基于互聯(lián)互通的城軌CBTC系統(tǒng)測試用例設(shè)計

王洪智

摘 要：隨著城市軌道交通的不斷發(fā)展，基于通信的列車控制系統(tǒng)（CBTC）互聯(lián)互通也成為今后技術(shù)發(fā)展的趨勢。文章對基于互聯(lián)互通的CBTC系統(tǒng)測試用例進(jìn)行設(shè)計，通過實際應(yīng)用于測試驗證了測試用例的合理性和可行性。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通；CBTC；互聯(lián)互通；測試用例

中圖分類號：U292 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）23-0103-02

Abstract： With the continuous development of urban rail transit， communication-based train control system CBTC） interconnection has become the trend of future technological development. This paper designs the test case of CBTC system based on interconnection and interoperability， and validates the rationality and feasibility of the test case through practical application.

Keywords： urban rail transit； CBTC； interconnection； test cases

1 概述

近年來我國城市化進(jìn)程不斷加快，大量人口涌入城市，隨著一些大城市人口密度的進(jìn)一步增大，機(jī)動車保有量不斷增長，城市道路交通已經(jīng)不堪重負(fù)。全國各大城市為了解決道路交通問題，爭相發(fā)展城市公共交通[1]。由于城市軌道交通能實現(xiàn)客流聚集地間大批量客流的高效運輸，并且具有能耗少、污染小、占地少、舒適性好等優(yōu)點，各大城市往往將其作為城市公共客運交通系統(tǒng)骨干，從而優(yōu)化城市的投資、生活環(huán)境，保障城市的綠色可持續(xù)發(fā)展。

在城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)化運營飛速發(fā)展的大背景下，實現(xiàn)線網(wǎng)間的運營互聯(lián)互通需求日益凸顯出來[2]，作為城市軌道交通控制的“大腦”，具有追蹤密度小、安全高效和易于維護(hù)等特點的基于通信的列車控制系統(tǒng)（CBTC）互聯(lián)互通也成為今后技術(shù)發(fā)展的趨勢[3]，CBTC系統(tǒng)集成測試作為系統(tǒng)驗證的最直接有效手段，其中測試用例對系統(tǒng)需求的覆蓋率和合理可行性對CBTC系統(tǒng)的工程應(yīng)用具有重要影響。本文根據(jù)互聯(lián)互通技術(shù)需求規(guī)范，對CBTC系統(tǒng)測試用例進(jìn)行設(shè)計，通過實際應(yīng)用于測試驗證了測試用例的合理性和可行性。

2 基于互聯(lián)互通的CBTC系統(tǒng)測試用例設(shè)計

目前測試對需求的覆蓋程度已經(jīng)作為判斷測試質(zhì)量的一個標(biāo)準(zhǔn)，一般來說，非功能性測試的覆蓋程度比較好判斷，如性能和壓力測試，可根據(jù)需求中明確的性能指標(biāo)進(jìn)行測試分析和設(shè)計，同時也可通過分析系統(tǒng)在實際工程中的使用情況，來分析一些隱含的需求，如系統(tǒng)是否需要連續(xù)運行、系統(tǒng)故障后恢復(fù)的級別等。

功能性測試的覆蓋程度是比較難判斷的，功能測試所追求的是測試用例對需求達(dá)到一定的覆蓋度，主要做好測試需求來源和測試需求分析兩步，最后是根據(jù)需求分析設(shè)計測試用例。

2.1 測試需求的來源

測試需求的來源一般包括：（1）軟件需求文檔、需求規(guī)范；（2）產(chǎn)品規(guī)格書；（3）通用的協(xié)議規(guī)范等繼承性文檔。（4）經(jīng)驗庫。

2.2 需求分析

將不同的功能需求來源劃分成一個個功能點，針對每一個功能點進(jìn)行測試分析，條件和環(huán)境及關(guān)系確認(rèn)，最終形成測試點。以CBTC車載ATP子系統(tǒng)功能需求為例，功能需求分析形成最小測試點的過程如下：

2.2.1 功能點劃分

將系統(tǒng)功能進(jìn)行分析與提取，形成功能點，用A、B、C、D……表示：功能A：電子地圖功能；功能B：列車定位功能；功能C：速度測量功能；功能D：停穩(wěn)防護(hù)功能；……

2.2.2 條件確認(rèn)

將每個功能實現(xiàn)的條件進(jìn)行分析與提取，將實現(xiàn)條件用a，b、c、……表示。以停穩(wěn)防護(hù)功能為例，停穩(wěn)防護(hù)功能如下：（1）當(dāng)車載ATP判斷列車在停車窗內(nèi)停穩(wěn)后，如果移動授權(quán)長度小于等于60m（60m，可配置），車載ATP應(yīng)對列車實施停穩(wěn)防護(hù)；（2）當(dāng)車載ATP判斷列車在停車窗內(nèi)停穩(wěn)后，如果車門未被旁路且打開，車載ATP應(yīng)對列車實施停穩(wěn)防護(hù)；（3）當(dāng)車載ATP判斷列車在停車窗內(nèi)停穩(wěn)后，如果屏蔽門未被旁路且打開，車載ATP應(yīng)對列車實施停穩(wěn)防護(hù)。條件a：移動授權(quán)小于等于60m；條件b：車門未旁路且打開；條件c：屏蔽門未旁路且打開；……

