地鐵車輛全自動(dòng)無(wú)人駕駛外場(chǎng)測(cè)試技術(shù)方案探討

地鐵車輛全自動(dòng)無(wú)人駕駛外場(chǎng)測(cè)試技術(shù)方案探討1.概述1.1外場(chǎng)測(cè)試定義地鐵車輛全自動(dòng)無(wú)人駕駛系統(tǒng)面臨著對(duì)系統(tǒng)安全性要求更高，系統(tǒng)接口更復(fù)雜繁瑣，降級(jí)模式場(chǎng)景更多，對(duì)運(yùn)營(yíng)人員工作能力要求更高等挑戰(zhàn)，為解決此類問(wèn)題除通過(guò)設(shè)計(jì)、管理等手段外，還需通過(guò)外場(chǎng)測(cè)試對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行提前測(cè)試驗(yàn)證，以保證系統(tǒng)的可用性、安全性。外場(chǎng)測(cè)試即為使全自動(dòng)無(wú)人駕駛核心系統(tǒng)設(shè)備達(dá)到規(guī)定的安全性和可用性要求，應(yīng)在核心系統(tǒng)批量生產(chǎn)之前，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)級(jí)的樣件初步聯(lián)合調(diào)試。外場(chǎng)測(cè)試安排在機(jī)電設(shè)備制造階段與系統(tǒng)聯(lián)調(diào)階段之間進(jìn)行，如圖1所示。圖1開(kāi)展外場(chǎng)測(cè)試的階段1.2外場(chǎng)測(cè)試必要性（1）在核心系統(tǒng)批量生產(chǎn)之前，驗(yàn)證其是否符合設(shè)計(jì)文件、運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景和性能要求，避免造成設(shè)備的批量返工及浪費(fèi)。（2）盡早發(fā)現(xiàn)核心系統(tǒng)之間的匹配和技術(shù)問(wèn)題，在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試聯(lián)調(diào)開(kāi)始前解決關(guān)鍵問(wèn)題與技術(shù)難點(diǎn)，有效減少現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)的故障與風(fēng)險(xiǎn)。（3）外場(chǎng)測(cè)試的驗(yàn)證結(jié)果將作為現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)調(diào)聯(lián)試的依據(jù)。1.外場(chǎng)測(cè)試場(chǎng)地搭建地鐵車輛全自動(dòng)無(wú)人駕駛外場(chǎng)測(cè)試場(chǎng)地需具備如下條件：（1）約3公里試驗(yàn)線路；（2）控制中心設(shè)備；（3）車站控制設(shè)備；（4）一個(gè)物理站臺(tái)及屏蔽門；（5）兩個(gè)虛擬車站。全自動(dòng)無(wú)人駕駛外場(chǎng)測(cè)試包括的核心機(jī)電系統(tǒng)如下：（1）車輛（兩列車）；（2）信號(hào)系統(tǒng)；（3）屏蔽門系統(tǒng)；（4）通信系統(tǒng)（車載通信與乘客信息系統(tǒng)）；（5）綜合監(jiān)控系統(tǒng)。外場(chǎng)測(cè)試技術(shù)方案總體思路全自動(dòng)無(wú)人駕駛系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜且龐大的系統(tǒng)，各系統(tǒng)與子系統(tǒng)間的通信接口、功能接口、電氣接口等接口往往有成百上千之多。逐一依次對(duì)所有接口進(jìn)行測(cè)試，既不符合對(duì)全自動(dòng)無(wú)人駕駛系統(tǒng)關(guān)鍵重要性能的把握，其試驗(yàn)進(jìn)度更無(wú)法滿足外場(chǎng)測(cè)試有限的測(cè)試時(shí)間約束。此外，全自動(dòng)無(wú)人駕駛系統(tǒng)功能和性能的實(shí)現(xiàn)對(duì)城市軌道交通運(yùn)營(yíng)的順利實(shí)施影響并不相同。就信號(hào)系統(tǒng)與車輛系統(tǒng)的接口功能，與信號(hào)系統(tǒng)與屏蔽門系統(tǒng)的接口功能相比，前者直接影響列車運(yùn)行安全，后者主要影響旅客在站臺(tái)乘車的效率，很明顯前者的功能實(shí)現(xiàn)要比后者重要。因此，外場(chǎng)測(cè)試各項(xiàng)測(cè)試的開(kāi)展應(yīng)從檢驗(yàn)全自動(dòng)無(wú)人駕駛系統(tǒng)的最基本功能入手，首先檢驗(yàn)對(duì)城市軌道交通運(yùn)營(yíng)有直接和非常重大影響的接口功能和性能的實(shí)現(xiàn)情況，再循序漸進(jìn)完成對(duì)全自動(dòng)無(wú)人駕駛系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)有重大影響的主要系統(tǒng)功能測(cè)試，在滿足外場(chǎng)測(cè)試整體測(cè)試時(shí)間要求的前提下，可合理考慮對(duì)其他接口功能的測(cè)試，以最終檢驗(yàn)全自動(dòng)無(wú)人駕駛系統(tǒng)是否達(dá)到設(shè)計(jì)需求。