城市轨道交通自动运行系统接口管理技术

2022-03-21版权声明我要投稿

  摘要:基于轨道交通运营需求的接口管理方法强调了从运营需求的角度梳理并管理接口。结合福州轨道交通4号线一期工程的建设管理经验,论述和分析了4号线在建设过程中如何有效利用系统接口管理方法开展工作并取得良好效果。该管理方法有效解决了城市轨道交通全自动运行系统建设过程中接口设计、管理、实施、测试及验证过程的各种问题,提高了接口的可靠性和可用性。

  关键词:全自动运行系统总成管理系统接口管理运营模式

  城市轨道交通工程建设涉及专业多、接口多、时间跨度长。随着国内城市轨道交通建设逐步向全自动运行系统方向发展,多专业、跨专业之间的接口在需求分析及接口设计阶段无法稳定,导致后续建设无法有序进行,造成系统有丢项、甩项的现象,导致无法按照既定目标开通,只能使用删减版本,开通运行等级从GoA4降到GoA3、甚至降到GoA2的情况都有可能出现。

  1传统接口管理

  在轨道交通建设中,传统意义上的接口管理从机电招标文件编制开始直至线路开通试运营,按时间顺序进行管理。这基本可以理解为招标中提出、合同中落实、设计中细化、调试后验收等过程。该方式的建设过程强调了国家标准、规范的指导作用,并以此引导轨道交通线路的建设过程。在此方式下,运营单位的需求不能得到落实,建设单位完全依据国家标准建设,而各地方的运营水平及需求又各不相同。

  基于运营需求的接口管理方法强调了从运营需求的角度梳理并管理接口。在招标及合同谈判阶段即明确运营需求及接口需求,并以此指导系统设计及验证过程。采用这个接口管理新方法,能够把基于运营需求的所有接口利用系统的管理方式贯彻到工程建设的全过程,并在工程建设过程中得到优化。

  2系统接口管理模型

  接口管理实施的主要目标是通过引入总成管理中的系统接口管理方法,在工程前期阶段即通过统筹多专业资源,开展接口需求分析的工作。各系统集成商在系统接口管理方统一组织协调下,一是建立系统化、结构式的程序或步骤,以集成其所提供的系统及在工程中所有其他相关的机电系统,确保系统在正常或故障状况下能安全、可靠及高效地运行;二是建立一套明晰的验证、核对程序,以证实其接口设计的正确性并可适用于其系统及整体的全自动运行系统;三是建立对其他系统的接口及其系统内部接口的控制调节等。系统接口管理的主要方式亦是遵循“V字型周期”的开发标准,自上而下设计,由下至上验证。系统接口管理“V字型周期”模型见图1。

  3系统接口管理实施步骤

  3.1接口需求分析及识别

  1)接口需求分析。接口需求源于功能需求,功能需求基于运营需求。传统的轨道交通运营需求主要依赖运营单位及维保人员的基本技能及经验,通常在设计阶段才能得到部分落实,且都是分专业的、零散的,无法从整体运营需求出发并系统性地落实。

  基于总成管理的系统接口管理能够基于完整的运营需求,并通过系统性的功能分解,梳理出全自动运行系统建设的关键一环。为此,福州4号线管理方通过组织建设单位、运营单位、设计单位,依据国家及行业相关标准建立了《全自动运行项目定位和运营目标》、《服务于UTO模式的全自动运营策划书》标准,确立了4号线全自动运行的完整运行需求。

  各系统集成商通过对运营需求分解得到。运营需求一般情况下无法一步得到接口需求,通常要通过功能分解得到。功能分解表通过对运营需求开展功能分解、接口分解,并以此为基础建立功能、接口清单。功能分解见表1。

  由表1可知,各系统集成商可以完整获得全系统的接口需求,并以此作为后续接口设计的依据。

  2)接口识别。基于运营需求的接口需求分析完成后,系统接口管理的工作重心就转移到了设计阶段的接口识别和接口设计上。为确保接口识别和接口设计具备系统性、完整性,同时还需要对轨道交通中各系统的接口进行定义。

  全自动运行系统中的接口被定义为系统、子系统、人机之间功能,或者物理、组织和管理的要求。接口主要包括功能接口、安装接口、机械接口、内部接口、外部接口、环境接口、土建接口、人机接口等。

