張仕雄

(武漢鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院,武漢 430205)

CTCS-3級列控系統(tǒng)測試序列合理性驗(yàn)證的研究

張仕雄

(武漢鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院,武漢 430205)

摘 要:CTCS -3級列控系統(tǒng)測試序列是實(shí)驗(yàn)室以及現(xiàn)場調(diào)試和測試的基礎(chǔ),而測試序列的合理性將決定測試過程是否能夠正確完成。在分析測試序列設(shè)計(jì)原則的基礎(chǔ)上,結(jié)合測試序列生成條件、方法和步驟,得出測試序列合理性驗(yàn)證所需驗(yàn)證的內(nèi)容。并在此基礎(chǔ)上開發(fā)了測試序列合理性驗(yàn)證工具,從而提高了測試序列合理性驗(yàn)證的效率和智能化程度。

關(guān)鍵詞:測試序列;合理性驗(yàn)證;列控系統(tǒng)

CTCS -3級列控系統(tǒng)上道運(yùn)用前必須在實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場進(jìn)行測試,以保證其系統(tǒng)功能需求,包括系統(tǒng)的正常功能和故障防護(hù)功能,并保證不同廠商設(shè)計(jì)制造設(shè)備的技術(shù)兼容性。CTCS -3級列控系統(tǒng)的測試案例編制以《CTCS -3級列控系統(tǒng)系統(tǒng)需求規(guī)范(SRS)》和《CTCS -3級列控系統(tǒng)總體技術(shù)方案》等為依據(jù),對CTCS -3級系統(tǒng)的各個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行全面的功能和接口測試[1,2]。

目前,依據(jù)鐵道部頒布的CTCS -3級列控系統(tǒng)測試案例如何生成有效的測試序列已有多人進(jìn)行了研究,如文獻(xiàn)[3]對測試序列生成問題進(jìn)行了初步探索。文獻(xiàn)[4]提出了如何將測試案例組合成為最有效和最優(yōu)化的測試序列,并提出了利用遺傳算法解決郵遞員問題的優(yōu)勢。文獻(xiàn)[5]研究了基于中國郵路算法生成和優(yōu)化CTCS -3級列控系統(tǒng)車載設(shè)備測試序列的方法。

本文在分析測試序列設(shè)計(jì)原則的基礎(chǔ)上,結(jié)合測試序列生成條件、方法以及步驟,提出了測試序列合理性驗(yàn)證的內(nèi)容,并使用VisualStudio2005開發(fā)環(huán)境以及C號語言開發(fā)了測試序列合理性驗(yàn)證工具,提高了測試序列合理性驗(yàn)證的效率和智能化程度。

1 測試序列生成方法

《CTCS -3級列控系統(tǒng)系統(tǒng)需求規(guī)范(SRS)》描述了整個(gè)列車控制系統(tǒng)的需求,如果將系統(tǒng)需求規(guī)范中每一條需求都轉(zhuǎn)化成測試案例,則會(huì)導(dǎo)致測試案例的數(shù)量非常龐大,產(chǎn)生案例爆炸性問題。為了解決該問題,首先要從系統(tǒng)需求規(guī)范中提煉精簡后的必要功能實(shí)體,即功能特征。

功能特征就是CTCS -3級列車控制系統(tǒng)必要的功能實(shí)體,這些功能實(shí)體是外部可見的(即操作者或用戶能實(shí)施的),并且能分解成基本的因果關(guān)系。這樣,就能夠?qū)⑾到y(tǒng)需求規(guī)范中詳細(xì)的需求概括成功能特征。功能特征包含一個(gè)或多個(gè)需求,這些需求以一種外部可見、易于管理的、廣泛獨(dú)立以用于測試的方法概括出來。這樣,每個(gè)功能特征下面就可以包括一個(gè)或者多個(gè)測試案例,從而大大縮減了測試案例的數(shù)量[1]。需求規(guī)范、功能特征與測試案例的關(guān)系如圖1所示。

測試序列應(yīng)該能夠覆蓋全部的測試案例,由于測試案例規(guī)模相對龐大,因此在編寫和規(guī)劃測試序列上不容易實(shí)現(xiàn)。為此,一般把某些能夠共同完成系統(tǒng)的一個(gè)比較固定功能的測試案例組織在一起,這就形成了測試子序列。

