張利寬 吳蘇婷 楊遠(yuǎn)舟

基于場景的城軌交通試運(yùn)營基本條件評估中設(shè)備測試檢驗(yàn)方案研究

張利寬 吳蘇婷 楊遠(yuǎn)舟

摘 要：在城市軌道交通建設(shè)周期中，試運(yùn)營基本條件評估是運(yùn)營開通前的重要環(huán)節(jié)，設(shè)備測試檢驗(yàn)是評估的重要組成部分，全面有效地檢測將保障開通試運(yùn)營后的運(yùn)營安全和客運(yùn)服務(wù)質(zhì)量。為此，從我國試運(yùn)營基本條件評估的實(shí)際情況出發(fā)，結(jié)合聯(lián)調(diào)聯(lián)試和運(yùn)營管理歷史經(jīng)驗(yàn)，提出了基于場景的測試檢驗(yàn)方案，具體包括：測試思路、測試內(nèi)容、測試步驟、效果評估等，并以站臺(tái)火災(zāi)場景為案例進(jìn)行分析。研究表明，場景測試法具有測試簡單直觀，測試內(nèi)容涵蓋全面的特點(diǎn)，為試運(yùn)營基本條件評估提供了技術(shù)支持，輔助做出客觀的決策。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通；試運(yùn)營基本條件評估；測試檢驗(yàn)；場景測試法

張利寬：交通運(yùn)輸部科學(xué)研究院城市交通研究中心，工程師，北京 100026

1　試運(yùn)營基本條件評估中設(shè)施設(shè)備測試檢驗(yàn)現(xiàn)狀

在城市軌道交通建設(shè)周期中，試運(yùn)行和試運(yùn)營是正式運(yùn)營之前的2個(gè)極其重要的環(huán)節(jié)。試運(yùn)行階段是在完成聯(lián)調(diào)聯(lián)試的靜態(tài)聯(lián)調(diào)和動(dòng)態(tài)聯(lián)調(diào)之后，對設(shè)施設(shè)備的安全能力、可靠能力等方面進(jìn)行檢驗(yàn)，不載客運(yùn)行的階段[1]。試運(yùn)營階段是在對工程驗(yàn)收合格，系統(tǒng)安全性、可靠性等相關(guān)指標(biāo)達(dá)到要求的情況下，進(jìn)行的載客運(yùn)營階段[2]。隨著我國軌道交通行業(yè)的發(fā)展，為了控制工作質(zhì)量、保障安全運(yùn)營，很多業(yè)內(nèi)專家都意識到，軌道交通項(xiàng)目在試運(yùn)營前，應(yīng)對試運(yùn)營條件進(jìn)行評估[3]。 在交通運(yùn)輸部下發(fā)交運(yùn)發(fā)〔2011〕236號《關(guān)于加強(qiáng)城市軌道交通運(yùn)營管理的通知》中，明確要求城市軌道交通新建線路在投入運(yùn)營前，要嚴(yán)把試運(yùn)行基本條件關(guān)，要強(qiáng)化聯(lián)調(diào)聯(lián)試技術(shù)和檢測手段，對城市軌道交通系統(tǒng)進(jìn)行安全性、技術(shù)性的全面檢驗(yàn)，確保運(yùn)營安全。在國務(wù)院國發(fā)〔2012〕64號《關(guān)于城市優(yōu)先發(fā)展公共交通的指導(dǎo)意見》通知中，提出要高度重視城市軌道交通的建設(shè)、運(yùn)營，完善試運(yùn)營審核和第三方安全評估制度。

