全自动运行无人驾驶列车功能测试策划与要点分析

潘建法

摘要：本文根据目前国内某全自动运行线路的建设和测试经验，结合常规车辆测试流程及内容，给出车辆新增全自动功能的测试流程及新增内容建议。最后针对全自动车辆特有的多场景接口测试方法及室内综合测试平台做了重点介绍。通过对全自动运行车辆新增接口和功能的分析，结合非全自动车辆组装后进行的静动态测试方案，以及全自动运行系统的调试特点，对全自动运行车辆的全自动功能测试进行了全面策划，并针对测试验证方案提出编制建议。

关键词：全自动运行;无人驾驶列车;测试与验证

1全自动运行无人驾驶车辆设计特点

1.1高度自动化：

驾驶设备系统的高度自动化是实现全自动运行的基本保障，使列车在全线范围内实现自动唤醒、休眠、投入运营、折返、停站、启动、开启关闭车门等动作。

全自动车辆增加了轨道监控设备，自动判断线路异物，并自动施加紧急制动，异物排除后自动恢复运行。增加了雨雪运行模式，根据车辆系统感知的轮轨打滑情况进行判断，自动启动防滑控制功能，保障列车安全平稳运行。

全方位的乘客监控系统配合车辆的自动开关门、防夹及站台门对位隔离功能，保障乘客的安全上下车。

紧急呼叫、紧急解锁、紧急手柄等紧急设备的自动化设计，随时联动启动的应急中心通话和事故现场画面推送功能，共同保障了特殊情况下的自动应急处理能力。

1.2高度安全化

当前我国全自动运行车辆皆以ATO4等级、UTO运营方式为目标进行设计，日常运营列车上没有司机和乘务员的参与，多项车辆的安全保障均需由车辆本身来实现。

除额外新增障碍物、脱轨检测等全自动安全系统和装备外，针对全自动运行系统，按照IEC62267、EN 50126等标准要求，结合线路本身及所在城市的运营安全性与可靠性目标，对整个系统进行危害分析及安全指标分解。

2全自动无人驾驶车辆功能测试

2.1测试分类

全自动无人驾驶车辆的测试分为例行试验、型式试验和研究型试验。根据环境的不同，又可分为静态试验和动态试验。根据专业划分不同，分为单系统测试及多系统测试。

在进行列车试验前，各设备供应商应向车辆集成商提交所有子系统型式试验报告和已分别符合合同要求的证明文件。

所有列车在发运现场前应通过制造厂内的例行试验。型式试验既包含静态试验也包含动态试验，动态试验可在厂内试验线完成，也可在现场完成。与全自动功能相关的试验要尽量在厂内完成。

为实现全自动运行系统车辆全自动功能测试和与各系统的接口测试，车辆应根据各相关系统的参与范围和测试深度不同，逐步完成“厂内全自动运行场景功能验证测试”、“实验室多系统接口测试”与“现场全自动运行场景覆盖测试”。

2.2无人驾驶车辆全自动功能系统测试：

1）厂内全自动运行场景功能验证测试

分为外观检查、静态测试与动态测试三个部分。

全自动无人驾驶车辆的外观设计改变检查及司机台及电气柜的密封性等应在外观检查中完成。各设备系统的报警测试、联动测试和远程控制测试可在车辆静态测试中完成。动态测试应完成蓄电池应急牵引能力测试以及列车CAM模式运行测试。

厂内全自动运行场景功能验证测试应与全自动场景文件逐一对应，进行逐项测试。

2）实验室自动运行场景接口测试

实验室测试环境一般由信号系统、综合监控系统、车辆、通信系統、站台门组成至少三站两区间的验证平台。实验室多系统测试环境各平台间接口均为真实接口设备组成。全自动车辆提供TCMS及司控台等必需的硬件设备，保证与信号等系统的硬线和网络连接的真实性。