3.1外場(chǎng)測(cè)試總體方案設(shè)計(jì)根據(jù)外場(chǎng)測(cè)試總體思路，全自動(dòng)無(wú)人駕駛系統(tǒng)外場(chǎng)測(cè)試過(guò)程分性能參數(shù)類測(cè)試、運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景類測(cè)試和運(yùn)行參數(shù)類測(cè)試三個(gè)階段。測(cè)試類型開(kāi)展階段主要配合方主要目的測(cè)試方法運(yùn)輸組織性能參數(shù)類測(cè)試測(cè)試初期各關(guān)鍵系統(tǒng)分包商驗(yàn)證列車上線運(yùn)行的最低條件專業(yè)測(cè)試儀器單列列車運(yùn)營(yíng)場(chǎng)測(cè)試中關(guān)鍵系驗(yàn)證車運(yùn)營(yíng)場(chǎng)不少于景類測(cè)試期統(tǒng)分包商、地鐵運(yùn)營(yíng)公司站等主要場(chǎng)所具備基本功能景設(shè)計(jì)兩列車運(yùn)行參數(shù)類測(cè)試測(cè)試后期地鐵運(yùn)營(yíng)公司驗(yàn)證列車發(fā)車間隔時(shí)間行車配合不少于兩列車3.2性能參數(shù)類測(cè)試測(cè)試初期開(kāi)展的各項(xiàng)測(cè)試均是以驗(yàn)證城市軌道交通整體系統(tǒng)的基本功能為目的開(kāi)展的，重點(diǎn)關(guān)注的是車輛、信號(hào)、通信等系統(tǒng)的功能和性能實(shí)現(xiàn)情況，檢驗(yàn)列車運(yùn)行和各主要系統(tǒng)工作的安全性、穩(wěn)定性和舒適性。在測(cè)試手段上，往往要采用特定的儀器設(shè)備完成指標(biāo)檢驗(yàn)和性能評(píng)價(jià)。在測(cè)試過(guò)程中，測(cè)試分包商主要參照城市軌道交通系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范、技術(shù)文檔，以及系統(tǒng)分包商的系統(tǒng)驗(yàn)收試驗(yàn)完成情況等確定測(cè)試項(xiàng)目以及測(cè)試的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。在行車組織上，由于列車在全線的運(yùn)行安全性在這個(gè)階段尚待驗(yàn)證，一般只采用單列列車上線的方式配合測(cè)試工作的進(jìn)行，以便減少系統(tǒng)缺陷對(duì)行車安全的影響。在性能參數(shù)類測(cè)試過(guò)程中，各相關(guān)系統(tǒng)設(shè)備的操作由系統(tǒng)分包商人員完成，系統(tǒng)分包商人員在性能參數(shù)類測(cè)試工作完成后，負(fù)責(zé)對(duì)測(cè)試工作中發(fā)現(xiàn)的系統(tǒng)缺陷進(jìn)行整改和精調(diào)，以達(dá)到優(yōu)化接口性能、提高接口匹配程度的作用。3.3運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景類測(cè)試對(duì)于城市軌道交通線路來(lái)說(shuō)，在列車能夠在正線全線安全運(yùn)行的前提下，搭載來(lái)自不同地點(diǎn)的旅客到達(dá)指定的目的地是其最主要的功能。該功能包含三方面需求：首先多列列車可以在互不干擾的情況下在線路上同時(shí)行駛；其次車站等主要場(chǎng)所能夠提供旅客進(jìn)站、候車、乘降及應(yīng)急疏散的功能；第三城市軌道交通應(yīng)提供對(duì)列車以及旅客服務(wù)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控的能力。外場(chǎng)測(cè)試中期開(kāi)展的各項(xiàng)測(cè)試均是以驗(yàn)證城市軌道交通整體系統(tǒng)的主要功能的三個(gè)需求為目的開(kāi)展的。測(cè)試的重點(diǎn)是車輛、信號(hào)、通信、綜合監(jiān)控等系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)功能實(shí)現(xiàn)情況。由于這個(gè)階段開(kāi)展的測(cè)試主要是通過(guò)設(shè)置特定場(chǎng)景，檢驗(yàn)被測(cè)系統(tǒng)功能在特定場(chǎng)景中的實(shí)現(xiàn)方法開(kāi)展的，這個(gè)階段開(kāi)展的測(cè)試工作又被稱為運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景類測(cè)試。