轨道交通自动化测试解决方案

SIL 1-4安全等级列车控制与信号系统验证

覆盖ATP/ATO、CBTC、联锁、门控系统及MVB/WTB/TRDP车载网络

轨道交通信号系统(ATP/ATO/CBTC/联锁)涉及复杂的进路控制与安全防护逻辑,车载网络(MVB/WTB/TRDP/CANopen)需在强电磁干扰下保证时序一致性,门控系统安全回路直接关系乘客安全。平台提供列车动力学与线路模型实时仿真、多总线协议一致性测试、门控逻辑与故障响应自动化验证,满足EN 50126/8/9对SIL等级及可追溯性的要求。

ATP/ATO逻辑验证 MVB/WTB/TRDP一致性 SIL等级故障注入 安全案例管理
测试平台核心能力
硬实时HIL仿真
时间抖动小于1ms,支持微秒级仿真步长
专用通信协议栈
MVB/WTB/TRDP/CANopen一致性测试
功能安全验证
故障注入、安全机制、SIL等级验证
可追溯性管理
需求-用例-缺陷全链路追溯,满足认证要求

硬件在环(HIL)仿真 集成测试与接口验证 整机与安全测试

轨道交通测试面临的主要技术挑战

信号系统复杂场景、车载网络时序、门控安全回路的验证需求

信号系统复杂场景覆盖不足

CBTC移动闭塞、联锁进路冲突、ATP超速防护曲线等逻辑涉及大量边界条件,人工测试难以覆盖全部进路组合及降级场景。

车载网络时序与可靠性验证困难

MVB/WTB/TRDP/CANopen等多总线并存,周期数据抖动、总线负载变化、节点掉线等工况下,通信时序与冗余切换难以系统验证。

门控系统安全回路测试工作量大

车门开关门时序、防夹保护、隔离锁闭、安全回路完整性需逐车验证,站台门与车门联动逻辑在多车型混跑场景下兼容性测试复杂。

多子系统集成测试接口复杂

信号、车辆、PIS、制动、牵引等子系统接口众多,版本迭代后回归测试范围难以界定,手工测试效率低且遗漏风险高。

EN 50126/8/9标准合规成本高

SIL等级验证需完整的需求-用例-缺陷追溯链,第三方安全认证要求大量测试证据与文档,手工整理耗时且易出错。

研发与现场测试资产难以复用

实验室HIL测试用例与现场调试脚本格式不统一,列车交付后的故障复现缺乏环境,测试经验难以沉淀。

从单元测试到SIL级系统集成的安全验证

满足EN 50126/8/9标准,覆盖信号系统、车载网络、门控系统及安全案例管理

信号系统HIL仿真测试

通过实时仿真平台模拟列车动力学、线路数据及轨旁设备,实现ATP/ATO/CBTC/联锁控制器硬件在环闭环验证。

  • 列车牵引/制动动力学与线路坡度/限速模型
  • 应答器、轨道电路、速度传感器信号模拟
  • 轨道占用丢失、信标失效、通信超时等故障注入
  • CBTC车地通信(LTE-R/5G-R)消息仿真

车载网络与通信测试

验证列车控制网络(MVB/WTB/TRDP/CANopen)的协议一致性、时序特性及故障容错能力。

  • MVB/WTB/TRDP协议一致性与周期抖动测试
  • 总线负载变化、节点掉线、冗余切换验证
  • CANopen设备配置文件(EDS)一致性测试
  • 异常报文、CRC错误、时序错位注入与容错验证

门控系统与站台门联动测试

针对车门控制器、站台门系统,实现开关门时序、安全回路及联动逻辑的自动化验证。

  • 开关门时序、防夹保护、隔离锁闭逻辑验证
  • 车门-站台门联动同步与故障降级测试
  • 安全回路完整性及紧急解锁响应测试
  • 多车型混跑场景下的门控兼容性遍历

联锁与ATP/ATO整机测试

基于真实线路数据库,自动化执行进路排列、信号开放、列车追踪及降级运行场景验证。

  • 联锁进路冲突检测与敌对信号防护验证
  • ATP超速防护曲线与紧急制动干预测试
  • ATO自动驾驶精度、停车精度与舒适度评估
  • 降级模式(点式/联锁级)切换与恢复验证

V&V验证与确认

支持轨道交通系统设计验证(Verification)与设计确认(Validation),建立需求-测试-缺陷全链路追溯。

  • 系统需求与安全需求追溯矩阵
  • 测试用例与设计输入双向追溯
  • 缺陷管理与回归验证
  • 自动生成符合EN 50128的验证报告

功能安全标准符合性

面向EN 50126/8/9及IEC 62278/9标准,提供安全生命周期验证与符合性测试支持。

  • 安全需求管理与SIL等级分配验证
  • 故障模式与影响分析(FMEA)自动化
  • 安全案例(Safety Case)生成与管理
  • 第三方认证支持与审计准备

