大石河?xùn)|實(shí)驗(yàn)室綜合監(jiān)控測試應(yīng)用研究

楊艷艷，劉 晴

（北京城市軌道交通咨詢有限公司，北京 100068）

1 概述

大石河?xùn)|實(shí)驗(yàn)室是城市軌道交通全自動運(yùn)行系統(tǒng)與安全監(jiān)控北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，目前是國內(nèi)首個且唯一一個具有全自動運(yùn)行（Fully Automatic Operation，F(xiàn)AO）核心系統(tǒng)功能、接口測試能力及進(jìn)行FAO 運(yùn)營服務(wù)培訓(xùn)能力的綜合型實(shí)驗(yàn)室。

FAO 系統(tǒng)的功能測試驗(yàn)證能力聚焦于全自動運(yùn)行3 大核心系統(tǒng)，即車輛、信號及綜合監(jiān)控。本文依托城市軌道交通系統(tǒng)安全保障技術(shù)國家工程實(shí)驗(yàn)室北京實(shí)驗(yàn)室基地合同項目，以北京新機(jī)場線實(shí)際工程線路為背景，通過分析實(shí)驗(yàn)室的現(xiàn)有設(shè)備資源，搭建最小測試平臺，最終達(dá)到驗(yàn)證新機(jī)場線綜合監(jiān)控系統(tǒng)功能指標(biāo)是否符合規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求的目標(biāo)，為后續(xù)的城軌裝備認(rèn)證打下堅實(shí)的基礎(chǔ)。

2 測試平臺部署

2.1 測試環(huán)境設(shè)備比對

從現(xiàn)場設(shè)備實(shí)際查看，大石河?xùn)|實(shí)驗(yàn)室當(dāng)前具備新機(jī)場線列車自動監(jiān)督（Automatic Train Supervision，ATS）的測試環(huán)境，包括網(wǎng)關(guān)計算機(jī)主備、應(yīng)用服務(wù)器主備、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、行調(diào)工作站、正線3 個集中區(qū)的現(xiàn)地工作站、車站分機(jī)、單機(jī)版聯(lián)鎖、仿真區(qū)域控制器（Zone Controller，ZC），卡斯柯車載、仿真軌旁、仿真輸入/輸出（Input/Output，I/O）和軌旁電子單元（Lineside Electronic Unit，LEU）。同時具備燕房線的中心冗余前置處理機(jī)（Front End Processor，F(xiàn)EP）和車站FEP、中心實(shí)時服務(wù)器供電冗余和機(jī)電冗余，車站實(shí)時服務(wù)器冗余。如圖1 所示綜合監(jiān)控最小測試環(huán)境，對比信號ATS 的測試環(huán)境，所需歷史服務(wù)器設(shè)備即數(shù)據(jù)庫服務(wù)器那臺DL380 機(jī)器。中心實(shí)時服務(wù)器ATS 冗余設(shè)備即應(yīng)用服務(wù)器A 和B 機(jī)。因此不使用云平臺搭建，在現(xiàn)有測試環(huán)境基礎(chǔ)上進(jìn)行改造是最簡捷快速的通道。

圖1 綜合監(jiān)控最小測試環(huán)境Fig.1 Minimum test environment of integrated monitoring

2.2 測試環(huán)境搭建

1）測試平臺網(wǎng)絡(luò)搭建

為被測產(chǎn)品設(shè)備接入方式統(tǒng)一，查看測試平臺主要構(gòu)建的6 個網(wǎng)絡(luò)，包括：

a.紅網(wǎng)、藍(lán)網(wǎng)，用于傳輸ZC/車載控制器（Vehicle On-Board Controller，VOBC）/ 計 算機(jī)聯(lián)鎖（Computer Interlocking，CI）等設(shè)備的信息以及傳輸仿真軟件交互信息；

b.黃網(wǎng)、紫網(wǎng)，用于傳輸ATS 信息；

c.主備設(shè)備冗余的直連網(wǎng)兩個。

網(wǎng)絡(luò)部署在交換機(jī)上，綜合監(jiān)控相關(guān)軟件同樣搭建在黃網(wǎng)和紫網(wǎng)中。根據(jù)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)環(huán)境增加3 層交換機(jī)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)配置如圖2 所示，達(dá)到網(wǎng)絡(luò)劃分的目的。