測試子序列不僅僅把測試案例進(jìn)行了相應(yīng)的功能分化編組,還為快速編寫測試序列,為系統(tǒng)測試效率的提高提供了有效的方案。

測試案例和測試子序列是多對多的關(guān)系,即一個(gè)測試子序列可以包含多個(gè)測試案例,一個(gè)測試案例可以同時(shí)存在于多個(gè)測試子序列。測試案例是根據(jù)兩兩之間的相互聯(lián)系以及先后順序進(jìn)行連接組成了測試子序列。測試案例與測試子序列的關(guān)系見圖2。

圖2 測試案例與測試子序列的關(guān)系

測試序列的生成,應(yīng)先利用郵遞員算法求解全局狀態(tài)車載模式裝換的最優(yōu)路線,得到車載模式轉(zhuǎn)換序列。然后針對每個(gè)車載模式轉(zhuǎn)換序列,依次對其中的測試框架求解測試子序列,最后將測試子序列串聯(lián)成測試序列[5]。測試序列生成流程見圖3。

圖3 測試序列生成流程

2 測試序列合理性驗(yàn)證內(nèi)容(圖4)

通過對測試序列生成方法的研究,可以發(fā)現(xiàn)測試序列的生成具有如下特點(diǎn)。

(1)測試案例數(shù)量龐大,這些測試案例是組成測試子序列和測試序列的基礎(chǔ);

(2)生成的測試序列必須滿足測試案例的全覆蓋;

(3)測試案例可能會(huì)存在于多條測試序列中;

(4)測試子序列起始于某個(gè)模式,終止于另外一個(gè)特定模式。而測試序列則必須從車載設(shè)備剛上電開始,一直到車載設(shè)備斷電為止。

圖4 測試序列合理性驗(yàn)證內(nèi)容框架

通過對上述測試生成過程的分析和研究,可以發(fā)現(xiàn)測試序列數(shù)目較多,需要從以下幾個(gè)方面對測試的合理性進(jìn)行驗(yàn)證。

(1)測試序列基本要求

①測試序列的長度不能為零,即檢查每一條測試序列是否至少包含一個(gè)以上的測試案例;②測試序列的起始模式和等級以及終止模式和等級等內(nèi)容是否符合要求。

(2)測試序列鏈接條件合理性驗(yàn)證

①測試子序列的內(nèi)部狀態(tài)是否匹配:即檢查上一個(gè)測試子序列的結(jié)束等級、結(jié)束模式是否與下一個(gè)需要鏈接的測試子序列的開始等級、開始模式相同;

②測試子序列的接口條件是否匹配:即檢查上一個(gè)測試子序列的結(jié)束車載設(shè)備相關(guān)接口(列車接口和無線接口)是否滿足下一個(gè)測試子序列的要求;

③測試子序列的等級連接是否正確,由于存在CTCS -2與CTCS -3級間的轉(zhuǎn)換問題,因此,需要驗(yàn)證測試序列中的等級鏈接是否合理。

(3)測試序列覆蓋測試案例合理性驗(yàn)證

①每個(gè)測試案例在所有測試序列中出現(xiàn)的次數(shù)統(tǒng)計(jì),如果次數(shù)超出規(guī)定的范圍,則說明測試案例的重復(fù)率比較高,提示修改;

②測試序列是否覆蓋了全部的測試案例;

③每條測試序列覆蓋的測試案例個(gè)數(shù)合理性分析,通過對測試序列所包含的測試案例個(gè)數(shù)的分析,檢查是否存在有的測試序列覆蓋的測試案例多而有的測試序列覆蓋的測試案例非常少的情況,使每條測試序列覆蓋的測試案例數(shù)盡可能達(dá)到平均。

(4)測試序列覆蓋運(yùn)營場景的合理性驗(yàn)證

①檢查每條測試序列是否重復(fù)覆蓋兩個(gè)以及兩上以上相同的運(yùn)營場景,例如檢查是否在一條測試序列中存在兩個(gè)RBC切換場景或者兩個(gè)同一等級的等級切換;

②檢查每條測試序列中是否存在互斥的場景,例如檢查是否存在一個(gè)RBC切換場景中既有接收到立即切換應(yīng)答器的測試案例,又有丟失轉(zhuǎn)換立即切換應(yīng)答器的測試案例。

3 測試序列合理性驗(yàn)證實(shí)現(xiàn)

