银西高铁列控系统联调联试组织与优化

曲子贤，马志强

（1.中国铁路兰州局集团有限公司 科技和信息化部，甘肃兰州 730000；2.中国铁路兰州局集团有限公司 银川电务段，宁夏银川 750000）

0 引言

银西高铁是国家铁路“八纵八横”快速客运网“福银通道”的重要组成部分，是我国最长的250 km/h有砟高铁线路。线路南起西安市西安北站，向西北经咸阳市、庆阳市、吴忠市后接入宁夏自治区首府银川市。其中银川至吴忠段已于2019年完成联调联试并开通运营。

银西高铁信号系统主要采用CTCS-3级列控系统（西安北枢纽为CTCS-2级列控系统），CTCS-3级列控系统是基于无线通信传输列车行车许可信息，采用目标—距离模式曲线监控列车安全运行，其核心设备由无线闭塞中心（Radio Block Center，RBC）、计算机联锁 （Computer Based Interlocking， CBI）、 列 控 中 心（Train Control Center，TCC）、临时限速服务器（Temporary Speed Restriction Server，TSRS）、地面电子单元（Lineside Electronic Unit，LEU）等组成[1]。

1 银西高铁列控系统测试场景分析

1.1 既有部分

银西高铁引入吴忠站，需对银兰高铁相关信号设备进行软件升级，主要涉及银西高铁RBC5、银西高铁TSRS3、吴忠站TCC、吴忠站CBI、中继站28 TCC、灵武北站TCC。银西高铁RBC5主要修改内容包括：对银西高铁RBC5管辖范围进行延伸，修改吴忠站相关进路配置数据，增加与白土岗站联锁、惠安堡站联锁通信信息，增加银西高铁RBC4通信信息；银西高铁TSRS3主要修改内容包括：对银西高铁TSRS3管辖范围进行延伸，增加银西高铁RBC4设备号和管辖范围信息，增加银西高铁TSRS2通信信息，修改银兰高铁银吴段与银西高铁甘宁段里程系转换信息；吴忠站TCC主要修改内容包括：增加吴忠站SXA、SXAF方向接发车进路信息，开通吴忠站SXA、SXAF方向区间逻辑检查功能，增加与中继站27及白土岗站间通信信息，延伸往西安方向的临时限速管辖范围，对大号码道岔发送检查逻辑进行优化；灵武北站TCC主要修改：往吴忠方向临时限速管辖范围；中继站28 TCC主要修改：往吴忠方向临时限速管辖范围。

针对以上修改内容，依据信号设备软件变更申请单，对CTCS-2级列控系统中正常行车、模式转换、临时限速、大号码道岔，以及CTCS-3级列控系统中注册与启动、注销、行车许可、临时限速等功能进行测试。吴忠站TCC对大号码道岔发送逻辑进行优化，将该优化项作为本次软件变更后的重点测试对象，以满足现场运行原则，针对大号码道岔功能验证安排以下重点测试场景[2]。

（1）运营场景一：大号码道岔应答器数据包正常发送。TCC控制大号码道岔应答器发送大号码道岔应答器数据包。

（2）运营场景二：大号码道岔应答器不发送大号码道岔数据包。大号码道岔侧向进路范围内以及离去区段制动距离内存在低于大号码道岔侧向允许速度的临时限速，不发送大号码道岔应答器数据包。

（3）运营场景三：TCC立刻停止发送大号码道岔数据包。TCC开始发送大号码道岔数据包后，如检测到不具备发送大号码道岔数据包条件时，TCC应立刻停止发送大号码道岔数据包，同时向CBI设备发送相应进路进站信号降级命令，原发送UUS区段应停止发送UUS码。

（4）运营场景四：大号码道岔+进路变更。列车以CTCS-2等级列控系统完全监控模式越过大号码道岔应答器组（DD）后停车，取消大号码道岔通过进路，变更为非大号码道岔通过进路，观察其速度值的正确性。

1.2 新建部分

新建部分联调联试、动态检测范围为银西高铁西安北（起点西安北站301#道岔轨尖）至吴忠段（终点吴忠站9#、15#道岔轨尖），全长546.427 km。CTCS-3级列控系统测试功能包括：注册与启动、注销、等级转换、行车许可、RBC切换、自动过分相、临时限速、调车作业、人工解锁进路、降级情况、灾害防护功能；CTCS-2级列控系统测试功能包括：正常行车、模式转换、临时限速、自动过分相、引导作业、调车作业、故障处理、设备冗余、等级转换功能；跨线CTCS-3级列控系统兼容性；跨线CTCS-2级列控系统兼容性。