隨著城市軌道交通行業(yè)的發(fā)展，試運(yùn)營基本條件評估已經(jīng)在全國范圍內(nèi)多次成功開展，包括北京、上海、廣州、西安、哈爾濱等多個(gè)城市的多條運(yùn)營線路已經(jīng)順利通過評估[4]。目前，國內(nèi)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)100%新線開通進(jìn)行評估，為城市軌道交通運(yùn)營單位設(shè)備移交和試運(yùn)營起到了質(zhì)量把控作用。然而，設(shè)施設(shè)備的測試檢驗(yàn)作為試運(yùn)營基本條件評估中的核心環(huán)節(jié)，由于測試檢驗(yàn)技術(shù)尚不完備，沒有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等原因，還存在許多問題。

目前，我國在城市軌道交通試運(yùn)營基本條件評估中，設(shè)備測試檢驗(yàn)的實(shí)施，多數(shù)采用專家現(xiàn)場觀察的方法，使用簡單的手持工具，僅憑專家經(jīng)驗(yàn)對工程質(zhì)量進(jìn)行檢查[3, 5]。這種做法對于表面問題，依靠歷史經(jīng)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，但是，對于各系統(tǒng)設(shè)備集成并投入運(yùn)營后的安全性、可用性和可靠性的檢驗(yàn)，僅憑直觀察看是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，所以需要研究系統(tǒng)的、可操作性強(qiáng)的測試方案，對城市軌道交通系統(tǒng)進(jìn)行安全可行的全面測試檢驗(yàn)，用以支持城市軌道交通試運(yùn)營基本條件評估。

2　試運(yùn)營基本條件評估設(shè)備測試檢驗(yàn)方案

2.1基于場景法的測試檢驗(yàn)解決思路

場景法以場景為決策基礎(chǔ)，通過觀察場景測試過程中的各方反應(yīng)，輔助最終決策[6]。場景是從用戶的角度來描述系統(tǒng)的運(yùn)行行為，由一系列的相關(guān)活動(dòng)組成的，反映系統(tǒng)未來預(yù)期的使用過程的測試案例。使用場景法進(jìn)行決策是一個(gè)重要的研究方向,此方法已在很多領(lǐng)域得到了應(yīng)用[7～11]。

將基于場景的測試檢驗(yàn)方法引入到城市軌道交通試運(yùn)營基本條件評估中，對設(shè)備進(jìn)行綜合、系統(tǒng)的測試檢驗(yàn)，這是對城市軌道交通試運(yùn)營基本條件評估設(shè)備測試檢驗(yàn)的一大創(chuàng)新，能夠很好地彌補(bǔ)傳統(tǒng)方法的短板，克服不能深入測試、僅靠專家經(jīng)驗(yàn)評估、不夠科學(xué)的缺點(diǎn)。能夠更加客觀、真實(shí)地反映實(shí)際問題，提升設(shè)備質(zhì)量，幫助建設(shè)和運(yùn)營單位提升設(shè)備運(yùn)用水平。

在前人評估決策技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出了基于場景的設(shè)施設(shè)備動(dòng)態(tài)檢測評估方法。其主要思想為：從我國試運(yùn)營基本條件評估的實(shí)際情況出發(fā)，結(jié)合歷史聯(lián)調(diào)聯(lián)試和運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)，提煉常見多發(fā)問題，使用先進(jìn)的科技檢測手段，利用科學(xué)的管理方法，設(shè)計(jì)合理的測試場景，形成基于場景的城市軌道交通設(shè)備安全狀態(tài)動(dòng)態(tài)檢測實(shí)施方案，為城市軌道交通試運(yùn)營基本條件評估提供技術(shù)支持。在構(gòu)建評估場景過程中，遵循了以下原則：

（1）應(yīng)有利于促進(jìn)運(yùn)營單位對移交設(shè)備質(zhì)量的把控；

（2）應(yīng)對常見多發(fā)的問題進(jìn)行重點(diǎn)測試；

（3）應(yīng)考慮到測試檢驗(yàn)的整體性、聯(lián)動(dòng)性，對系統(tǒng)接口和集成進(jìn)行測試，而不局限于單系統(tǒng)；

