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高速鐵路防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)測試技術(shù)研究

文檔作者：史宏王彤沈敬偉文檔來源：中國鐵道科學(xué)研究院電子計算技術(shù)研究所		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年07月12日
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高局逐速鐵 路
防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)測試技術(shù)研究
史宏： 中國鐵道科學(xué)研究院電子計算技術(shù)研究所，副研究員，北京，1 00081
王彤：中國鐵道科學(xué)研究院電子計算技術(shù)研究所，副研究員，北京，1 00081
沈敬偉：中國鐵道科學(xué)研究院電子計算技術(shù)研究所，工程師，北京，1 00081
摘要：高速鐵路防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)是保證鐵
路列車安全、高效運行的技術(shù)支撐手段和重要
的基礎(chǔ)裝備之一，通過對高速鐵路防災(zāi)安全監(jiān)
控系統(tǒng)大風(fēng)監(jiān)測、雨量監(jiān)測、雪深監(jiān)測、異物
侵限監(jiān)控、設(shè)備冗余、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測及輔助功
能的動態(tài)測試，驗證系統(tǒng)是否達到設(shè)計文件及
相關(guān)技術(shù)文件的要求。根據(jù)測試結(jié)果，指導(dǎo)系
統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整。
關(guān)鍵詞： 高速鐵路；防災(zāi)安全監(jiān)控； 系統(tǒng)測試
1 概述
高速鐵路防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)是鐵路的一個新系統(tǒng)，
伴隨我國高速鐵路飛速發(fā)展而產(chǎn)生，對危及列車運行安
全的自然災(zāi)害(風(fēng)、雨、雪、地震)及異物侵限事件等
進行實時監(jiān)測，采集、匯總各類監(jiān)測設(shè)備的監(jiān)測信息，
提供及時準(zhǔn)確監(jiān)測報警信息，并依據(jù)災(zāi)害嚴(yán)重程度采取
相應(yīng)緊急處置措施，防止或減輕因災(zāi)害引發(fā)的損失，避
免次生災(zāi)害。
高速鐵路防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)是保證高速鐵路列車運
行安全的基礎(chǔ)裝備之一，屬重要的行車設(shè)備。因此按照
鐵道部工程建設(shè)管理相關(guān)規(guī)定，系統(tǒng)完成靜態(tài)驗收后，
正式上線運行前，需要進行系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)聯(lián)試，以驗證系
統(tǒng)功能是否滿足設(shè)計要求。
CHINESERA~WAYS 2012／07 [ 息
日本新干線在正式運營前，都要進行設(shè)備檢查和運
轉(zhuǎn)訓(xùn)練，如北陸新干線、東北新干線的盛岡一八戶段。
其中，設(shè)備檢查分地上設(shè)備檢查和綜合設(shè)備檢查。前者
相當(dāng)于我國鐵路目前的靜態(tài)驗收，后者則是采用實車確
認(rèn)試驗的方式進行。每條新干線的實車確認(rèn)試驗的內(nèi)容
大致相同，只是由于線路的構(gòu)造物的不同有所區(qū)別。
法國鐵路公司(SNCF)在地中海高速新線通車前，
進行長達數(shù)個月的靜態(tài)及動態(tài)系統(tǒng)測試。其中，采用高
速列車在線路進行的動態(tài)測試，主要檢查各子系統(tǒng)間的
相互關(guān)系，以便在通車前盡可能找出所有的危險因素，
加以改正，以確保系統(tǒng)通車后的運營安全。
2 我國高速鐵路防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)測試
2．1 系統(tǒng)構(gòu)成
高速鐵路防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)由現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備、監(jiān)
控單元、監(jiān)控數(shù)據(jù)處理設(shè)備、監(jiān)控終端及傳輸網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成
(見圖I)。其中風(fēng)、雨、雪、地震現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備由風(fēng)
速計、雨量計、雪深計、強震儀等傳感器組成，異物侵
限現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備由雙電網(wǎng)傳感器和軌旁控制器組成，具
一61．

