蔡佳妮

(上海申通軌道交通研究咨詢有限公司,201103,上?！喂こ處?

近年來,自動售檢票(AFC)系統(tǒng)的檢測越來越受到軌道交通業(yè)界的高度重視。每當(dāng)新線即將投入運(yùn)營,工程建設(shè)方、系統(tǒng)供貨商和運(yùn)營單位等都會緊張地對即將投運(yùn)的AFC系統(tǒng)進(jìn)行一遍又一遍的測試,以驗(yàn)證其可靠性、準(zhǔn)確性、安全性等各項(xiàng)指標(biāo)。但是,對AFC系統(tǒng)的檢測目前還未形成一個(gè)可以執(zhí)行的國家標(biāo)準(zhǔn),各地也沒有專門的檢測中心及測試平臺,因此對每個(gè)工程AFC系統(tǒng)的檢測,往往是由負(fù)責(zé)該線建設(shè)的廠家、集成商或工程監(jiān)理在現(xiàn)場進(jìn)行“個(gè)性化”的測試,缺乏標(biāo)準(zhǔn)性和公正性。因此,建設(shè)AFC系統(tǒng)檢測中心已成為當(dāng)前軌道交通快速發(fā)展中的一個(gè)當(dāng)務(wù)之急。

上海于 2005年率先進(jìn)行了《自動售檢票(AFC)系統(tǒng)檢測中心通用測試平臺》的建設(shè)研究,并完成了AFC系統(tǒng)通用測試平臺測試環(huán)境的搭建。該平臺于2007年在上海軌道交通8號線AFC工程中投入試用,隨后推廣至軌道交通6號線和9號線工程。在2008年下半年,又開始了平臺的二期建設(shè)研究,在一期建設(shè)的成果上進(jìn)行完善和提高。經(jīng)過2年多的運(yùn)作,檢測中心已初具規(guī)模,通過不斷完善檢測能力和檢測覆蓋面,其作用也初見成效。

筆者通過對檢測中心的建設(shè)研究及對數(shù)條新線檢測經(jīng)驗(yàn)的總結(jié),基于檢測技術(shù)的理論分析與AFC系統(tǒng)的專業(yè)基礎(chǔ),提出關(guān)于軌道交通AFC系統(tǒng)檢測中心的檢測理念與實(shí)施策略。

1 檢測理念

檢測即是通過有效的方法來驗(yàn)證產(chǎn)品是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)和要求。目前市場上比較通用的是軟件產(chǎn)品的檢測。但軌道交通AFC系統(tǒng)是一個(gè)從票卡到終端設(shè)備再由車站及中央計(jì)算機(jī)處理的復(fù)雜系統(tǒng),不僅涉及到軟件應(yīng)用系統(tǒng),還涉及通信接口、硬件機(jī)械、電氣特性等方面。因此,對于該系統(tǒng)的檢測,測什么和如何測,是首先要明確的。

1.1 檢測需求

檢測需求通俗的講就是測什么。AFC系統(tǒng)檢測,除設(shè)備的物理特性、電氣性能檢測外,可以將檢測需求分為表1所示的幾大類。諸如檢票機(jī)扣款情況、黑名單的處理、聯(lián)乘優(yōu)惠等,可以歸類在檢票機(jī)設(shè)備的功能測試中;讀卡器的讀寫速度、讀寫距離等,可以反映在設(shè)備關(guān)鍵部件的性能測試內(nèi);而車站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與設(shè)備之間運(yùn)行指令下發(fā)、交易數(shù)據(jù)上傳等,可以納入接口測試需求中。系統(tǒng)聯(lián)調(diào)測試可以包括金融安全性測試、乘客通過能力測試(大客流量)和演練緊急狀態(tài)測試等。

表1基本覆蓋了軌道交通AFC系統(tǒng)的檢測需求,當(dāng)然每個(gè)檢測內(nèi)容大類中還要根據(jù)實(shí)際要求進(jìn)行檢測項(xiàng)目的細(xì)化。

表1 AFC系統(tǒng)檢測需求匯總

1.2 檢測依據(jù)

