CTCS-3級列控系統測試序列合理性驗證的研究

張仕雄

(武漢鐵路職業技術學院,武漢 430205)

CTCS-3級列控系統測試序列合理性驗證的研究

張仕雄

(武漢鐵路職業技術學院,武漢 430205)

摘 要:CTCS -3級列控系統測試序列是實驗室以及現場調試和測試的基礎,而測試序列的合理性將決定測試過程是否能夠正確完成。在分析測試序列設計原則的基礎上,結合測試序列生成條件、方法和步驟,得出測試序列合理性驗證所需驗證的內容。并在此基礎上開發了測試序列合理性驗證工具,從而提高了測試序列合理性驗證的效率和智能化程度。

關鍵詞:測試序列;合理性驗證;列控系統

CTCS -3級列控系統上道運用前必須在實驗室和現場進行測試,以保證其系統功能需求,包括系統的正常功能和故障防護功能,并保證不同廠商設計制造設備的技術兼容性。CTCS -3級列控系統的測試案例編制以《CTCS -3級列控系統系統需求規范(SRS)》和《CTCS -3級列控系統總體技術方案》等為依據,對CTCS -3級系統的各個子系統進行全面的功能和接口測試[1,2]。

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

本文在分析測試序列設計原則的基礎上,結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證的內容,并使用VisualStudio2005開發環境以及C號語言開發了測試序列合理性驗證工具,提高了測試序列合理性驗證的效率和智能化程度。

1 測試序列生成方法

《CTCS -3級列控系統系統需求規范(SRS)》描述了整個列車控制系統的需求,如果將系統需求規范中每一條需求都轉化成測試案例,則會導致測試案例的數量非常龐大,產生案例爆炸性問題。為了解決該問題,首先要從系統需求規范中提煉精簡后的必要功能實體,即功能特征。

功能特征就是CTCS -3級列車控制系統必要的功能實體,這些功能實體是外部可見的(即操作者或用戶能實施的),并且能分解成基本的因果關系。這樣,就能夠將系統需求規范中詳細的需求概括成功能特征。功能特征包含一個或多個需求,這些需求以一種外部可見、易于管理的、廣泛獨立以用于測試的方法概括出來。這樣,每個功能特征下面就可以包括一個或者多個測試案例,從而大大縮減了測試案例的數量[1]。需求規范、功能特征與測試案例的關系如圖1所示。

測試序列應該能夠覆蓋全部的測試案例,由于測試案例規模相對龐大,因此在編寫和規劃測試序列上不容易實現。為此,一般把某些能夠共同完成系統的一個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行了相應的功能分化編組,還為快速編寫測試序列,為系統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系,即一個測試子序列可以包含多個測試案例,一個測試案例可以同時存在于多個測試子序列。測試案例是根據兩兩之間的相互聯系以及先后順序進行連接組成了測試子序列。測試案例與測試子序列的關系見圖2。

圖2 測試案例與測試子序列的關系

測試序列的生成,應先利用郵遞員算法求解全局狀態車載模式裝換的最優路線,得到車載模式轉換序列。然后針對每個車載模式轉換序列,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 測試序列合理性驗證內容(圖4)

通過對測試序列生成方法的研究,可以發現測試序列的生成具有如下特點。

(1)測試案例數量龐大,這些測試案例是組成測試子序列和測試序列的基礎;

(2)生成的測試序列必須滿足測試案例的全覆蓋;

(3)測試案例可能會存在于多條測試序列中;

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

圖4 測試序列合理性驗證內容框架

通過對上述測試生成過程的分析和研究,可以發現測試序列數目較多,需要從以下幾個方面對測試的合理性進行驗證。

(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容是否符合要求。

(2)測試序列鏈接條件合理性驗證

①測試子序列的內部狀態是否匹配:即檢查上一個測試子序列的結束等級、結束模式是否與下一個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:即檢查上一個測試子序列的結束車載設備相關接口(列車接口和無線接口)是否滿足下一個測試子序列的要求;

③測試子序列的等級連接是否正確,由于存在CTCS -2與CTCS -3級間的轉換問題,因此,需要驗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證

①每個測試案例在所有測試序列中出現的次數統計,如果次數超出規定的范圍,則說明測試案例的重復率比較高,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數合理性分析,通過對測試序列所包含的測試案例個數的分析,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盡可能達到平均。

(4)測試序列覆蓋運營場景的合理性驗證

①檢查每條測試序列是否重復覆蓋兩個以及兩上以上相同的運營場景,例如檢查是否在一條測試序列中存在兩個RBC切換場景或者兩個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RBC切換場景中既有接收到立即切換應答器的測試案例,又有丟失轉換立即切換應答器的測試案例。

3 測試序列合理性驗證實現

測試序列合理性驗證工具是實現第二部分所述合理性驗證內容的工具,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告生成界面組成。該工具的整體實現框圖如圖5所示。

圖5 測試序列合理性驗證工具實現框圖

MicrosoftVisualStudio2005中的 VisualStudio. NET(VS)是專門進行所有的.NET開發的模塊。VS不是開發C號的應用程序所必須的,但是使用它可以使任務更簡單一些,可以在標準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,詳細說明該工具的實現方法。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,并將這些內容存儲在程序中;然后,根據設定的測試序列合理性驗證內容以及相關規則,逐條檢查這些測試序列是否滿足該規則,如果滿足,則通過;如果不滿足,則在檢測報告中給出相關的說明。該過程的詳細步驟如圖6所示。

此外,通過最后實現測試序列合理性驗證工具的報告生成界面,可直觀顯示每一條測試序列的合理性異常信息以及相關的修改意見。

圖6 測試序列合理性驗證詳細流程

4 結語

本文通過對現有測試序列生成方法的探討,提出了測試序列合理性驗證的思路,并利用VisualStudio 2005開發環境實現了該想法,為實驗室以及現場測試所需各種測試序列的合理性起到提前把關的作用,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備測試序列,未能加入地面無線閉塞中心等設備的測試序列,這需將在以后的研究中進一步完善。

參考文獻:

[1] 季學勝,李開成,張勇,劉大為.CTCS -3級列控系統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[2009]59號,CTCS -3級列控系統測試案例(V3.0)[Z]. [3] 章慧,張勇.CTCS -3級列控系統車載設備測試方法研究[J].鐵路計算機應用,2008,17(4):23 -27.

[4] 李偉,王海峰.CTCS -3級列控系統車載設備測試序列的優化[J].北京交通大學學報,2010,34(2):75 -78.

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

中圖分類號:U284.48

文獻標識碼: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