(2)雨量監(jiān)測子系統(tǒng)測試。主要包括雨量實時監(jiān)
測、小時雨量模擬報警及限速提示、El降雨量模擬報警
及限速提示、連續(xù)雨量模擬報警及限速提示功能測試。
(3)雪深監(jiān)測子系統(tǒng)測試。主要包括雪深實時監(jiān)
測、雪深模擬報警及限速提示功能測試。
(4)異物侵限監(jiān)控子系統(tǒng)測試。主要包括異物侵
限實時監(jiān)測、報警、上行臨時行車、下行臨時行車、調(diào)
度恢復(fù)、遠(yuǎn)程試驗、與列控系統(tǒng)接口功能測試。
(5)系統(tǒng)冗余功能測試測試。主要包括數(shù)據(jù)庫服
務(wù)器雙機冗余、應(yīng)用服務(wù)器雙機冗余、存儲設(shè)備磁盤冗
余、核心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備雙機冗余、監(jiān)控單元主控模塊雙機冗
余、監(jiān)控單元UPS電源雙機冗余功能測試。
(6)系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測功能測試。主要包括現(xiàn)場
傳感器(風(fēng)速風(fēng)向計、雨量計、雪深計、雙電纜傳感
器)聯(lián)通狀態(tài)監(jiān)測、監(jiān)控單元設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測、監(jiān)控數(shù)據(jù)
處理設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測功能測試。
2．4．2 測試比侈4
防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)場測試采用抽測的方式，其中
大風(fēng)監(jiān)測點抽測比例不低于監(jiān)測點總數(shù)的30％，雨量監(jiān)
測點抽測比例不低于監(jiān)測點總數(shù)的30％，雪深監(jiān)測點抽
測比例不低于監(jiān)測點總數(shù)的30％，地震監(jiān)測點抽測比例
不低于監(jiān)測點總數(shù)的30％，異物侵限監(jiān)測點抽測比例不
低于監(jiān)測點總數(shù)的10％。
3 測試方法
高速鐵路防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)場測試工作針對上述
測試內(nèi)容的不同特點，設(shè)計了不同的測試方法。聯(lián)調(diào)聯(lián)
試工作針對硬件設(shè)備、軟件功能、大風(fēng)實時監(jiān)測采用了
不同的測試方法。
3．1 硬件冗余測試方法
主要針對系統(tǒng)冗余功能測試，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫服務(wù)
器、應(yīng)用服務(wù)器、核心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、監(jiān)控單元主控模塊等
主要設(shè)備均配置為雙機，采用容錯性測試方法。
方法一：關(guān)閉負(fù)載運行的一臺設(shè)備，觀察系統(tǒng)運行
是否正常，隨后將該機重新開啟；對另一臺設(shè)備進行同
樣操作，測試系統(tǒng)運行是否正常。通過上述方法測試單
臺設(shè)備故障是否影響系統(tǒng)正常運行，并記錄系統(tǒng)切換時
間延時。
方法二：斷開負(fù)載運行的一臺設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)，觀察系
CHINESE RA／1．WAYS 2012／07
統(tǒng)運行是否正常，隨后將該機網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)；對另一臺設(shè)備
進行同樣操作，測試系統(tǒng)運行是否正常，通過上述方法
測試單臺設(shè)備網(wǎng)絡(luò)故障是否影響系統(tǒng)正常運行，并記錄
系統(tǒng)切換時間延時。
3．2 軟件功能測試方法
主要針對大風(fēng)監(jiān)測、雨量監(jiān)測、異物侵限監(jiān)控、監(jiān)
控數(shù)據(jù)處理設(shè)備和監(jiān)控單元狀態(tài)監(jiān)測、現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備聯(lián)
通狀態(tài)監(jiān)測及與列控系統(tǒng)接口功能測試，采用黑盒測試
法。由于在現(xiàn)場測試過程中，無法獲得滿足報警條件的
大風(fēng)和降雨的自然條件，因此采用模擬測試方法，預(yù)先
設(shè)定模擬大風(fēng)、降雨、落物報警數(shù)據(jù)，將實際運行結(jié)果
與預(yù)期結(jié)果相比較，驗證系統(tǒng)軟件功能是否滿足設(shè)計要
求。
3．3 大風(fēng)實時監(jiān)測性能測試方法
測試人員B在監(jiān)控單元利用氣象數(shù)據(jù)發(fā)生器輸入一
組連續(xù)變化的大風(fēng)模擬數(shù)據(jù)，測試人員A錄制調(diào)度所監(jiān)
控終端大風(fēng)監(jiān)測數(shù)據(jù)變化過程，利用視頻管理軟件對錄
制圖像進行分析，計算系統(tǒng)顯示不同風(fēng)速值的時間間
隔，驗證風(fēng)速監(jiān)測顯示頻率及風(fēng)速數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性是否滿
足設(shè)計要求。
3．4 雪深監(jiān)測測試方法
測試人員在現(xiàn)場雪深計下放人不同厚度的物體模擬
降雪深度，另一組測試人員觀察監(jiān)控終端該監(jiān)測點雪深
監(jiān)測數(shù)據(jù)變化情況，驗證雪深監(jiān)測、報警及限速提示功
能是否滿足設(shè)計要求。
3．5 測試工具
為進行系統(tǒng)軟件功能測試，研制開發(fā)了氣象數(shù)據(jù)
發(fā)生器(TKY—SE—QX01)，采用ARM系列嵌入式低耗
能主板，預(yù)裝中文版WinCE 5．0，7英寸TFT真彩液晶觸
摸屏，內(nèi)置GPRS模塊，1個RS一422／485接口，1個USB
接口，1個RJ45接口，內(nèi)置鋰電池可連續(xù)工作時間8 h以
上，工作溫度一10—50℃。
氣象數(shù)據(jù)發(fā)生器(TKY—SE—QXO1)每年都要送中
國計量科學(xué)研究院進行測試和校準(zhǔn)，內(nèi)容為發(fā)送數(shù)據(jù)時
間間隔、誤碼率、靜電放電抗擾度等項目。
目前針對不同系統(tǒng)設(shè)備廠家分別建立大風(fēng)模擬測試
數(shù)據(jù)4套、雨量模擬測試數(shù)據(jù)4套，已在長吉、昌九、京
滬等多條高速鐵路防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)測試中應(yīng)用，效果
良好。
一63．

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