（4）應(yīng)考慮在極限情況下，對設(shè)備穩(wěn)定性測試。

2.2基于場景的設(shè)備測試檢驗(yàn)方案構(gòu)建

測試檢驗(yàn)方案的構(gòu)建主要分為3個(gè)步驟，包括場景資料的收集、評估內(nèi)容的確定、場景測試檢驗(yàn)方案的形成。

2.2.1場景資料的收集

場景收集是評估方案設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，只有豐富準(zhǔn)確的現(xiàn)場一手資料，才能反映出真實(shí)的設(shè)備運(yùn)用情況。因此，在資料收集期間，調(diào)研了國內(nèi)20多個(gè)城市軌道交通建設(shè)和運(yùn)營單位，收集以往建設(shè)或運(yùn)營過程中發(fā)生的設(shè)備故障問題，查看設(shè)計(jì)文件，收集聯(lián)調(diào)聯(lián)試過程中的調(diào)度日志、設(shè)備使用維護(hù)手冊、設(shè)備安裝調(diào)試記錄等文檔資料并對收集到的問題進(jìn)行了整理分析。

2.2.2評估內(nèi)容的確定

評估主要對象涵蓋車輛、信號、通信、供電、綜合監(jiān)控等關(guān)鍵設(shè)備，測試內(nèi)容偏重于設(shè)備的系統(tǒng)接口功能驗(yàn)證和整體運(yùn)用情況，包括針對系統(tǒng)的功能、性能以及運(yùn)行參數(shù)等方面的測試。整體測試方案的設(shè)計(jì)還應(yīng)該考慮到各運(yùn)營線路的特點(diǎn)，比如對于新建線路的測試和延長開通線路的測試應(yīng)該區(qū)別對待。

圖1　城市軌道交通設(shè)備測試檢驗(yàn)主要內(nèi)容

將測試檢驗(yàn)內(nèi)容劃分為系統(tǒng)性能、運(yùn)營場景和運(yùn)行參數(shù)3種類型。系統(tǒng)性能類是對系統(tǒng)間磨合的狀況進(jìn)行量化測試，包括軌道平順性、列車弓網(wǎng)關(guān)系等測試場景。運(yùn)營場景類是指在運(yùn)行情況下，動(dòng)態(tài)測試各系統(tǒng)和系統(tǒng)間的設(shè)備使用情況，主要有列車安全防護(hù)測試、列車區(qū)間阻塞聯(lián)動(dòng)、車站火災(zāi)場景等測試場景。運(yùn)行參數(shù)類是在列車運(yùn)行期間對系統(tǒng)的運(yùn)輸相關(guān)能力的測試，主要有列車按圖行車測試、列車追蹤能力測試等。圖1為城市軌道交通設(shè)備測試檢驗(yàn)的主要內(nèi)容。

2.2.3場景測試檢驗(yàn)方案的形成

將收集到的問題進(jìn)行整理分析，增加發(fā)生時(shí)間、地點(diǎn)、發(fā)生原因等因素。然后將問題按照車輛、信號、通信、供電、線路、綜合監(jiān)控幾個(gè)方面進(jìn)行歸類。并根據(jù)故障發(fā)生的頻率進(jìn)行排序，以確定應(yīng)該重點(diǎn)檢測的部位。另外，對故障發(fā)生的原因進(jìn)行深入分析，總結(jié)歸納故障產(chǎn)生原因的種類，從根源出發(fā)，在設(shè)計(jì)測試場景時(shí)，充分考慮到引發(fā)故障的不同因素。

測試場景的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮到測試的整體性，為此，設(shè)計(jì)了十幾個(gè)包含多設(shè)備的綜合場景進(jìn)行測試。場景法存在的問題之一是很難體現(xiàn)事件發(fā)生的詳細(xì)過程，為克服這個(gè)問題，制定了具有過程處理記錄的考核表，對每個(gè)測試步驟或者測試動(dòng)作的操作結(jié)果進(jìn)行記錄，確保不遺漏關(guān)鍵步驟，為最終的測試結(jié)果判定提供依據(jù)。

