况

北京地铁7号线项目的线路布局及运行交路如图4所示。

本条交路执行如表1所示测试序列，涉及用例11条，其中数据项508条，2条功能项。

表 1 列车测试序列ITC-CMTab.1 Test sequences ITC-CM

1）传统测试时间：按照传统测试，对测试大纲一般熟悉的测试人员来说，单车测试需要跑6圈左右完成以上测试，其中跑一圈的测试时间大概为1.6 h，由于单条进路需要反复关开钥匙重新定位升级约多花费1h，完成510条测试项大约需要11h。

2）使用测试序列测试时间：按照本序列测试，只需跑一圈就可以完成上述测试任务，但是在每个区间和每个站台均需要观察更多的测试项。首先列车定位升级为点式，手动按照推荐速度行车，注意观察EBI和SBI是否有跳变，区间随着列车停稳MMI上观察停稳后的绿色停车窗图标；同时车站和中心人员观察保护区段的解锁情况；列车进站后MMI上显示红色停车窗，停稳后显示绿色停车窗图标；同时，门允许图标显示为绿色箭头；开放出站信号，MMI上显示发车提示，单独打开安全门，EBI为0，牵引切除，关闭安全门，EBI上升；按压驾驶台上的相反侧开门按钮，车门和安全门不能打开，按压正确侧开门按钮，车门和安全门同时打开，发车提示消失；关闭车门和安全门，发车提示出现，关闭出站信号，发车提示消失。列车关开钥匙继续出站测试下一条进路，重复上述测试步骤直到列车运行到交路的终端站台。实际测试时间为3 h。

5 结语

现场测试是线路开通运营前的最后一道保驾护航的检验检测程序。本文提出一种现场动车调试快速测试方法，针对北京地铁7号线一期升级项目中遇到的实际问题提出解决方案。测试序列方法主要以现有的运行交路为基础，在交路的相应位置上选取待测试功能和数据案例，以覆盖系统需求为原则生成一套完整的测试序列库。重点例举现场测试的典型序列，并将该序列实际运用于工程项目中，极大提高测试效率，节约测试成本，期待着更规范、高效的测试序列产生。