1.3 局间设备接口部分

西安北至宁县（不含）为中国铁路西安局集团有限公司（简称西安局集团公司）管辖，长度192.909 km；宁县至吴忠为中国铁路兰州局集团有限公司（简称兰州局集团公司）管辖，长度353.518 km；局界为宁县站下行进站信号机（K192+909），局间设备接口较复杂。银西高铁RBC3与RBC2存在2个不同厂家RBC间接口；银西高铁TSRS2与TSRS1存在2个不同厂家TSRS间接口；银西高铁宁县站TCC与彬州东站TCC存在2个不同厂家TCC间接口；银西高铁宁县站CBI与彬州东站CBI存在2个不同厂家CBI间接口。针对局间设备接口复杂的特点，除需要对CTCS-3级、CTCS-2级列控系统功能以及兼容性进行测试外，还需考虑局间设备接口功能测试。由于局间设备接口复杂，将作为项目重点测试内容，设置测试场景如下。

（1）运营场景一：列车正常运营过程中进行RBC切换。RBC-RBC间接口是CTCS-3级列控系统的重要组成部分，当列车由一个RBC管辖范围接近另一个RBC管辖范围时需进行RBC切换。

（2）运营场景二：RBC切换过程中发生无线连接超时。当列车经RBC切换过程中发生无线连接超时，列车越过移交边界并再次与RBC建立连接后，接收RBC正常接管列车。

（3）运营场景三：移交RBC与接收RBC通信超时的处理。移交RBC在移交流程启动后与接收RBC通信中断，则移交RBC停止向车载设备发送消息或向车载设备发送断开命令。

（4）运营场景四：接收RBC与其管辖范围内的联锁通信中断后的处理。接收RBC与管辖范围内的首个联锁通信中断，RBC应对车载设备采取缩短行车许可MA的安全措施。

2 银西高铁列控系统联调联试的难点

2.1 部分区段工程滞后影响列控系统测试进度

受疫情影响，部分区段工程复工较晚、进度滞后，联调联试启动后，剩余工程推进任务重，需要与联调联试同步开展，特别是上阁村隧道、贾塬隧道剩余工程较多，银西高铁兰州局集团公司管段联调联试划分为吴忠至庆城、庆城至局界两段开展；同时，按照中国国家铁路集团有限公司（简称国铁集团）部署，为确保高铁安全，联调联试期间需要对全线各站到发线轨道进行分割，同步开展列控软件换装工作。因此，吴忠—庆城完成提速试验后，不具备开展列控系统联调联试的条件，如待全线具备测试条件后进行测试，后期列控系统联调联试时间将大大压缩。

2.2 列控系统测试任务繁重

按照文献[3]、[4]等文件要求，列控系统联调联试需根据车站进路信息表排列CTCS-2、CTCS-3列控系统测试进路，站内运行时验证该进路线路速度、轨道区段、站台侧、行车许可等信息，区间运行时验证线路速度、线路坡度、里程系、过分相、RBC切换点、等级转换点等信息。银西高铁兰州局集团公司管段10个站仅进路信号序列就1 116个。同时，按照文献[2]要求，还需对注册与启动、注销、等级转换、行车许可、RBC切换、自动过分相、临时限速、调车作业、人工解锁进路、降级情况、灾害防护以及CTCS-3级列控系统车载设备和地面无线闭塞中心RBC等功能进行案例测试。综合考虑测试影响范围、车地及局间接口配合等因素，在人员轮班、试验车辆可以持续试验的条件下，每日只能完成40个左右的测试序列，要全部完成信号测试任务，大约需要30 d试验时间。

2.3 站间距离大，既有线交汇站测试效率低[5]

吴忠站属银兰高铁与银西高铁2条线路的交汇站，既有银兰高铁吴忠—灵武北距离约19 km，吴忠—红寺堡距离约50 km，随着银西高铁的引入，吴忠站列控软件发生变化，现场应答器报文修改，吴忠站信号测试部分序列必须运行至红寺堡站，完成1个信号测试序列大约需要20 min。按此计算，1个天窗点1组试验动车组仅能测试12～15个序列，测试效率十分低。吴忠站站场示意见图1。