場景測試檢驗(yàn)方案包括測試目的、測試工具、參測人員、測試步驟、評判標(biāo)準(zhǔn)、測試記錄表幾個(gè)主要組成部分。在測試步驟中，詳細(xì)地描述了測試檢驗(yàn)的內(nèi)容，及測試過程中測試人員的執(zhí)行動(dòng)作。在評判標(biāo)準(zhǔn)部分，提供了判斷測試結(jié)果是否合格的依據(jù)。測試記錄表是專門為每項(xiàng)測試案例設(shè)計(jì)的記錄表格，對每個(gè)步驟進(jìn)行詳細(xì)記錄。

圖2以車站火災(zāi)場景為例，描述了車站火災(zāi)場景的測試案例中各方動(dòng)作。此場景以火災(zāi)為核心事件，通過旁站觀察員，觀測相關(guān)設(shè)備在火災(zāi)情況下的設(shè)備狀態(tài)轉(zhuǎn)換動(dòng)作、報(bào)警提示信息。通過任務(wù)觸發(fā)命令，觀察進(jìn)路排放、車輛運(yùn)行、ATP功能驗(yàn)證、車站緊急按鈕按下后反應(yīng)等情況。

對于測試結(jié)果的判斷，在每個(gè)測試案例中，專門增加了測試結(jié)果的判斷標(biāo)準(zhǔn)，以對比確定結(jié)果的正確性。測試結(jié)果的判斷有的需要通過查閱設(shè)計(jì)文件方能確定結(jié)果的正確性，故在測試案例設(shè)計(jì)之前，應(yīng)由相關(guān)單位提供設(shè)計(jì)圖紙、設(shè)計(jì)說明書等文件。

基于場景測試法，測試檢驗(yàn)方案最終形成了涵蓋城市軌道交通各專業(yè)的綜合測試場景，在具體測試檢驗(yàn)方案構(gòu)建時(shí)，只需根據(jù)不同被測線路的特點(diǎn)，選取特定的場景案例，即可快速形成測試方案。

圖2　火災(zāi)測試場景各方動(dòng)作圖

圖3　城市軌道交通設(shè)備測試檢驗(yàn)評估流程

3　方案的應(yīng)用實(shí)施

設(shè)備安全狀態(tài)檢測工作由評估的組織單位牽頭組織與管理，城市軌道交通的建設(shè)方、運(yùn)營方和各子系統(tǒng)的承包商參與。測試檢驗(yàn)工作包括籌備、實(shí)施、分析總結(jié)和收尾3個(gè)階段。其中籌備階段展開踏勘、收集資料、組織人員、選定工具、分析安全隱患并設(shè)計(jì)測試場景，根據(jù)設(shè)計(jì)的結(jié)果編制測試計(jì)劃和測試細(xì)則；實(shí)施階段則首先需要完成人員和工具的進(jìn)場和培訓(xùn)，此后開展現(xiàn)場測試，并根據(jù)測試完成情況及時(shí)調(diào)整測試計(jì)劃，控制測試進(jìn)度，同時(shí)，試運(yùn)營評估組織單位還需要就測試進(jìn)展情況和存在問題與各相關(guān)單位及時(shí)溝通與協(xié)調(diào)，保證測試的質(zhì)量和進(jìn)度；在現(xiàn)場測試完成后，進(jìn)入分析總結(jié)和收尾階段，經(jīng)過數(shù)據(jù)分析，總結(jié)測試結(jié)果并編制測試報(bào)告，試運(yùn)營評估組織單位將測試報(bào)告連同其他文檔一并移交給建設(shè)和運(yùn)營單位，測試檢驗(yàn)工作結(jié)束。圖3為城市軌道交通設(shè)備測試檢驗(yàn)評估流程。

