全自動運行無人駕駛列車功能測試策劃與要點分析

潘建法

摘要：本文根據(jù)目前國內(nèi)某全自動運行線路的建設和測試經(jīng)驗，結合常規(guī)車輛測試流程及內(nèi)容，給出車輛新增全自動功能的測試流程及新增內(nèi)容建議。最后針對全自動車輛特有的多場景接口測試方法及室內(nèi)綜合測試平臺做了重點介紹。通過對全自動運行車輛新增接口和功能的分析，結合非全自動車輛組裝后進行的靜動態(tài)測試方案，以及全自動運行系統(tǒng)的調(diào)試特點，對全自動運行車輛的全自動功能測試進行了全面策劃，并針對測試驗證方案提出編制建議。

關鍵詞：全自動運行;無人駕駛列車;測試與驗證

1全自動運行無人駕駛車輛設計特點

1.1高度自動化：

駕駛設備系統(tǒng)的高度自動化是實現(xiàn)全自動運行的基本保障，使列車在全線范圍內(nèi)實現(xiàn)自動喚醒、休眠、投入運營、折返、停站、啟動、開啟關閉車門等動作。

全自動車輛增加了軌道監(jiān)控設備，自動判斷線路異物，并自動施加緊急制動，異物排除后自動恢復運行。增加了雨雪運行模式，根據(jù)車輛系統(tǒng)感知的輪軌打滑情況進行判斷，自動啟動防滑控制功能，保障列車安全平穩(wěn)運行。

全方位的乘客監(jiān)控系統(tǒng)配合車輛的自動開關門、防夾及站臺門對位隔離功能，保障乘客的安全上下車。

緊急呼叫、緊急解鎖、緊急手柄等緊急設備的自動化設計，隨時聯(lián)動啟動的應急中心通話和事故現(xiàn)場畫面推送功能，共同保障了特殊情況下的自動應急處理能力。

1.2高度安全化

當前我國全自動運行車輛皆以ATO4等級、UTO運營方式為目標進行設計，日常運營列車上沒有司機和乘務員的參與，多項車輛的安全保障均需由車輛本身來實現(xiàn)。

除額外新增障礙物、脫軌檢測等全自動安全系統(tǒng)和裝備外，針對全自動運行系統(tǒng)，按照IEC62267、EN 50126等標準要求，結合線路本身及所在城市的運營安全性與可靠性目標，對整個系統(tǒng)進行危害分析及安全指標分解。

2全自動無人駕駛車輛功能測試

2.1測試分類

全自動無人駕駛車輛的測試分為例行試驗、型式試驗和研究型試驗。根據(jù)環(huán)境的不同，又可分為靜態(tài)試驗和動態(tài)試驗。根據(jù)專業(yè)劃分不同，分為單系統(tǒng)測試及多系統(tǒng)測試。

在進行列車試驗前，各設備供應商應向車輛集成商提交所有子系統(tǒng)型式試驗報告和已分別符合合同要求的證明文件。

所有列車在發(fā)運現(xiàn)場前應通過制造廠內(nèi)的例行試驗。型式試驗既包含靜態(tài)試驗也包含動態(tài)試驗，動態(tài)試驗可在廠內(nèi)試驗線完成，也可在現(xiàn)場完成。與全自動功能相關的試驗要盡量在廠內(nèi)完成。

為實現(xiàn)全自動運行系統(tǒng)車輛全自動功能測試和與各系統(tǒng)的接口測試，車輛應根據(jù)各相關系統(tǒng)的參與范圍和測試深度不同，逐步完成“廠內(nèi)全自動運行場景功能驗證測試”、“實驗室多系統(tǒng)接口測試”與“現(xiàn)場全自動運行場景覆蓋測試”。

2.2無人駕駛車輛全自動功能系統(tǒng)測試：

1）廠內(nèi)全自動運行場景功能驗證測試

分為外觀檢查、靜態(tài)測試與動態(tài)測試三個部分。

全自動無人駕駛車輛的外觀設計改變檢查及司機臺及電氣柜的密封性等應在外觀檢查中完成。各設備系統(tǒng)的報警測試、聯(lián)動測試和遠程控制測試可在車輛靜態(tài)測試中完成。動態(tài)測試應完成蓄電池應急牽引能力測試以及列車CAM模式運行測試。

廠內(nèi)全自動運行場景功能驗證測試應與全自動場景文件逐一對應，進行逐項測試。

2）實驗室自動運行場景接口測試

實驗室測試環(huán)境一般由信號系統(tǒng)、綜合監(jiān)控系統(tǒng)、車輛、通信系統(tǒng)、站臺門組成至少三站兩區(qū)間的驗證平臺。實驗室多系統(tǒng)測試環(huán)境各平臺間接口均為真實接口設備組成。全自動車輛提供TCMS及司控臺等必需的硬件設備，保證與信號等系統(tǒng)的硬線和網(wǎng)絡連接的真實性。

