浅谈高速铁路信号设备联调联试

【摘要】：铁路信号设备的联调联试是保证系统质量与安全的关键环节。文章结合我国高速铁路信号设备联调联试的现状，浅谈我国目前高速铁路信号系统联调联试的基本内容、易出现的问题以及解决方法和测试过程，对联调联试技术的实践具有重要意义。

【关键词】：高速铁路信号；联调联试；技术实践

中图分类号： U238 文献标识码： A 文章编号：

引言

中国高速铁路信号系统由车站联锁系统、CTC系统、列车运行自动控制系统和微机监测系统等组成，是一个由硬件系统、软件系统、安全数据网和庞大的基础数据构成的复杂系统。我国高速铁路信号系统开通运营前，采用试验列车或综合检测列车，在实际运行状态下对高速铁路信号系统的总体功能、安全性需求以及系统间匹配关系进行的综合测试、调整与优化的过程，即信号系统联调联试。

一、我国高速铁路信号系统联调联试的现状和基本内容

1、我国高速铁路信号联调联试的现状

联调联试阶段是高速铁路开通运营前的必经阶段，近几年通过对沪宁、沪杭和京沪高铁上海段高速铁路信号设备的联调联试，我们主要完成以下几个重要目标：(1)测试信号系统内各子系统间的数据、室内数据与室外设备、信号配置数据与其他专业数据包括速度数据等，以确认它们之间是否保持一致。(2)按照系统集成方案和设计方案对整个设备系统的功能进行比较完备的测试，不仅可以发现并纠正系统数据设备和集成方案方面的错误，还可以调整和优化信号系统内部以及它与外部系统之间的接口关系。(3)通过模拟各种可能发生事故的外部和内部条件进行安全方面的测试，总结真实故障发生的频率和概率、对现场的运营维护，以提高现场设施的安全性。

2、我国高速铁路信号联调联试的基本内容

我国高速铁路信号联调联试的基本内容有信号设备状态检测、CTCS-2级列控系统功能测试、CTCS-3级列控系统功能测试、CTC系统测试、车站联锁系统相关功能测试。其中，信号设备状态检测是运行前对高速铁路信号轨旁的设备设施进行的动态检测。目前它的检测内容有应答器、补偿电容、轨道电路等；CTCS-2级列控系统功能测试主要包括正线拉通、发车、停车，侧线发车、停车，空车模式及模式转换，故障模拟等；CTCS-3级列控系统功能测试主要是用于注册与启动、注销、行车许可、临时限速、调车、重联等，其中包括CTCS-3级列控系统功能测试、跨线CTCS-3级列控系统兼容性测试、CTCS-3级列控系统后备模式功能测试、CTCS-2级列控系统兼容性测试；CTC系统测试主要是为了监视、追踪、控制管理和数据分析等；车站联锁系统相关功能测试主要包括计算机联锁系统与TCC、CTC车站设备以及RBC接口，闭塞设备的接口和信息交换等功能。

二、高速铁路信号联调联试的问题和解决方法

1、高速铁路信号联调联试的问题

目前我国高速铁路联调联试中容易出现的问题有：(1)列控系统通道冗余不足；(2)部分站联在试验中可正常使用，开通时下行站联却不能正常运行；(3)部分车站当列车上下行转线正向发车时，在进入区间前容易发生非正常制动；(4)信号机械室内部分电缆、配线及设备容易烧损以致全站信号设备不能使用。高速铁路联调联试中容易出现以上问题的原因有：(1)因为站内各区段的长度不同；(2)我国高速铁路的列控系统采用光纤连接方式，铁路两侧的光缆各提供2对光纤进行数据传输，由于通道冗余的不足，任何一侧光纤出现问题就会导致邻站通信中断；(3)对工程线与既有线过度施工安全重视程度不够，设计单位和施工单位的沟通不够；(4)部分监理单位没有有效发挥监理的现场监控作用，对现场安全隐患的监督检查、督促整改力度不够。