本阶段会进行各系统之间全自动运行功能联动功能测试，原则上覆盖全部全自动运行系统场景。可验证车辆全自动运行系统接口正确性。

在进行多系统接口联调前，车辆应完成单系统功能测试。

3）现场全自动运行场景覆盖性测试：

本阶段的测试与验证任务由各全自动运行系统设备供货商依据现场测试要求提供实际设备进行实车联合测试，完成全自动运行系统全功能测试与验证。

本阶段测试可归入综合联调内容，详见《全自动场景覆盖性测试实施方案》

在进行现场全自动运行场景覆盖性测试前，全自动无人驾驶车辆应完成所有功能的现场动态测试，信号、通信、综合监控、LTE-M等各系统应完成单系统及多系统接口测试。

4）PSI报告

车辆的PSI报告中应包括车辆全自动功能的测试验证内容。

3测试方案设计原则

3.1测试方案编制依据

1）全自动无人驾驶车辆各个阶段的全自动功能测试方案应完全满足《车辆采购合同》《车辆与信号、通信等系统接口协议》以及当条线路《全自动运行场景文件》中所有技术及功能要求。

2）测试方案里应包括所有硬件接口、硬件功能的测试，也要包括所有软件接口及软件功能的测试。

3.2测试案例设计

全自动功能测试大纲应覆盖所有合同及场景文件描述功能，因此建议按场景文件顺序进行车辆子系统功能分解，测试案例不仅要包括正常场景流程，还应包括各场景下的故障情况测试。

4全自动功能测试平台搭建

4.1全自动功能厂内测试平台

4.1.1 硬件

车辆进行厂内测试时通常不包括连带信号和通信系统设备进行联调。因此，建议单独搭建车辆软硬件调试平台。既可以通过上位机软件模拟VOBC对TCMS发送的远程控制指令，还可以模拟部分模拟量输入输出。

4.1.2 软件实现

应编制上位机测试软件。根据全自动运行场景逐项测试与记录。

4.2室内测试平台

测试平台以信号系统为纽带，支持综合监控、通信、车辆、站台门系统接入，进行真实接口调试验证，确保了所有系统状态均可控，满足所有全自动场景的覆盖测试。测试平台最小系统包括以下主要功能：

Ø仿真实际子系统，具备实际子系统的操作命令、交互处理功能;

Ø具备异常处理功能：对关键逻辑进行异常处理，保证软件运行的健壮性，增强专业逻辑处理的严密性;

Ø故障注入测试功能，为各子系统的测试提供丰富的故障注入测试功能，可对实际子系统的功能性能进行测试;

车辆系统配置的要求：

室内测试平台完成测试验证功能后将承担全自动运行演示和培训功能。

车辆系统主要为TCMS系统及子系统接口设备，主要针对车辆全自动运行相关的部件构建测试，另有模拟器可以模拟车辆及其子系统的运行原理，完成车辆全自动运行控制仿真及功能测试验证。此部分预留真实车辆系统接入条件，保证室内测试阶段完成对信号与车辆之间TCMS接口协议的测试。

5结语

根据目前国内已开通全自动线路的测试经验，车辆厂及信号、通信、站台门等各系统均未对测试工作形成成熟体系和案例库。实际测试时往往由于准备不足造成工期紧张。

全自动无人驾驶车辆的测试与验证工作贯穿车辆的生产、厂内测试、实验室测试、现场联调等多个阶段。全自动无人驾驶车辆自身功能测试的完整和可靠是整个全自动运行系统联调工作顺利进行的重要保障。因此，建议各生产商从合同签订后设计联络阶段即开启全自动功能测试大纲的编制策划以及配套测试工装的设计工作，使测试方案得到充分论证，后续的测试工作开展的更扎实更顺利。

参考文献：

[1]饶东. 全自动运行系统地铁车辆技术[J].铁路技术创新，2015，4：13-17.

[2]李猛，张艳兵，徐成永，郭泽阔.全自动运行系统地铁车辆关键技术[J].都市快轨交通.第31卷.第1期123-128.

[3]T/CAMET 04017.2-2019.城市轨道交通 全自动运行系统规范 第2部分：核心设备产品 [S]. 中国城市轨道交通协会.