图1 吴忠站站场示意图

2.4 新标准颁布后首次开展信号场景测试，新增场景测试无有效经验可借鉴

2020年6月，国铁集团发布了《CTCS-3级列控系统测试案例》（TJ/DW 124—2020）[6]，在联调联试大纲编制阶段，银西高铁将134个信号场景测试项目纳入联调联试大纲。信号场景测试需要“车、地、调度员”之间默契配合才能有效开展，另外，不同类型动车组的车载设备、地面信号设备操作界面及操作流程均不同，部分信号场景测试需针对性地进行研究，并制定场景设置条件。银西高铁为新标准颁布后首条按照新标准开展场景测试的高铁线路，标准新增的信号场景测试既无现成经验可借鉴，也无现成模式可复制。

2.5 跨局信号场景测试配合单位多、协调难度较大

根据测试大纲，兰州局集团公司与西安局集团公司局界测试内容多、环节复杂，综合兰州局、西安局集团公司管段边界站信号设备生产厂家不同、设备型号不同、设备接口繁琐等因素，信号场景测试需要2个局专业之间、专业与设备厂家之间，以及中国铁道科学研究院集团有限公司等多方做好协调配合工作，任何一个配合单位、配合人员、配合时机出现一丝误差都会造成信号场景测试的失败。

3 优化列控系统联调联试组织流程

3.1 组织流程分析

3.1.1 分析目的

分析优化列控系统联调联试组织流程，是为了保证在测试方法、内容满足现行标准性技术文件要求和测试指导意见的前提下，以联调联试现有资源和条件，采用先进合理的组织方式，确保列控系统联调联试各项既定任务能够最大效率地完成[6-7]。

现行标准性技术文件和测试指导意见等多从测试内容的全面性、技术标准验证的必须性等方面进行考虑，但对专业交叉、功能验证的重复性问题未做过多考虑，这需要联调联试组织者对组织流程不断进行优化，按照统筹思维整合资源、优化方案。

3.1.2 分析方法

对联调联试组织流程进行优化和完善，首先需要对流程进行有效分析。采用5W1H分析方法分析联调联试组织流程的每一个步骤，并提出具体问题。5W1H的具体含义见表1。

表1 5W1H的具体含义

5W1H分析方法用于联调联试组织流程的分析，将各测试序列、场景试验时间、试验地点、试验系统或设备、试验目的、试验内容以及操作步骤合理、有序地连接起来，形成与流程图类似的形式。运用5W1H分析方法，有利于实现联调联试组织流程的最优化，使整个组织过程处于最佳效能状态，5W1H分析方法对优化联调联试组织流程的积极作用见表2。

表2 5W1H的作用

3.2 优化原则

在对联调联试组织流程进行5W1H分析的基础上，可以寻找组织流程优化的方向，构思新的组织方式和流程。综合5W1H分析来看，对联调联试组织流程的优化主要遵循CRS原则，即合并（Combine）、调整顺序（Rearrange）、简化（Simplify）的原则。

（1）合并：考虑对部分流程进行有效合并，尽最大可能消除重复性环节和流程。对于因功能验证全面性需求而不能取消的流程，需要考虑合并，也就是将2个或2个以上的测试案例合并成1个，用不同的方法去验证各系统功能，或在同一试验地点，选取均能满足功能验证条件的案例同步开展，达到功能验证预期，进而实现简化流程的目的。

具体原则为：能够合并验证动作的，考虑减少验证动作的数量，即同一场景下可以同步验证不同的功能，则需合并到同一测试场景下完成；能够合并系统或设备的，考虑减少验证动作，即不同系统之间功能的测试，能在1个系统得出全面验证结论的不再进行重复验证动作。

（2）调整顺序：考虑对流程的各个环节进行系统分析，重新排列出最佳的实施顺序。对经过取消、合并后，必要性非常大的流程，则需要按照最佳的实施顺序、实施时机、实施地点进行重排，达到优化组织流程的目的。

具体原则为：考虑按照测试的时间先后顺序，将部分工作内容拆分、重排，达到时间上的最优化；按照测试位置的先后顺序，将部分工作内容拆分、重排，达到空间上的最优化。

（3）简化：考虑对流程的各个环节进行系统分析，尽最大可能简化每个环节的工作内容。对于经过取消、合并、重排之后，初步形成的组织流程各个环节，进行深入地分析研究，考虑能否用最简单的方法、占用最少的资源、或占用最少的时间完成。

具体原则为：能够缩短测试距离的，考虑优化测试列车走行距离；能够简化测试内容复杂程度的，优化选用最简单的内容达到功能验证的目的。

（4）综合分析找出最省时省力的实施方法，尽最大可能提高实际操作的效率。

3.3 组织流程优化[8]