圖2 測試環(huán)境網(wǎng)絡(luò)配置Fig.2 Network configuration of test environment

2）測試平臺軟件部署

軟件運(yùn)行環(huán)境的配置情況直接影響著軟件運(yùn)行的性能，由于除了HMI 人機(jī)界面外，其他設(shè)備均使用燕房線的，經(jīng)分析所有要復(fù)用的設(shè)備軟硬件配置均可以滿足 MACS-SCADA V4.0 軟件所支持平臺的需求。

綜合監(jiān)控測試平臺安裝順序：操作系統(tǒng)軟件、SCADA 系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件、城軌應(yīng)用的補(bǔ)丁包。測試所用軟件版本包括 Windows 安裝盤（中心和車站的服務(wù)器以及工作站）、Linux 安裝盤FEP，數(shù)據(jù)版本為工程組態(tài)數(shù)據(jù)。安裝完軟件后需要使用Ctool工具將數(shù)據(jù)下裝到所選域或中心域的下裝服務(wù)器上。

MACS-SCADA 系統(tǒng)調(diào)試工具Ua 專家（uaexpert.exe）可以查看各個服務(wù)的在線運(yùn)行狀態(tài)、實(shí)時服務(wù)運(yùn)行數(shù)據(jù)等信息，通過使用Uaexpert 軟件置點(diǎn)進(jìn)行綜合監(jiān)控涉及的各個專業(yè)的功能模擬測試。

3 綜合監(jiān)控測試階段

3.1 測試案例編制

在綜合監(jiān)控系統(tǒng)中主要功能包括：電力監(jiān)控系 統(tǒng)（Power Supervisory Control And Data Acquisition，PSCADA）、環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)（Building Automation System，BAS）、廣播系統(tǒng)（Public Address System，PA）、乘客信息系統(tǒng)（Passenger Information System，PIS）、閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)（Closed Circuit Television，CCTV）、火災(zāi)報警系統(tǒng)（Fire Alarm System，F(xiàn)AS）、屏蔽門系統(tǒng)（Platform Screen Doors，PSD）等，結(jié)合 ATS 人機(jī)交互功能，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間的聯(lián)動功能。

輸入文件為《城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50636-2018）、《北京新機(jī)場線TIAS 系統(tǒng)-軟件詳細(xì)設(shè)計規(guī)格說明書》；輸出文件為綜合監(jiān)控產(chǎn)品測試案例。

3.2 典型測試案例執(zhí)行

1）話筒廣播

測試案例如表1 所示。

表1 話筒廣播Tab.1 Microphone broadcast

測試過程分析如下。

a.登錄HMI，切換到車載廣播界面后，選擇列車，話筒“開始”按鈕置灰不使能，尋找按鈕激活狀態(tài)的前置條件。

由于新機(jī)場的測試環(huán)境沒有安裝車輛網(wǎng)關(guān)，使得PA 和PIS 系統(tǒng)中車載設(shè)備（使用卡斯柯的9 號車）通信正常的條件：

b.滿足上述條件后，點(diǎn)擊話筒“開始”按鈕，將話筒廣播執(zhí)行成功點(diǎn)位：TRN：LCD0009.DIGK.PV 置為1。

c.查看狀態(tài)反饋區(qū)及事件記錄，測試通過。

2）廣播監(jiān)聽

測試案例如表2 所示。

測試過程分析如下。

a.以角色 A 登錄 HMI，切換到車站廣播頁面。選中一個廣播區(qū)，點(diǎn)擊廣播監(jiān)聽“開始”按鈕，提示發(fā)起操作成功。

b.將用例中的點(diǎn)位值置為1，有“開始廣播監(jiān)聽執(zhí)行成功”的提示，但是所選的廣播區(qū)上未顯示廣播監(jiān)聽圖標(biāo)，測試不通過，提交缺陷。

3）車站火災(zāi)