在測(cè)試手段上，運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景設(shè)計(jì)基本不需要專業(yè)的測(cè)試設(shè)備，其測(cè)試工作重點(diǎn)在于完善測(cè)試場(chǎng)景設(shè)置與設(shè)計(jì)，達(dá)到利用有限的場(chǎng)景對(duì)全線主要場(chǎng)所的主要系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)情況的檢驗(yàn)和驗(yàn)證的目的。運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景的設(shè)置要滿足對(duì)城市軌道交通在正常、降級(jí)、緊急運(yùn)行模式下的行車組織和客運(yùn)組織的檢驗(yàn)需求。在行車組織上，可以安排多列列車在不同的區(qū)域配合不同的場(chǎng)景測(cè)試。運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景類測(cè)試的配合工作主要由運(yùn)營(yíng)分包商完成。后者負(fù)責(zé)場(chǎng)景測(cè)試過(guò)程中行車組織、調(diào)度指揮、設(shè)備操作等工作。期間各設(shè)備分包商主要負(fù)責(zé)故障設(shè)置/恢復(fù)、高危/關(guān)鍵設(shè)備的操作，以及對(duì)測(cè)試中發(fā)現(xiàn)的缺陷進(jìn)行整改和整治。全自動(dòng)無(wú)人駕駛系統(tǒng)根據(jù)運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景的功能需求，進(jìn)行信號(hào)、車輛、通信、綜合監(jiān)控、屏蔽門系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)。通過(guò)外場(chǎng)測(cè)試對(duì)各核心機(jī)電系統(tǒng)功能進(jìn)行驗(yàn)證。3.4運(yùn)行參數(shù)類測(cè)試在完成運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景類測(cè)試之后，城市軌道交通各主要系統(tǒng)的功能趨于穩(wěn)定，各主要系統(tǒng)功能接口已近匹配。運(yùn)營(yíng)參數(shù)測(cè)試采用實(shí)際列車編組在全線運(yùn)行，測(cè)試全線運(yùn)行時(shí)分、站間運(yùn)行時(shí)分等運(yùn)行參數(shù)，從而為估算線路運(yùn)營(yíng)能力、為編制列車運(yùn)行圖提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。追蹤測(cè)試采用實(shí)際列車編組，測(cè)試組內(nèi)列車運(yùn)行間隔和組間運(yùn)行間隔，檢驗(yàn)信號(hào)系統(tǒng)對(duì)列車運(yùn)行的支持程度、為編制列車運(yùn)行圖提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。需重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題根據(jù)城市軌道交通聯(lián)調(diào)聯(lián)試的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)以下問(wèn)題需要重點(diǎn)關(guān)注。（1）車輛的停車精度：這一直是乘客上下車較為敏感的因素，成為乘客衡量城市軌道交通技術(shù)發(fā)展水平的指標(biāo)之一。車輛停車需要進(jìn)行的調(diào)試內(nèi)容包括信號(hào)與車輛制動(dòng)停車精度的配合調(diào)試，ATO模式站臺(tái)停車精度調(diào)試，信號(hào)與車輛的電磁兼容性能指標(biāo)調(diào)試。（2）協(xié)調(diào)試驗(yàn)：包括車輛與信號(hào)控制的協(xié)調(diào)試驗(yàn)，列車的運(yùn)行時(shí)分間隔考核試驗(yàn)（滿足最短列車間隔時(shí)間）。進(jìn)行此項(xiàng)協(xié)調(diào)試驗(yàn)可進(jìn)一步考核信號(hào)、站臺(tái)屏蔽門和車輛的運(yùn)行特性是否滿足列車控制和運(yùn)行時(shí)間間隔的要求，并給予調(diào)整。（3）反復(fù)調(diào)試：通過(guò)反復(fù)調(diào)試，驗(yàn)證車輛、信號(hào)、站臺(tái)屏蔽門是否已達(dá)到地鐵列車正常運(yùn)營(yíng)的各項(xiàng)要求，是否達(dá)到乘客乘坐地鐵列車的安全性、舒適性和平穩(wěn)性的基本要求。城市軌道交通設(shè)備系統(tǒng)多，部分系統(tǒng)之間存在干擾現(xiàn)象，應(yīng)當(dāng)首先考核車輛、信號(hào)和站臺(tái)屏蔽門工作穩(wěn)定性和可靠性。這必須經(jīng)過(guò)多次重復(fù)調(diào)試和反復(fù)驗(yàn)證，才能達(dá)到目的。（4）信號(hào)不穩(wěn)定：各種