檢測依據(jù)是進(jìn)行檢測的必備條件,它通常是產(chǎn)品的技術(shù)規(guī)格書、用戶需求書等。對于AFC這類專用系統(tǒng),在滿足本系統(tǒng)通用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范的基礎(chǔ)上,需符合用戶要求,即響應(yīng)招標(biāo)合同文件里的技術(shù)要求條款。

目前,針對軌道交通AFC系統(tǒng),國家已出臺了GB 50381-2006《城市軌道交通自動售檢票系統(tǒng)工程質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》和GB/T 20907-2007《城市軌道交通自動售檢票系統(tǒng)技術(shù)條件》。上海對整個(gè)路網(wǎng)內(nèi)采用的AFC通信接口標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議進(jìn)行了明確,形成了DGJ 08-1101-2005《城市軌道交通自動售檢票系統(tǒng)通用技術(shù)規(guī)范》,以及單程票和城市公共交通卡通用技術(shù)規(guī)范等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。這些均作為檢測依據(jù)。同時(shí),上海作為率先實(shí)現(xiàn)自動售檢票的城市,在系統(tǒng)界面、設(shè)備功能要求、性能指標(biāo)等方面已經(jīng)形成了標(biāo)準(zhǔn)化文件。這不僅是產(chǎn)品的衡量標(biāo)準(zhǔn),更是檢測工程設(shè)計(jì)的有效依據(jù)。

1.3 檢測方法

檢測方法有傳統(tǒng)的手工測試和自動化測試。手工測試即檢測人員根據(jù)檢測用例,與檢測對象進(jìn)行“人機(jī)對話”,然后將測試結(jié)果和預(yù)期結(jié)果相比較并記錄檢測結(jié)果。自動化測試就是通過測試工具,按照檢測工程師的預(yù)定計(jì)劃對產(chǎn)品進(jìn)行自動測試。

對于AFC系統(tǒng)這樣一個(gè)包括軟硬件協(xié)同工作的特殊系統(tǒng),其所有數(shù)據(jù)的來源都是由前端或后端人員的行為動作所產(chǎn)生。分析研究表明,在當(dāng)前,AFC系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)自動化測試,其全自動化測試工具的開發(fā)比系統(tǒng)本身的開發(fā)實(shí)現(xiàn)還要艱巨。比如,面向乘客的前端行為,需要通過人工參與,完成購票、檢票等動作的執(zhí)行;后端票箱的更換、錢箱的拆裝等,必須是人工操作行為;有關(guān)的測試設(shè)計(jì)、測試案例以及一些關(guān)鍵的測試任務(wù)執(zhí)行也需有人工參與。當(dāng)然,對于一些如AFC各層接口標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)證測試、中央車站計(jì)算機(jī)并發(fā)用戶測試、大數(shù)據(jù)量測試等,可以通過開發(fā)專業(yè)測試工具,輔助測試人員進(jìn)行測試。

此外,每種測試工具都有它的適用范圍和可用對象,針對不同的測試目的和測試對象,應(yīng)選擇合適的測試工具。在很多情況下,需要利用多種工具才能完成一個(gè)測試工作。

因此,檢測方法的核心是根據(jù)檢測需求,對照檢測依據(jù)形成測試用例,即包括測試項(xiàng)名稱、測試步驟、預(yù)期結(jié)果等在內(nèi)的測試用例集。測試工具是輔助測試人員完成這些測試用例的。

2 檢測實(shí)施策略

2.1 搭建測試環(huán)境

測試環(huán)境既指物理上的場地測試環(huán)境,又指待測AFC系統(tǒng)或設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境,能完全模擬從清分到中央,再到車站及終端設(shè)備的線路運(yùn)行環(huán)境。測試時(shí)將待測設(shè)備接入到該測試環(huán)境,配置到所在層,進(jìn)行測試。

上海AFC檢測中心已組建的通用測試平臺環(huán)境包括2條線路中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、4個(gè)車站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和部分車站設(shè)備,安裝與實(shí)際運(yùn)營線一致的AFC系統(tǒng)設(shè)備,測試工作站安裝仿真系統(tǒng)及其它測試工具。在測試任務(wù)中對實(shí)際設(shè)備和仿真系統(tǒng)進(jìn)行配置,一起構(gòu)成對被測設(shè)備的測試環(huán)境。整個(gè)平臺運(yùn)行環(huán)境架構(gòu)如圖1所示。