測試序列合理性驗(yàn)證工具是實(shí)現(xiàn)第二部分所述合理性驗(yàn)證內(nèi)容的工具,該工具由登錄部分、程序主界面、測試子序列瀏覽界面、測試案例查看界面、測試序列瀏覽界面以及測試序列合理性檢測報(bào)告生成界面組成。該工具的整體實(shí)現(xiàn)框圖如圖5所示。

圖5 測試序列合理性驗(yàn)證工具實(shí)現(xiàn)框圖

MicrosoftVisualStudio2005中的 VisualStudio. NET(VS)是專門進(jìn)行所有的.NET開發(fā)的模塊。VS不是開發(fā)C號的應(yīng)用程序所必須的,但是使用它可以使任務(wù)更簡單一些,可以在標(biāo)準(zhǔn)的文件編輯器中處理C號源代碼文件。

以模式和等級連接的合理性為例,詳細(xì)說明該工具的實(shí)現(xiàn)方法。首先,利用該工具讀取Word版的測試案例、Excel格式的測試子序列和測試序列,并將這些內(nèi)容存儲(chǔ)在程序中;然后,根據(jù)設(shè)定的測試序列合理性驗(yàn)證內(nèi)容以及相關(guān)規(guī)則,逐條檢查這些測試序列是否滿足該規(guī)則,如果滿足,則通過;如果不滿足,則在檢測報(bào)告中給出相關(guān)的說明。該過程的詳細(xì)步驟如圖6所示。

此外,通過最后實(shí)現(xiàn)測試序列合理性驗(yàn)證工具的報(bào)告生成界面,可直觀顯示每一條測試序列的合理性異常信息以及相關(guān)的修改意見。

圖6 測試序列合理性驗(yàn)證詳細(xì)流程

4 結(jié)語

本文通過對現(xiàn)有測試序列生成方法的探討,提出了測試序列合理性驗(yàn)證的思路,并利用VisualStudio 2005開發(fā)環(huán)境實(shí)現(xiàn)了該想法,為實(shí)驗(yàn)室以及現(xiàn)場測試所需各種測試序列的合理性起到提前把關(guān)的作用,提高了測試序列的可用性,避免了由于測試序列不合理遭成的各種損失。但本文所提的測試序列檢測目前只局限于車載設(shè)備測試序列,未能加入地面無線閉塞中心等設(shè)備的測試序列,這需將在以后的研究中進(jìn)一步完善。

參考文獻(xiàn):

[1] 季學(xué)勝,李開成,張勇,劉大為.CTCS -3級列控系統(tǒng)測試案例生成方法的研究[J].鐵道通信信號,2009,45(10):1 -5.

[2] 科技運(yùn)[2009]59號,CTCS -3級列控系統(tǒng)測試案例(V3.0)[Z]. [3] 章慧,張勇.CTCS -3級列控系統(tǒng)車載設(shè)備測試方法研究[J].鐵路計(jì)算機(jī)應(yīng)用,2008,17(4):23 -27.

[4] 李偉,王海峰.CTCS -3級列控系統(tǒng)車載設(shè)備測試序列的優(yōu)化[J].北京交通大學(xué)學(xué)報(bào),2010,34(2):75 -78.

[5] 張勇,王超琦.CTCS 3級列控系統(tǒng)車載設(shè)備測試序列優(yōu)化生成方法[J].中國鐵道科學(xué),2011,32(3):100 -106.

中圖分類號:U284.48

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號:1004 -2954(2012)12 -0103 -03

收稿日期:2012 -08 -23

作者簡介:張仕雄(1963—),男,教授。

Study on Rationality Verification for CTCS 3 Train Control System Test Sequences

ZHANG Shi-xiong
(Wuhan Railway Vocational College of Technology, Wuhan 430205, China)

Abstract:CTCS-3 Train Control System Test Sequence is the foundation of debugging and testing in Lab and actual railway,and the rationality of test sequence decides whether the test procedure can be finished correctly.So,based on analysis of the test sequence design principle,in combination with the formation condition,methods and steps of the test sequence,the author obtains the contents of rationality verification of the test sequence.Further,based on the contents of rationality verification,the author develops a tool for rationality verification,which can improve the efficiency and intelligence level in rationality verification of the test sequence.

Key words:test sequence;rationality verification;train control system