基于最小系統(tǒng)的cbtc仿真測(cè)試平臺(tái)

1、專業(yè)專業(yè)知識(shí)分享版分享版使命：加速中國職業(yè)化進(jìn)程使命：加速中國職業(yè)化進(jìn)程摘要論述如何提高基于通信的列車控制(CBTC)系統(tǒng)的開通進(jìn)度和質(zhì)量是需要研究的問題。提出一種基于最小系統(tǒng)的搭建CBTC仿真測(cè)試平臺(tái)的方法，闡述確定最小系統(tǒng)的原理，并通過示例進(jìn)行說明驗(yàn)證。基于該方法，成功完成北京地鐵亦莊線的CBTC測(cè)試任務(wù)，介紹CBTC仿真測(cè)試平臺(tái)的架構(gòu)和功能。關(guān)鍵詞城市軌道交通最小系統(tǒng)測(cè)試需求基于通信的列車控制仿真測(cè)試平臺(tái)北京地鐵亦莊線1研究背景隨

2、著通信技術(shù)、控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，城市軌道交通的信號(hào)制式也得到了很大的發(fā)展，CBTC技術(shù)(communicationbasedtraincontrol，基于通信的列車控制)作為一種能夠適應(yīng)高速度、高密度的軌道交通發(fā)展要求的先進(jìn)的信號(hào)制式，已經(jīng)成為了當(dāng)前城市軌道交通中的首選信號(hào)制式［1］。北京交通大學(xué)研發(fā)的CBTC系統(tǒng)雖然打破了國外的技術(shù)壟斷，但如何提高開通質(zhì)量和保證開通進(jìn)度，是需要進(jìn)一步研究的大問題。一般來講，信號(hào)系統(tǒng)是軌道交

3、通建設(shè)過程中的后期工程，如果能夠在軌道交通建設(shè)的前期或中期啟動(dòng)相關(guān)CBTC系統(tǒng)功能測(cè)試，就可以大大縮短信號(hào)系統(tǒng)的建設(shè)周期。CBTC系統(tǒng)包括多個(gè)子系統(tǒng)，需要采用很多新技術(shù)，全部都進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)是不現(xiàn)實(shí)的，需要對(duì)各個(gè)子系統(tǒng)的功能進(jìn)行驗(yàn)證，并確保系統(tǒng)集成后功能的完整性。在實(shí)驗(yàn)室搭建CBTC仿真測(cè)試平臺(tái)，通過實(shí)驗(yàn)室仿真測(cè)試環(huán)境對(duì)即將上線運(yùn)行的信號(hào)設(shè)備進(jìn)行測(cè)試，對(duì)于縮短CBTC系統(tǒng)的建設(shè)周期、提高系統(tǒng)的安全性和可靠性是非常困難的，因?yàn)樾枰木薮蟮?/p>

4、人力、物力、財(cái)力，并且具有一定的安全隱患。因此，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)搭建一套仿真測(cè)試平臺(tái)來進(jìn)行CBTC系統(tǒng)的測(cè)試驗(yàn)證是非常必要的。2最小系統(tǒng)原理和方法CBTC系統(tǒng)之所以處于軌道交通建設(shè)的后階段，根本原因是因?yàn)橛布O(shè)施不到位，但是影響CBTC系統(tǒng)開通進(jìn)度和質(zhì)量的卻是其設(shè)備軟件所實(shí)現(xiàn)的功能狀況。最小系統(tǒng)的目的就是實(shí)現(xiàn)硬件最小化、功能最大化，同樣在構(gòu)建測(cè)試平臺(tái)時(shí)，硬件會(huì)基于最小系統(tǒng)構(gòu)建的測(cè)試平臺(tái)，以盡可能低的成本(不僅包括設(shè)備成本，還包括時(shí)間成本)，達(dá)