2.2.3 條件關(guān)系確認(rèn)

將確認(rèn)的參數(shù)進(jìn)行關(guān)系確認(rèn)，分析這些條件之間的關(guān)系。（1）增加衍生條件（反向、拆分）；（2）分析條件之間的關(guān)系（與、或）；（3）最終形成最終的條件量（a的反，a與b，a或c，a+b與c……）。

例：停穩(wěn)防護(hù)功能條件關(guān)系確認(rèn)如下：

（1）增加衍生條件。a反（移動授權(quán)大于60m）；b反（b1-：車門旁路，b2-：車門未旁路且關(guān)閉）；c反（c1-：屏蔽門旁路，c2-：屏蔽門未旁路且關(guān)閉）。

目前條件為：a，b，c，a-，b1-，b2-，c1-，c2-；

（2）分析目前條件之間的關(guān)系。目前的條件均為或的關(guān)系，因此條件之間不需要進(jìn)行其他組合；

（3）最終形成的條件量為。a，b，c，（a-），（b1-），（b2-），（c1-），（c2-）。

2.2.4 環(huán)境參數(shù)確認(rèn)

通過需求以及經(jīng)驗來分析本功能實現(xiàn)與所處環(huán)境之間的關(guān)系，即環(huán)境參數(shù)，用M1、M2、M3……來表示。

例：停穩(wěn)防護(hù)功能，環(huán)境因素為：M1：站臺停準(zhǔn)區(qū)域；M2：站臺非停準(zhǔn)區(qū)域；M3：區(qū)間；……

2.2.5 形成測試點

將所有的條件與環(huán)境進(jìn)行結(jié)合，進(jìn)行分析與篩選后，可以得到最終的測試點。

例：停穩(wěn)防護(hù)功能的條件：a，b，c，（a-），（b1-），（b2-），（c1-），（c2-）

環(huán)境：M1，M2，M3

2.3 測試用例

測試用例的編制嚴(yán)格按照測試點進(jìn)行，盡量簡單明了，每個用例單一化，不進(jìn)行測試點的疊加，通過分析篩選測試點的可測場景，必要時可采用用例圖、狀態(tài)圖等輔助措施，從不同角度描述測試點對應(yīng)功能的整個過程，最終結(jié)合CBTC系統(tǒng)測試中用于驗證和觀測的可見設(shè)備顯示、接口工具等，如ATP車載記錄分析工具、接口信息解析器、聯(lián)鎖控顯、ATS控顯等，形成用例描述。用例描述是對測試用例中測試內(nèi)容的概括，通過對用例描述進(jìn)行擴(kuò)展，確定測試用例的詳細(xì)步驟、觀測接口、觀察項等，進(jìn)而生成測試用例，測試用例主要包括以下內(nèi)容：（1）測試的系統(tǒng)需求：每一個測試用例都測試了系統(tǒng)需求規(guī)范中的某條需求，必須標(biāo)明需求編號及需求內(nèi)容，以便于追溯；（2）被測對象：本用例測試目的涉及的對象設(shè)備（車載或地面子系統(tǒng)）；（3）所屬的功能特征：每一個測試用例都是針對某一個功能特征設(shè)計出來的，用于測試其所屬的功能特征。以上（2）、（3）可包含在用例描述中；（4）前置條件：包括測試所處的模式等級，各接口的狀態(tài)條件等易于理解的測試環(huán)境；（5）測試方法：包括測試步驟、如何檢驗測試結(jié)果（觀察項）等內(nèi)容。根據(jù)以上方法設(shè)計生成的2.2節(jié)測試點相關(guān)部分測試用例示例如表2所示。

3 結(jié)束語

基于互聯(lián)互通的城軌CBTC系統(tǒng)已在2017年底開通的全球首條以互聯(lián)互通標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)的地鐵線路-重慶軌道交通五號線成功應(yīng)用，系統(tǒng)各項功能完備，運行穩(wěn)定，試運行期間運行圖兌現(xiàn)率和準(zhǔn)點率均高于國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并獲得了獨立第三方評估機(jī)構(gòu)頒發(fā)的安全認(rèn)證證書。在系統(tǒng)的整個調(diào)試測試過程中，相關(guān)測試用例的合理性、可行性得到了驗證，測試效果顯著，為該系統(tǒng)在重慶軌道交通五號線的安全運行提供了必要保證。

參考文獻(xiàn)：

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[3]于超，鄭生全，石文靜.城市軌道交通CBTC系統(tǒng)互聯(lián)互通方案研究[J].鐵道通信信號，2010，46（1）：44-47.