3.3.1 列控系统联调联试与工程推进同步开展

结合银西高铁各站股道分割施工及提速试验测试工作，以及银西高铁吴忠—曲子的7个车站列控软件换装进度，在具备列控系统测试条件后，立即组织开展集成商、信号序列测试工作，同步开展庆城至宁县段3个车站列控软件换装、验证，大大压缩了银西高铁联调联试总时间。

3.3.2 优化信号测试场景安排

将信号测试场景划分为：影响既有线场景、局间信号场景、其他信号场景等3类。根据信号测试场景分类情况，将影响既有线场景列为既有线天窗点内测试场景，利用夜间天窗进行测试；将局间信号测试场景安排在信号序列测试结束后两局同步开展；将其他信号场景列为日常测试场景。同时，将涉及CTCS-3级列控系统中注册与启动、注销、自动过分相、临时限速，以及CTCS-2级列控系统中正常行车、临时限速、自动过分相等信号测试场景安排在各站信号序列测试过程中同步开展，可有效提高列控系统联调联试测试效率。

3.3.3 优化交汇站试验组织工作

吴忠站作为交汇站，分析其股道运用情况：1—Ⅲ及Ⅹ—12道为既有银兰高铁股道，4—9道为银西高铁股道，可采取以下组织优化措施。一是在逐级提速阶段，为了降低综合检测列车隔离模式运行所带来的安全风险，要求司机控制综合检测列车进站最高运行速度为40 km/h；二是列控系统序列测试阶段，白天（银兰高铁运营期间）试验动车组可完成吴忠站4—9道至白土岗方向的接发列车进路序列测试，吴忠站1—Ⅲ及Ⅹ—12道按银兰高铁运行图正常接发列车作业，实现吴忠站联调联试与运营同步开展；三是分析吴忠站列车运行图，银兰高铁下行线C8207次动车组20：47吴忠站发车后，银兰高铁下行线再无动车组运行，因此，吴忠站Ⅶ—12道下行线信号测试从原天窗点0：30—4：30，可提前至21：00左右开始，测试时间增加约3.5 h。天窗结束后，第1趟确认列车DJ7521下行线吴忠站5：51通过，到中卫南开DJ7522上行线吴忠站7：21通过，涉及跨线序列的测试工作可推迟至5：20左右结束（吴忠站1—Ⅵ道上行线信号测试可推迟至7：00左右结束），测试时间又增加约1 h，可大大提高联调联试整体进度。

3.3.4 优化信号场景脚本

根据文献[9]的要求，在信号系统联调联试开始前，检测单位应结合项目具体特点进一步完善信号系统现场测试方案、测试序列和特殊测试场景，并由铁路局集团公司会同建设单位组织审查。根据银西高铁信号系统特点，编制的《银西高铁既有部分信号系统测试方案》（既有部分）、《银西高铁兰州局管段信号系统测试方案》（正线部分）经铁路局集团公司会同建设单位审查后，按照审查意见对测试方案进行了修订，优化测试场景。

（1）结合列车注册与启动功能测试，将车载设备发起与RBC的安全链接等14个RBC设备测试案例、与RBC建立通信会话且版本一致时的处理等8个车载设备测试案例合并进行同步测试，优化案例测试22个。

（2）结合注销功能测试，将车载设备与RBC断开安全链接等8个RBC设备测试案例、根据RBC命令终止通信会话等6个车载设备测试案例合并进行同步测试，优化案例测试14个。

（3）结合等级转换功能测试，将CTCS-2级列控系统轨道电路信息接收（STM）模式在应答器组（LRBG）可识别时，RBC接受列车等23个RBC设备测试案例，以及向RBC报告等级转换等7个车载设备测试案例合并进行同步测试，优化案例测试30个。

（4）结合行车许可功能测试，将RBC以闭塞分区为单位生成行车许可等54个RBC测试案例、在有链接信息时接受正确收到的链接应答器组等99个车载设备测试案例合并进行同步测试，优化案例测试153个。

（5）结合RBC功能测试，将双电台RBC移交、移交RBC正常情况等49个RBC设备测试案例、向RBC报告通过了RBC边界等8个车载设备测试案例合并进行同步测试，优化案例测试57个。

（6）结合自动过分相功能测试，将车载设备接受并存储由RBC发送线路信息包的RBC设备案例测试、车载设备控制自动过分相等3个车载设备测试案例合并进行同步测试，优化案例测试4个。