2.2 形成測試方法

測試方法是指對系統(tǒng)或設(shè)備的基本測試方法。例如：設(shè)備的功能測試,測試員依據(jù)測試用例執(zhí)行每個(gè)測試;設(shè)備的接口測試,測試員利用仿真工具模擬其上下層,結(jié)合測試用例進(jìn)行測試;系統(tǒng)的性能測試,測試員使用壓力測試工具模擬并發(fā)用戶,對系統(tǒng)進(jìn)行測試,而基本功能測試仍需依賴編制好的測試用例手工進(jìn)行;讀卡器這一關(guān)鍵部件的測試,測試員使用專用的讀卡器測試儀器,測試其讀寫速度及時(shí)間等性能。因此,測試方法是根據(jù)不同的測試內(nèi)容測試項(xiàng)而制定的不同的測試方案。對于測試平臺來說,要滿足所有的測試需求,必須形成一套完整的測試方法。針對AFC系統(tǒng)各層次設(shè)備和系統(tǒng)的測試需求,基本測試方法描述如下。

圖1 測試平臺運(yùn)行環(huán)境架構(gòu)圖

2.2.1 清分中心系統(tǒng)測試

測試清分中心系統(tǒng)功能時(shí),清分中心安裝系統(tǒng)文件,中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)安裝仿真程序。該程序按照清分中心系統(tǒng)與中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的接口功能實(shí)現(xiàn),處理從清分中心發(fā)送的運(yùn)行參數(shù)文件、黑名單文件、各個(gè)運(yùn)行線路的運(yùn)營模式數(shù)據(jù)并顯示;中央計(jì)算機(jī)仿真程序向清分中心系統(tǒng)發(fā)送設(shè)備原始交易文件,驗(yàn)證清分中心系統(tǒng)是否能正確處理中央計(jì)算機(jī)仿真程序按照一定的頻率發(fā)送的設(shè)備原始交易文件,驗(yàn)證清分中心系統(tǒng)的處理性能,以及中央計(jì)算機(jī)接收清算文件,處理并顯示驗(yàn)證該文件是否符合接口定義。

2.2.2 線路中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)測試

在對中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的功能進(jìn)行驗(yàn)證時(shí),中央計(jì)算機(jī)安裝AFC系統(tǒng)軟件,清分中心層和車站系統(tǒng)層安裝仿真程序,來驗(yàn)證中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)功能的正確性。

根據(jù)測試需求,清分中心仿真程序下發(fā)系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)文件、黑名單文件、各個(gè)運(yùn)行線路的運(yùn)營模式數(shù)據(jù)等至中央計(jì)算機(jī),中央計(jì)算機(jī)應(yīng)能正確處理該數(shù)據(jù)文件;中央計(jì)算機(jī)應(yīng)能接收車站仿真程序上傳的交易文件并進(jìn)行正確處理。驗(yàn)證中央計(jì)算機(jī)處理性能時(shí),設(shè)置一定數(shù)量的車站計(jì)算機(jī)仿真程序,按照一定的頻率發(fā)送交易文件,對中央計(jì)算機(jī)進(jìn)行壓力測試。

2.2.3 車站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)測試

在對車站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的功能進(jìn)行驗(yàn)證時(shí),車站計(jì)算機(jī)安裝AFC系統(tǒng)軟件,線路中央層和車站設(shè)備層安裝仿真程序,來驗(yàn)證車站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)功能的正確性。

根據(jù)測試需求,線路中央仿真程序下發(fā)線路運(yùn)行參數(shù)文件、黑名單文件、運(yùn)營模式數(shù)據(jù)等至車站計(jì)算機(jī),車站計(jì)算機(jī)應(yīng)能正確處理這些數(shù)據(jù)文件;同時(shí)設(shè)備仿真程序上傳的設(shè)備狀態(tài)信息應(yīng)能被車站計(jì)算機(jī)處理,應(yīng)能接收和轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備的交易數(shù)據(jù)。驗(yàn)證車站計(jì)算機(jī)處理性能時(shí),設(shè)置一定數(shù)量的設(shè)備仿真程序,按照一定的頻率發(fā)送底層交易數(shù)據(jù),對車站計(jì)算機(jī)進(jìn)行壓力測試。