2、高速铁路信号联调联试的问题的解决方法

解决高速铁路信号联调联试中问题的解决方法有：(1)根据实际情况，安排相关人员对全过程进行检查，并形成长效机制，对沿线栅栏情况、路材路料收码情况等进行全面检查；(2)要求施工单位与设计单位之间进行良好的沟通，并严格按照设计图和施工规范进行施工；(3)在信号设备验收中要对列控通道进行全面实验，对每个环节都要重视监测和监控，以及时发现并解决问题；(4)根据具体情况，向站内延长有码区段。解决高速铁路联调联试中出现的问题离不开基于黑盒模型的信号系统联调联试技术。黑盒测试理论是在用户的需求下，对系统进行检测和确认而不涉及内部结构的第三方测试方法，黑盒测试通过观察测试系统输入及其相应的输出，对其功能进行判断，从而发现一些接口问题和数据的错误等。列控车载系统将会被看成一个黑盒，列控地面系统的输出作为车载设备的输入，输入的数据包括机车信号、无线报文、应答器报文等信息，进行测试的工作人员会根据输出的结果对系统进行评价。联调联试阶段测试模型如图所示

三、高速铁路信号系统联调联试的测试过程和实践

1、高速铁路信号系统联调联试的测试过程

联调联试正式开始前需要收集资料、编制联调联试大纲、编写实施方案、作业指导手册等程序，然后进行测试执行和对结果进行测试评估等。而高速铁路信号系统联调联试的现场测试过程比较复杂，它主要分为现场勘查、协调会、动员会、启动会、现场测试、报告编写和复测几个步骤。现场勘查是在大纲编写后进行的初步计划，主要是为了了解现场的实际情况；协调会则是在现场勘查后及现场测试前由技术部进行，协调会是为了听取施工方、集成商的施工进度情况、汇报联调联试的方案及开始的日期；动员会是在现场测试出发前进行的，中国铁道科学研究院在动员会上检查现场测试工作的人员、设备情况，并强调现场测试工作的注意事项；启动会是相关工作单位在联调联试正式开始测试前召开的，目的就是为了汇报目前进展的情况，在初步计划上确定最终进度计划，并明确现场测试各方的职责；现场测试按照进度计划逐站开展测试，并详细地记录测试的过程，向上呈报；报告编写是记录和整理编写动态检测报告和联调联试报告；最后一步就是复测，复测是在问题整改后试运营前进行，它主要是对初测中发现的问题进行复测，记录复测过程，修改联调联试报告。完成了这7个步骤，就完成了高速铁路信号系统联调联试的测试过程。

2、高速铁路信号系统联调联试技术的实践

现以沪宁高速铁路联调联试为实践案例，具体说明我国高速铁路信号系统联调联试的发展状况以及具体操作流程。2010年1月份，相关部门全面部署了沪宁高速铁路联调联试与综合试验工作，并成立了现场领导小组和现场指挥部，下设综合试验组、运输组织组、剩余工程推进、安全卡控等几个专业工作组。沪宁铁路联调联试的每个时间节点安排了固定的时间，例如在什么时间完成静态验收、什么时候开始联调联试、直至全面完成联调联试以及初步验收时间节点。沪宁福厦高速铁路从南京到上海，设计预计时速在350km，运营速度300km/h及以上，正向追踪间隔时分满足3min的要求，反向按站间自动闭塞运行，线路具有高密度的特点。正线南京至上海采用CTCS-3级列控系统。在高铁运行后，从南京到上海在一个小时十五分钟之内即可到达。在沪宁高速铁路信号设备联调联试的过程中，重点研究的内容是通过各种技术手段尽可能准确地完成测试，实现测试与评估的结合，进而达到预期设计方案的目标。

结束语

高速铁路信号系统集成度非常高，功能需求和数据应用非常复杂，无论是室内仿真测试、现场集成测试以及联调联试，都不可能实现测试案例的穷尽测试。因此，在信号系统联调联试不可能穷尽测试的前提下，如何通过技术手段尽可能充分、准确地完成信号系统的测试；如何在前期测试基础上，不断丰富和完善测试案例库；如何实现测试与评估的有机结合，都是信号系统联调联试中还需要重点研究的内容。

参考文献：

[1]崔德山，张彦，刘育欣.高速铁路客运服务系统联调联试技术研究[R].2011（1）.

[2]吴芳美．铁路安全软件测试评估[M]．北京:中国铁道出版社，2001．

[3]禹志阳，赵阳．基于黑盒测试技术的CTCS-3级列控系统联调联试研究[J]．铁道通信信号，2010（5）：1-5．