（7）结合临时限速功能测试，将RBC发送临时限速等13个RBC测试案例、正确接受RBC发送的P65等5个车载设备测试案例合并进行同步测试，优化案例测试18个。

（8）结合调车作业功能测试，将区间停车时司机选择调车模式（SH），RBC拒绝SH等3个RBC设备测试案例、车载设备在待机或冒后模式下选择调车等6个车载设备测试案例合并进行同步测试，优化案例测试9个。

（9）结合降级功能测试，将车载设备与RBC断开安全链接、配置时间内未收到车载安全链路消息等27个RBC设备测试案例、无线通信中断超时后制动缓解的条件等4个车载设备测试案例合并进行同步测试，优化案例测试31个。

（10）结合正常行车，将完全/引导模式下收到无一致性错误报文后的处理等12个车载设备测试案例合并进行同步完成，优化案例测试12个。

（11）结合模式转换功能测试，将部分监控模式转入完全监控模式等10个车载设备测试案例合并进行同步测试，优化案例测试10个。

（12）结合引导作业功能测试，将引导模式下生成模式曲线等2个车载设备测试案例合并进行同步测试，优化案例测试2个。

（13）结合故障处理，将完全/引导/部分/机信模式下HU码转无码的处理等2个车载设备测试案例合并进行测试，优化案例测试2个。

（14）结合设备冗余功能测试，将信号系统主备系切换测试案例合并进行同步测试，优化案例测试2个。

3.3.5 优化跨局信号场景测试组织

兰州局集团公司管辖范围长、车站多、部分区段工程进度滞后导致信号系统测试时间紧，经建设单位组织西安局集团公司、兰州局集团公司研究决定，由西安局集团公司牵头组织实施跨局信号场景测试。跨局信号场景测试期间，场景测试日计划由两局检测单位专业负责人会同两局计划员进行编制，提交至两局联调联试指挥部，由指挥部牵头组织各业务处进行学习讨论，将讨论意见反馈给检测单位，由检测单位再对测试日计划进行修订，优化测试场景。考虑局间设备接口复杂、设备厂家多等特点，场景测试日计划由各厂家参与审核，厂家需要对场景测试的预期结果进行技术交底，从不同设备类型进行分析，对于局间接口功能及案例的测试，按照以下原则进行优化。

（1）将可以结合到正常行车验证环节的案例测试与正常行车同步组织开展。

（2）将可以结合到系统功能测试序列的案例测试项目，纳入到正常的功能测试序列同步开展。

（3）综合分析局间接口的特殊性，针对特殊功能设置验证场景，有针对性地设置列车正常运营过程中进行RBC切换、RBC切换过程中发生无线连接超时、移交RBC与接收RBC通信超时的处理、接收RBC与其管辖范围内联锁通信中断后的处理等特殊场景测试，最大程度确保功能验证测试的完整性和全面性。

4 思考与总结

列控系统是高速铁路的中枢神经和大脑，列控系统的联调联试既是高速铁路联调联试工作的重点，也是难点。为了做好高速铁路联调联试组织工作，结合银西高铁列控系统联调联试，主要有以下思考与总结：

（1）信号前期工作必须做扎实。一是建设单位需组织设计院、施工单位对现场设备进行认真排查，对基础数据进行细致复核，确保现场设备稳定、基础数据准确无误；二是设备集成商要对即将投入使用的各类信号控制软件进行认真编校，确保编制的软件数据与现场情况一致；三是铁路局集团公司电务部门要安排专业素养高、责任心强的人员到厂家进行认真、充分的列控系统模拟仿真试验，把问题暴露在模拟仿真试验阶段，并及时修改完善，同时，提前做好信号软件现场倒替联锁试验工作，为动车组实车上线测试创造良好的条件。

（2）动态检测前优化信号测试方案。及时优化信号系统测试、兼容性测试以及场景测试方案，在联调联试时间紧、任务重的情况下，充分利用时间、空间间隔，采用“时间划段、空间划区、合理搭载、充分利用”等方式开展联调联试工作。同时，要统筹谋划局间分界口测试工作，尽可能减少车体空驶行程，减少人员无效劳动，最大限度地提高动车组利用效率和人员测试效率。

（3）各单位（部门）高效配合，为测试工作提供保障。注重协同作战、发挥攻坚合力，是联调联试工作期到必成的保障。参试各部门、单位应牢固树立“一家人”的思想，提前对接、沟通，通力合作；设备管理单位应扛起主体责任和监管责任，形成责任共同体。对于场景测试过程中出现不符合预期结果的情况，需结合现场实际情况进行分析，由设备供应商出具分析报告，由设备管理单位组织检测单位进行分析研讨，根据研讨结果制定后续测试计划。