2.2.4 車站設(shè)備測試

測試車站設(shè)備時(shí),車站計(jì)算機(jī)仿真程序向AFC終端設(shè)備發(fā)送系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)文件、黑名單文件等,設(shè)備能接受這些參數(shù)文件并正確處理;車站計(jì)算機(jī)仿真程序向設(shè)備發(fā)控制命令,終端設(shè)備應(yīng)有正確的響應(yīng);車站計(jì)算機(jī)仿真程序接收設(shè)備發(fā)送來的狀態(tài)信息并解析;車站計(jì)算機(jī)仿真程序接收設(shè)備發(fā)送來的交易文件,并處理這些文件來驗(yàn)證設(shè)備文件符合需求定義。

2.2.5 票卡測試

測試票卡功能時(shí),使用真實(shí)的AFC設(shè)備,通過執(zhí)行設(shè)備相關(guān)的測試過程,一方面驗(yàn)證票卡的讀寫流程是否正確,讀寫性能、讀寫距離是否符合要求;另一方面驗(yàn)證設(shè)備讀寫器功能、性能與需求是否相符合。

2.3 開發(fā)測試工具

對于在AFC系統(tǒng)各種類型的測試過程中手工無法完成或者難以實(shí)現(xiàn)的一些測試工作,可以開發(fā)相應(yīng)的測試工具或輔助測試工具。

(1)AFC設(shè)備、車站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、清分系統(tǒng)的仿真工具。仿真工具是按照接口標(biāo)準(zhǔn)要求開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)化工具,在AFC系統(tǒng)測試中,主要用于進(jìn)行AFC系統(tǒng)各層的接口測試。仿真工具的開發(fā)原理是基于AFC系統(tǒng)各層次的通信接口協(xié)議,由仿真工具通過前臺模擬生成各層次系統(tǒng)或設(shè)備的交易數(shù)據(jù)、運(yùn)行狀態(tài)或命令請求報(bào)文,與待測系統(tǒng)(或設(shè)備)進(jìn)行通信,驗(yàn)證其參數(shù)管理、運(yùn)營管理和交易數(shù)據(jù)三大業(yè)務(wù)信息流是否能夠正常接收及處理。圖2即為采用J2EE三層架構(gòu)開發(fā)的仿真工具系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

(2)系統(tǒng)性能測試工具。通過模擬大量用戶并發(fā)執(zhí)行關(guān)鍵業(yè)務(wù)完成對應(yīng)用程序的測試,在實(shí)施并發(fā)負(fù)載過程中通過實(shí)時(shí)性能監(jiān)測來確認(rèn)和查找問題。系統(tǒng)性能測試工具可與仿真工具進(jìn)行集成,在測試時(shí)配置多個(gè)仿真終端,循環(huán)發(fā)送交易報(bào)文,對被測系統(tǒng)進(jìn)行并發(fā)測試及壓力測試,從而驗(yàn)證系統(tǒng)性能。

(3)票卡讀寫器仿真工具。在實(shí)際設(shè)備使用時(shí)都會涉及到讀寫器,無論是自動售票機(jī)、人工售票機(jī),還是自動檢票機(jī),讀寫器都是必不可少的組成部分。但頻繁的設(shè)備切換給測試帶來了很多不必要的工作量,為此在測試中引入讀寫器仿真工具。仿真工具能對測試用卡進(jìn)行各種操作,能夠靈活模擬AFC各類終端設(shè)備的讀寫器的讀寫操作,同時(shí)大大簡化了測試流程。測試過程中無需其余設(shè)備干預(yù),只需一臺仿真器即可完成整個(gè)測試過程。另外,引入票卡讀寫器輔助工具,還可對讀寫器和票卡進(jìn)行一系列的測試。