本階段會進行各系統(tǒng)之間全自動運行功能聯(lián)動功能測試，原則上覆蓋全部全自動運行系統(tǒng)場景。可驗證車輛全自動運行系統(tǒng)接口正確性。

在進行多系統(tǒng)接口聯(lián)調(diào)前，車輛應完成單系統(tǒng)功能測試。

3）現(xiàn)場全自動運行場景覆蓋性測試：

本階段的測試與驗證任務由各全自動運行系統(tǒng)設備供貨商依據(jù)現(xiàn)場測試要求提供實際設備進行實車聯(lián)合測試，完成全自動運行系統(tǒng)全功能測試與驗證。

本階段測試可歸入綜合聯(lián)調(diào)內(nèi)容，詳見《全自動場景覆蓋性測試實施方案》

在進行現(xiàn)場全自動運行場景覆蓋性測試前，全自動無人駕駛車輛應完成所有功能的現(xiàn)場動態(tài)測試，信號、通信、綜合監(jiān)控、LTE-M等各系統(tǒng)應完成單系統(tǒng)及多系統(tǒng)接口測試。

4）PSI報告

車輛的PSI報告中應包括車輛全自動功能的測試驗證內(nèi)容。

3測試方案設計原則

3.1測試方案編制依據(jù)

1）全自動無人駕駛車輛各個階段的全自動功能測試方案應完全滿足《車輛采購合同》《車輛與信號、通信等系統(tǒng)接口協(xié)議》以及當條線路《全自動運行場景文件》中所有技術及功能要求。

2）測試方案里應包括所有硬件接口、硬件功能的測試，也要包括所有軟件接口及軟件功能的測試。

3.2測試案例設計

全自動功能測試大綱應覆蓋所有合同及場景文件描述功能，因此建議按場景文件順序進行車輛子系統(tǒng)功能分解，測試案例不僅要包括正常場景流程，還應包括各場景下的故障情況測試。

4全自動功能測試平臺搭建

4.1全自動功能廠內(nèi)測試平臺

4.1.1 硬件

車輛進行廠內(nèi)測試時通常不包括連帶信號和通信系統(tǒng)設備進行聯(lián)調(diào)。因此，建議單獨搭建車輛軟硬件調(diào)試平臺。既可以通過上位機軟件模擬VOBC對TCMS發(fā)送的遠程控制指令，還可以模擬部分模擬量輸入輸出。

4.1.2 軟件實現(xiàn)

應編制上位機測試軟件。根據(jù)全自動運行場景逐項測試與記錄。

4.2室內(nèi)測試平臺

測試平臺以信號系統(tǒng)為紐帶，支持綜合監(jiān)控、通信、車輛、站臺門系統(tǒng)接入，進行真實接口調(diào)試驗證，確保了所有系統(tǒng)狀態(tài)均可控，滿足所有全自動場景的覆蓋測試。測試平臺最小系統(tǒng)包括以下主要功能：

?仿真實際子系統(tǒng)，具備實際子系統(tǒng)的操作命令、交互處理功能;

?具備異常處理功能：對關鍵邏輯進行異常處理，保證軟件運行的健壯性，增強專業(yè)邏輯處理的嚴密性;

?故障注入測試功能，為各子系統(tǒng)的測試提供豐富的故障注入測試功能，可對實際子系統(tǒng)的功能性能進行測試;

車輛系統(tǒng)配置的要求：

室內(nèi)測試平臺完成測試驗證功能后將承擔全自動運行演示和培訓功能。

車輛系統(tǒng)主要為TCMS系統(tǒng)及子系統(tǒng)接口設備，主要針對車輛全自動運行相關的部件構建測試，另有模擬器可以模擬車輛及其子系統(tǒng)的運行原理，完成車輛全自動運行控制仿真及功能測試驗證。此部分預留真實車輛系統(tǒng)接入條件，保證室內(nèi)測試階段完成對信號與車輛之間TCMS接口協(xié)議的測試。

5結語

根據(jù)目前國內(nèi)已開通全自動線路的測試經(jīng)驗，車輛廠及信號、通信、站臺門等各系統(tǒng)均未對測試工作形成成熟體系和案例庫。實際測試時往往由于準備不足造成工期緊張。

全自動無人駕駛車輛的測試與驗證工作貫穿車輛的生產(chǎn)、廠內(nèi)測試、實驗室測試、現(xiàn)場聯(lián)調(diào)等多個階段。全自動無人駕駛車輛自身功能測試的完整和可靠是整個全自動運行系統(tǒng)聯(lián)調(diào)工作順利進行的重要保障。因此，建議各生產(chǎn)商從合同簽訂后設計聯(lián)絡階段即開啟全自動功能測試大綱的編制策劃以及配套測試工裝的設計工作，使測試方案得到充分論證，后續(xù)的測試工作開展的更扎實更順利。

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