測試案例如表3 所示。

表3 車站火災(zāi)Tab.3 Station fire hazard

測試過程分析如下。

a.大興機(jī)場公共區(qū)防煙分區(qū)煙火報警：將INST(ns=1104;s=FYFQ0001).DIHJ.PV 值置為1，HMI 聯(lián)動圖標(biāo)紅色閃爍，防煙分區(qū)煙火報警聯(lián)動自動執(zhí)行，執(zhí)行完成后聯(lián)動圖標(biāo)停止閃爍。事件格式如下，聯(lián)動：監(jiān)視器（行調(diào)、環(huán)調(diào)監(jiān)視器），顯示方式（畫面2），攝像機(jī)（對應(yīng)煙分區(qū)煙火報警CCTV序列）。

b.現(xiàn)場確認(rèn)有火災(zāi)，大興機(jī)場煙火報警：將INST(ns=1104;s=FAS_0001).DIFA.PV 值置為1，聯(lián)動圖標(biāo)紅色一直閃爍。點(diǎn)擊聯(lián)動，可以看到聯(lián)動動作列表，點(diǎn)擊執(zhí)行（PA 和PIS 屬于半自動執(zhí)行方式，需要人工確認(rèn)），聯(lián)動開始執(zhí)行，反饋聯(lián)動動作列表的執(zhí)行結(jié)果。查看事件，聯(lián)動：大興機(jī)場煙火報警激活；聯(lián)動：大興機(jī)場煙火報警開始執(zhí)行；聯(lián)動：廣播：廣播區(qū)域（站臺、站廳），預(yù)錄廣播（車站火災(zāi)），廣播次數(shù)（2）成功；聯(lián)動：乘客信息：信息ID（1588096965），發(fā)布區(qū)域（站臺、站廳），信息名稱（車站火災(zāi)），發(fā)布方式（緊急模式），持續(xù)時間（2 min）發(fā)送成功；聯(lián)動：大興機(jī)場煙火報警執(zhí)行結(jié)束，聯(lián)動圖標(biāo)停止閃爍。測試通過。

4 綜合監(jiān)控測試問題

1）電力PSCADA 功能——保護(hù)復(fù)歸

描述：車站S 中的設(shè)備A 具有保護(hù)事故總信號，用戶以角色A 登錄 HMI，對車站S 做整站復(fù)歸操作，只有發(fā)起保護(hù)復(fù)歸，整站復(fù)歸無反校。據(jù)跟蹤，目前只是燕房線和新機(jī)場線沒有做整站復(fù)歸的反校，由于具有保護(hù)事故總信號的設(shè)備A 故障肯定會人為查看并恢復(fù)，所以安全風(fēng)險系數(shù)較小。后期的工程線路都是做了反校的。

2）BAS 功能——BAS 設(shè)備控制禁止

描述：角色B 具有相同專業(yè)（BAS 專業(yè)）設(shè)備掛/摘牌操作權(quán)限，在車站以角色B 登錄 HMI 在線。中心置點(diǎn)掛牌，車站點(diǎn)擊摘牌，提示摘牌成功，實(shí)際沒有摘牌，摘牌無反校有問題；另外車站掛牌后控制位仍然使能存在問題。

3）PA 功能——廣播區(qū)狀態(tài)

描述：具有車站廣播權(quán)限的角色A 登錄 HMI，打開廣播頁面，制造廣播區(qū)預(yù)錄廣播狀態(tài)，事件日志正確，圖形顯示的為自定義廣播TTS 的圖標(biāo)。

4）PA 功能——廣播監(jiān)聽

描述：車站廣播界面選擇一個正在進(jìn)行廣播的廣播編組，點(diǎn)擊廣播監(jiān)聽“開始”按鈕，修改對應(yīng)點(diǎn)值，有執(zhí)行成功提示，但是無監(jiān)聽圖標(biāo)。

5）系統(tǒng)間聯(lián)動功能——牽引斷電

描述：模擬列車休眠，點(diǎn)位OCCRTDBTRAIN:TRN9.ACKSleep 的PV 值置為1，查看事件記錄，無事件產(chǎn)生。

5 測試展望

通過搭建綜合監(jiān)控專業(yè)的半實(shí)物仿真測試環(huán)境，將大量室外測試工作移至實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，一方面有效縮短現(xiàn)場調(diào)試工期，另一方面通過實(shí)驗(yàn)室大量測試確保現(xiàn)場運(yùn)行安全。在未來，相信通過更多專業(yè)的集成或互聯(lián)，更多聯(lián)動場景的設(shè)計，故障處理場景的增加，給中心操作人員提供更多的信息和更便捷的操作，這也進(jìn)一步要求測試人員具備多專業(yè)知識和多系統(tǒng)操作能力，為軌道交通提供更好的檢測服務(wù)。