基于最小系統(tǒng)的cbtc仿真測試平臺

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

2、著通信技術、控制技術、計算機技術的迅速發(fā)展，城市軌道交通的信號制式也得到了很大的發(fā)展，CBTC技術(communicationbasedtraincontrol，基于通信的列車控制)作為一種能夠適應高速度、高密度的軌道交通發(fā)展要求的先進的信號制式，已經(jīng)成為了當前城市軌道交通中的首選信號制式［1］。北京交通大學研發(fā)的CBTC系統(tǒng)雖然打破了國外的技術壟斷，但如何提高開通質量和保證開通進度，是需要進一步研究的大問題。一般來講，信號系統(tǒng)是軌道交

3、通建設過程中的后期工程，如果能夠在軌道交通建設的前期或中期啟動相關CBTC系統(tǒng)功能測試，就可以大大縮短信號系統(tǒng)的建設周期。CBTC系統(tǒng)包括多個子系統(tǒng)，需要采用很多新技術，全部都進行現(xiàn)場試驗是不現(xiàn)實的，需要對各個子系統(tǒng)的功能進行驗證，并確保系統(tǒng)集成后功能的完整性。在實驗室搭建CBTC仿真測試平臺，通過實驗室仿真測試環(huán)境對即將上線運行的信號設備進行測試，對于縮短CBTC系統(tǒng)的建設周期、提高系統(tǒng)的安全性和可靠性是非常困難的，因為需要消耗巨大的

4、人力、物力、財力，并且具有一定的安全隱患。因此，在實驗室內搭建一套仿真測試平臺來進行CBTC系統(tǒng)的測試驗證是非常必要的。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的后階段，根本原因是因為硬件設施不到位，但是影響CBTC系統(tǒng)開通進度和質量的卻是其設備軟件所實現(xiàn)的功能狀況。最小系統(tǒng)的目的就是實現(xiàn)硬件最小化、功能最大化，同樣在構建測試平臺時，硬件會基于最小系統(tǒng)構建的測試平臺，以盡可能低的成本(不僅包括設備成本，還包括時間成本)，達

5、到較高的測試覆蓋率。構建基于最小系統(tǒng)的測試平臺主要有以下4步。1)確定測試需求。構建測試平臺時，必須明確測試平臺要完成的測試需求都有哪些(見圖1)。測試需求應當根據(jù)被測對象的功能需求規(guī)范來完成，在完成測試需求時可以不對預期結果作要求，但是必須明確將來要進行的測試內容。2)根據(jù)測試需求確定設備需求。對于每一條測試需求，應當明確所需要的測試環(huán)境是什么。例如，進行車載定位測試時對設備的要求與進行區(qū)域控制器移動授權測試時對設備的要求肯定是不一樣

6、的，因此必須明確每條測試需求所對應的設備需求。在填寫時，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)原則上是要進行的所有測試需求的所要求設備的并集。從表1中可以看到:對于TR1，在測試時需要使用設備A和D對于TR2，需要使用設備B和D。如果要進行TR1和TR2的測試，所構建的測試平臺只需要包含設備A、B、D。當然，在某些特殊的情況下，如果構建實際設備的成本遠高于在現(xiàn)場或者其他環(huán)境下進行測試的測試成本，則可以適當考專業(yè)專業(yè)知識分享

7、版分享版使命：加速中國職業(yè)化進程使命：加速中國職業(yè)化進程組成(見圖5)。由于已經(jīng)保證VOBC子系統(tǒng)(車載ATPATO系統(tǒng))、地面ATP設備在實驗室內與現(xiàn)場的接口和邏輯保持完全一致，所以通過此平臺測試完畢的設備，可以不經(jīng)任何修改，直接應用于現(xiàn)場。在圖6中，虛線內描述的是亦莊線仿真測試平臺中的最小系統(tǒng)。在構建仿真測試平臺時，提取信號系統(tǒng)中的核心設備和典型設備作為最小系統(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、口全部預留和增量式的整體架構，搭建實驗室最小系統(tǒng)(見圖6)，包括2套車載控制器、1套真實CI、1套真實區(qū)域控制器、1套真實數(shù)據(jù)存儲單元、1套真實車站ATS和1套真實中心ATS。另外，為了提高測試人員在測試過程中的沉浸感，進而實現(xiàn)可視化測試的目的，該平臺也配置了三維視景仿真系統(tǒng)作為支撐。43仿真測試平臺的功能在亦莊線CBTC仿真測試平臺中，涵蓋了所有與信號系統(tǒng)相關的設備或者組件，確保了所有狀態(tài)都是可觀和可控的，可以實現(xiàn)信號系統(tǒng)的全功能仿真

9、(見圖7)。平臺采用樁模塊的思路，實現(xiàn)不同目的仿真測試平臺的轉換，通過進行不同的軟件和數(shù)據(jù)配置，CBTC系統(tǒng)集成仿真與測試平臺可以實現(xiàn)全線所有線路的仿真測試和單一集中站實際設備的集成測試與系統(tǒng)測試。如果將亦莊線仿真測試平臺中的設備配置為與現(xiàn)場完全一致的軟件和數(shù)據(jù)，就可以為現(xiàn)場出現(xiàn)的問題提供一個室內問題復現(xiàn)和分析的平臺，大大提高解決問題的效率。5結語覆蓋最小系統(tǒng)模型的仿真測試平臺可以作為科研階段的成果驗證平臺，也可以作為工程階段的系統(tǒng)設計