(4)專用硬件測試工具。自動售檢票設(shè)備一些關(guān)鍵部件的性能諸如讀寫器的讀寫速度、硬幣模塊的硬幣識別率、紙幣模塊的紙幣識別率、單程票回收機(jī)構(gòu)的回收速度、檢票機(jī)的通行能力等的測試,需要投入巨大的人力和時(shí)間,因此可開發(fā)專用硬件檢測工具及工裝設(shè)備對設(shè)備的關(guān)鍵部件進(jìn)行測試,從而驗(yàn)證其性能指標(biāo)。

圖2 仿真工具系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2.4 編制測試用例

測試用例是根據(jù)每一個(gè)檢測需求,有針對性地編制的包括測試輸入、執(zhí)行條件、測試步驟以及預(yù)期結(jié)果等的方案。測試用例是測試的核心,它規(guī)范了每一項(xiàng)測試的方法,保證了測試的質(zhì)量,無論誰來測試,參照測試用例都能進(jìn)行。最初的測試用例可能考慮不周全,但隨著測試的進(jìn)行和軟件版本的更新,測試用例將日趨完善,形成一個(gè)測試用例庫。

2.5 建立檢測管理流程

搭建測試環(huán)境、形成測試方法、開發(fā)測試工具和編制測試用例,對于AFC系統(tǒng)檢測十分重要;但成功的檢測還離不開對檢測的組織與過程的管理,沒有目標(biāo)、沒有組織、沒有過程控制的檢測是注定要失敗的。AFC系統(tǒng)的檢測不是一次簡單的測試活動,它屬于工程中的一個(gè)項(xiàng)目,因此,建立AFC系統(tǒng)檢測管理流程是檢測成功的重要保證。

檢測過程一般分為確立檢測需求、設(shè)計(jì)檢測方案、制定檢測計(jì)劃、執(zhí)行檢測任務(wù)和形成檢測結(jié)論(報(bào)告)等五個(gè)階段。對每個(gè)階段的任務(wù)、輸入和輸出都有明確的規(guī)定,以便對整個(gè)檢測過程進(jìn)行質(zhì)量控制和配置管理。圖3是檢測過程的管理流程,它標(biāo)示了各活動之間的信息流及檢測實(shí)施過程中每個(gè)階段所應(yīng)產(chǎn)生的成果文件。

圖3 檢測過程管理流程

可以根據(jù)檢測過程的上述各環(huán)節(jié),開發(fā)一個(gè)檢測管理系統(tǒng),包括檢測需求的建立、計(jì)劃的制定、用例的選擇、結(jié)果的整理、生成打印等,對檢測過程進(jìn)行全程跟蹤管理。同時(shí)可將測試用例庫管理、問題匯總、人員管理等一起納入該系統(tǒng),從而形成一個(gè)完善的、能滿足AFC系統(tǒng)檢測中心生產(chǎn)和管理需求的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。

3 結(jié) 語

作為獨(dú)立于系統(tǒng)集成商、設(shè)備廠家的測試方,AFC系統(tǒng)檢測中心要真正做好測試工作,需要其工作人員既熟悉AFC系統(tǒng)專業(yè)知識,又有扎實(shí)的測試技術(shù)功底,且兩者融會貫通。系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)是檢測的依據(jù),測試用例和測試工具是檢測的方法和手段,檢測報(bào)告是檢測的成果。在實(shí)施檢測時(shí)應(yīng)有組織、有計(jì)劃、有步驟地進(jìn)行,避免測試過程中的隨意性：應(yīng)根據(jù)不同的檢測需求,設(shè)計(jì)檢測方案,制定檢測計(jì)劃,執(zhí)行檢測任務(wù),形成檢測報(bào)告。這樣,才能有效達(dá)到檢測中心建立的目的：驗(yàn)證AFC系統(tǒng)質(zhì)量,盡早發(fā)現(xiàn)潛在的各種錯(cuò)誤和缺陷;同時(shí)通過分析錯(cuò)誤產(chǎn)生的原因,發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)或管理中存在的問題;進(jìn)而不斷規(guī)范AFC市場,促進(jìn)公平競爭,推動AFC系統(tǒng)技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展。

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