城市軌道交通設(shè)備測試檢驗(yàn)工作中產(chǎn)生了大量文檔，主要有測試檢驗(yàn)工作大綱、總體計(jì)劃、測試細(xì)則、工作手冊、質(zhì)量安全管理日志、測試報(bào)告等。文檔管理是測試工作的重要組成部分，應(yīng)制定并嚴(yán)格遵守相關(guān)管理制度：首先，測試工作涉及的文檔的編制時(shí)間和編制內(nèi)容有很大差異，因此，有必要在開展測試工作之前全面了解文檔構(gòu)成和不同文檔之間的聯(lián)系，編制和維護(hù)文檔提交表，確定總共有多少文檔、各文檔的編制責(zé)任部門及人員、文檔提交時(shí)間和文檔接收部門等內(nèi)容；其次，應(yīng)對文檔的版本進(jìn)行管理，保證每一版文檔有唯一并可辨識的文檔編碼；然后，應(yīng)建立并始終貫徹文檔審核制度，確保文檔的嚴(yán)肅性和可追溯性；最后，應(yīng)妥善保管文檔，并進(jìn)行多重備份，避免文檔的損壞遺失以及向無關(guān)人員擴(kuò)散。件評估過程中與設(shè)備檢測相關(guān)的工作具有可追溯性，能夠詳細(xì)地記錄測試事件觸發(fā)的設(shè)備動(dòng)作，使得最終決策能夠做到有據(jù)可查，實(shí)現(xiàn)測試檢驗(yàn)的動(dòng)態(tài)化。

4　方案的實(shí)施效果

基于場景案例的測試檢驗(yàn)方法，已在多條線路的試運(yùn)營基本條件評估中得到了應(yīng)用，這種方案與傳統(tǒng)的通過專家現(xiàn)場觀察及采用簡單手持工具對設(shè)施設(shè)備工程質(zhì)量進(jìn)行檢查的方法相比優(yōu)點(diǎn)非常明顯。

（1）測試內(nèi)容更加全面，涵蓋了通信、信號、車輛、軌道線路、機(jī)電設(shè)備等10多個(gè)相關(guān)系統(tǒng)，包括正常運(yùn)營場景、系統(tǒng)降級運(yùn)營場景及火災(zāi)、大面積停電等緊急場景，驗(yàn)證了系統(tǒng)和接口在不同場景下能否滿足對應(yīng)的運(yùn)營需求。

（2）方案的實(shí)施改變了傳統(tǒng)方法中設(shè)備狀態(tài)的檢查依賴專家個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，集中在專家評估會(huì)議期間進(jìn)行檢查的情況，在測試中，使各子系統(tǒng)在協(xié)調(diào)聯(lián)動(dòng)運(yùn)用情況下的能力得到測試驗(yàn)證，而這正是傳統(tǒng)方法不能做到的。

（3）通過計(jì)劃管理和文檔管理實(shí)現(xiàn)有效的進(jìn)度控制，確?；緱l

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責(zé)任編輯 毛 靜

Scheme of Equipment Test in Basic Condition Assessment of Transit Commissioning based on Scene

Zhang Likuan, Wu Suting, Yang Yuanzhou

Abstract:The assessment of the basic conditions for the commissioning actual situation in China, by taking into consideration of historical experience of the joint commissioning and operation management, the paper puts forward test and inspection schemes based on scene and site conditions, including test method, test content, test procedure, and effect evaluation, and analysis of the station platform fi re disaster scene and site as a case study. The research shows that the scene test method is simple and intuitive, and has the characteristics of comprehensive test content, which provides the technical support for commissioning basic condition assessment, and provides assistance to support an objective decision making.

Keywords:urban rail transit, operation basic condition assessment, test and inspection, scene test method

收稿日期2015-01-22

基金項(xiàng)目：中央級公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)項(xiàng)目（20144801）

中圖分類號：U231