5、到較高的測(cè)試覆蓋率。構(gòu)建基于最小系統(tǒng)的測(cè)試平臺(tái)主要有以下4步。1)確定測(cè)試需求。構(gòu)建測(cè)試平臺(tái)時(shí)，必須明確測(cè)試平臺(tái)要完成的測(cè)試需求都有哪些(見圖1)。測(cè)試需求應(yīng)當(dāng)根據(jù)被測(cè)對(duì)象的功能需求規(guī)范來完成，在完成測(cè)試需求時(shí)可以不對(duì)預(yù)期結(jié)果作要求，但是必須明確將來要進(jìn)行的測(cè)試內(nèi)容。2)根據(jù)測(cè)試需求確定設(shè)備需求。對(duì)于每一條測(cè)試需求，應(yīng)當(dāng)明確所需要的測(cè)試環(huán)境是什么。例如，進(jìn)行車載定位測(cè)試時(shí)對(duì)設(shè)備的要求與進(jìn)行區(qū)域控制器移動(dòng)授權(quán)測(cè)試時(shí)對(duì)設(shè)備的要求肯定是不一樣

6、的，因此必須明確每條測(cè)試需求所對(duì)應(yīng)的設(shè)備需求。在填寫時(shí)，可以參考表1的要求來填寫。3)提取最小系統(tǒng)。最小系統(tǒng)原則上是要進(jìn)行的所有測(cè)試需求的所要求設(shè)備的并集。從表1中可以看到:對(duì)于TR1，在測(cè)試時(shí)需要使用設(shè)備A和D對(duì)于TR2，需要使用設(shè)備B和D。如果要進(jìn)行TR1和TR2的測(cè)試，所構(gòu)建的測(cè)試平臺(tái)只需要包含設(shè)備A、B、D。當(dāng)然，在某些特殊的情況下，如果構(gòu)建實(shí)際設(shè)備的成本遠(yuǎn)高于在現(xiàn)場(chǎng)或者其他環(huán)境下進(jìn)行測(cè)試的測(cè)試成本，則可以適當(dāng)考專業(yè)專業(yè)知識(shí)分享

7、版分享版使命：加速中國職業(yè)化進(jìn)程使命：加速中國職業(yè)化進(jìn)程組成(見圖5)。由于已經(jīng)保證VOBC子系統(tǒng)(車載ATPATO系統(tǒng))、地面ATP設(shè)備在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)與現(xiàn)場(chǎng)的接口和邏輯保持完全一致，所以通過此平臺(tái)測(cè)試完畢的設(shè)備，可以不經(jīng)任何修改，直接應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)。在圖6中，虛線內(nèi)描述的是亦莊線仿真測(cè)試平臺(tái)中的最小系統(tǒng)。在構(gòu)建仿真測(cè)試平臺(tái)時(shí)，提取信號(hào)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

8、口全部預(yù)留和增量式的整體架構(gòu)，搭建實(shí)驗(yàn)室最小系統(tǒng)(見圖6)，包括2套車載控制器、1套真實(shí)CI、1套真實(shí)區(qū)域控制器、1套真實(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、1套真實(shí)車站ATS和1套真實(shí)中心ATS。另外，為了提高測(cè)試人員在測(cè)試過程中的沉浸感，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)可視化測(cè)試的目的，該平臺(tái)也配置了三維視景仿真系統(tǒng)作為支撐。43仿真測(cè)試平臺(tái)的功能在亦莊線CBTC仿真測(cè)試平臺(tái)中，涵蓋了所有與信號(hào)系統(tǒng)相關(guān)的設(shè)備或者組件，確保了所有狀態(tài)都是可觀和可控的，可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)系統(tǒng)的全功能仿真

9、(見圖7)。平臺(tái)采用樁模塊的思路，實(shí)現(xiàn)不同目的仿真測(cè)試平臺(tái)的轉(zhuǎn)換，通過進(jìn)行不同的軟件和數(shù)據(jù)配置，CBTC系統(tǒng)集成仿真與測(cè)試平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)全線所有線路的仿真測(cè)試和單一集中站實(shí)際設(shè)備的集成測(cè)試與系統(tǒng)測(cè)試。如果將亦莊線仿真測(cè)試平臺(tái)中的設(shè)備配置為與現(xiàn)場(chǎng)完全一致的軟件和數(shù)據(jù)，就可以為現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的問題提供一個(gè)室內(nèi)問題復(fù)現(xiàn)和分析的平臺(tái)，大大提高解決問題的效率。5結(jié)語覆蓋最小系統(tǒng)模型的仿真測(cè)試平臺(tái)可以作為科研階段的成果驗(yàn)證平臺(tái)，也可以作為工程階段的系統(tǒng)設(shè)計(jì)