核心测试方法深度解析

轨道交通硬件在环(HIL)仿真测试

通过实时仿真平台运行列车动力学模型、轨道占用模型及信号设备模型,实现对ATP/ATO控制器、联锁系统、车载电子设备的闭环验证。支持多编组列车仿真、线路数据库导入及故障注入。

列车动力学仿真

基于实际线路数据(坡度、曲线、限速)的牵引/制动模型,实时计算列车位置与速度。

信号设备模拟

应答器、轨道电路、计轴器、信号机等设备行为仿真,支持故障状态注入。

实时性保障

基于FPGA的硬实时I/O,仿真步长可配置至100μs,时间抖动小于1ms。

轨道交通专用通信协议测试

提供MVB、WTB、TRDP、CANopen、LTE-R等协议的自动化测试工具,支持一致性验证、性能分析及故障注入。

MVB/WTB一致性测试

依据IEC 61375标准,验证物理层、数据链路层及过程数据映射。

TRDP协议验证

支持PD/Push模式消息完整性检查,实时性分析与丢包测试。

故障注入

错误帧、CRC错误、总线仲裁丢失等异常注入,验证通信鲁棒性。

功能安全验证方案

面向EN 50128/50129标准,提供SIL等级相关的安全功能测试、故障注入及失效模式分析能力。

安全功能测试

自动执行安全功能(紧急制动、车门封锁、ATP防护)的触发条件与响应验证。

故障注入

模拟传感器故障、通信中断、电源异常等,验证系统进入安全状态的能力。

SIL等级支持

提供符合SIL 0-4等级的测试管理、覆盖率分析及证据链管理。

全生命周期可追溯性管理

建立从系统需求、安全需求到测试用例、缺陷、验证报告的全链路追溯矩阵,满足EN 50128对可追溯性的强制要求。

需求追溯

支持需求分解与分配,实现需求-用例-结果双向追溯。

变更影响分析

自动识别需求变更影响的测试用例,生成回归测试建议。

合规报告生成

一键生成符合EN 50128/50129的验证总结报告、追溯矩阵及覆盖率分析。

轨道交通测试全流程

1
需求分析与安全策划

依据EN 50126进行系统需求与安全需求分析,制定验证与确认计划。

2
硬件在环与模块测试

执行HIL仿真、通信协议一致性测试及安全功能单元验证。

3
集成与接口测试

子系统间通信集成、信号联锁关系验证、故障注入测试。

4
整机与安全验证

线路运行场景测试、ATP/ATO性能验证、安全机制全面检查。

5
V&V与合规评估

设计验证与确认、可追溯性分析、安全案例构建与第三方评审。

支持的轨道交通标准与协议框架

EN 50126 / IEC 62278

轨道交通可靠性、可用性、可维护性和安全性(RAMS)

EN 50128 / IEC 62279

轨道交通通信、信号和处理系统软件

EN 50129 / IEC 62425

安全相关电子系统

IEC 61375 / MVB/WTB/TRDP

列车通信网络(TCN)标准

轨道交通典型应用案例

覆盖CANopen互操作、车载设备协议验证、ATP/ATO长稳测试及故障注入

CANopen协议栈互操作测试

轨道交通车载门控、制动等子系统广泛使用CANopen协议。验证不同厂商设备在EDS配置、PDO映射、SDO参数访问、心跳监控及紧急报文处理等方面的互操作性。

CANopen 互操作性
查看案例
车载设备串口协议全覆盖测试

列车控制单元(LCU)、车门控制器、空调控制器等常采用RS-485/RS-232私有协议。批量遍历所有指令码与状态字,实现功能全覆盖自动化测试,无需逐条编写脚本。

私有协议 全覆盖测试
查看案例
ATP/ATO 7×24小时稳定性测试

连续一周重复执行列车运行核心场景序列,监测ATP防护逻辑响应时间漂移、ATO控制精度退化及内存泄漏,记录首次异常时间,为MTBF估算提供数据支撑。

长稳测试 MTBF估算
查看案例
车载网络故障注入与安全降级测试

模拟MVB/CAN总线通信中断、应答器信号丢失、速度传感器异常、电源波动等故障,验证ATP紧急制动触发、门控安全封锁及系统降级运行能力,满足EN 50128安全功能验证要求。

故障注入 安全降级
查看案例

获取定制化轨道交通测试方案

技术团队可根据具体系统类型、安全等级要求及测试阶段提供详细方案建议。