  接口识别程序在于识别内部、外部、土建、环境和人机界面的所有接口。对每一种接口类型(功能、安装、环境、土建、人机),都应汇总至相应的接口识别表内。接口识别主要考虑了与轨道交通相关的国际、国家及地方标准规范、运营需求(运营策划书、运营场景说明书)、各专业系统招标用户需求书、各专业系统合同等信息来源。该线主要在初步设计及全自动运营策划书的基础上针对接口进行识别、归类,并给出核心系统的接口识别表。

  首先,通过接口矩阵表能够有效识别各系统专业两两之间的接口,确保接口不遗漏,并在设计阶段给与落实和确认。接口矩阵表以系统单位为基本元素,通过矩阵列表的形式表示专业之间的接口及接口牵头方,并以此明确后续的接口设计、接口测试、接口验证的牵头实施专业。

  在完成设计接口识别、运营场景接口识别、人机接口识别,同时对照轨道交通现有的相关标准规范后,系统承包商应以整合记录为最终的接口识别表,并根据识别表落实接口设计过程;确认接口牵头方、接口配合方、接口编号、接口界面、接口位置、接口类型、接口数量、接口协议、接口关键设备、接口功能、接口性能、接口责任划分,并在设计联络期间确认为接口规范。接口记录见表2。

  3.2接口测试及验证

  根据系统接口管理方法的主要模型,接口实现阶段完成后,系统即可进入接口测试及验证环节。接口测试及验证分为厂内集成测试验证、外场测试及正线借口调试等过程。

  1)厂内集成测试。该测试是验证接口的重要步骤。为确保轨道交通各系统间的接口在出厂前即能完成接口设计及实现,应尽可能地在厂内集成测试阶段完成接口的测试验证工作,避免出厂后产生设计变更。通常情况下,各系统依据《系统接口控制文件》作为厂内集成测试的依据。该文件是在《系统接口技术规格书》的基础上进一步细化的接口控制文件。在全自动运行机电系统的建设过程中,《系统接口设计数据文件》也是一份重要的接口测试验证的依据。该文件可以追溯至《系统接口技术规格书》,在实际执行过程中,也可根据接口的复杂度依据《系统接口技术规格书》完成厂内集成测试验证。

  2)外场测试。该测试是以GoA4为建设目标的全自动运行线路与常规以GoA2为建设目标的有人驾驶线路的一个重要差异。导致这种差异的关键原因是全自动运行线路是基于无人驾驶的线路,对系统可靠性、可用性、可维护性、安全性提出了更高的需求,为此就需要在设备进入正线前提前完成相关系统的接口验证及测试工作,确保系统接口及功能满足相关的要求。

  外场测试以《接口矩阵表》、《接口记录表》为依据。各系统在《外场测试组织与实施》的要求下,在外场测试阶段完成各系统的接口测试及验证工作。完成后各系统编制《系统接口管理评估报告》,在外场测试完成后,各系统即可按照工程实施节点要求开始正线设备的安装及调试工作。3)正线接口调试。在正线设备完成设备安装、单机单系统调试后。各系统即可开展接口调试及系统联调工作。正线接口调试主要在设施设备生产/安装阶段及UTO联调前期阶段。正线接口调试通常依据各系统的《接口测试计划》执行。主要完成接口设计确认、系统接口调试确认、与设计一致性确认等工作。

  轨道交通全自动运行系统建设需要更加完善的系统接口验证环节。为此,在各系统完成接口验证和联调验证后,各系统需提交系统接口项目测试结论报告。建设单位据此对全自动运行系统的接口管理工作是否满足运营需求整体目标进行评估,确保与运营需求一致,满足运营开通的条件。

  4结语

  与以时间为顺序的传统接口管理不同,基于全自动运行系统的接口管理能够更好的对系统建设全过程的需求分析、设计、实施、验证阶段进行解构并不断优化,形成需求可明确、接口可实现、接口可追溯的完整闭环,能够更好地实现对全自动运行系统建设高可靠性、高可用性、高可维护性和高安全性建设目标。

作者:范庆宝 单位:上海申通轨道交通研究咨询有限公司

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