張佳瑩，曲 娜，鄭偉南，衛(wèi)昱含

（吉林建筑工程學(xué)院 城建學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130111）

由于國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)的不斷快速發(fā)展，大型城市以及中型城市正逐步的擴(kuò)建，城市面臨著人口不斷增加以及城市占地面積擴(kuò)大的問(wèn)題[1].為了保證城市軌道交通能夠更加安全、效率地運(yùn)行，于是各個(gè)城市的軌道交通建設(shè)放棄選擇使用原有的基于軌道電路的列車(chē)控制系統(tǒng)（TBTC），而采用最新的列車(chē)控制系統(tǒng)基于通信的列車(chē)控制系統(tǒng)（CBTC）[2].

在現(xiàn)有的城市軌道交通系統(tǒng)中很多都采用了CBTC系統(tǒng)，但是很多城市地鐵都出現(xiàn)過(guò)大大小小的事故[3].在CBTC系統(tǒng)中，車(chē)載設(shè)備保證著列車(chē)的安全行駛，系統(tǒng)功能都需要通過(guò)車(chē)載設(shè)備才能實(shí)現(xiàn)[4].因此完成CBTC系統(tǒng)測(cè)試中重要的一個(gè)環(huán)節(jié)就是對(duì)列車(chē)的車(chē)載設(shè)備進(jìn)行調(diào)試[5].

本研究系統(tǒng)根據(jù)新一代的CBTC系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念，利用車(chē)載設(shè)備的測(cè)試軟件進(jìn)行車(chē)載設(shè)備的測(cè)試.通過(guò)測(cè)試軟件，觀察車(chē)載控制器內(nèi)的數(shù)據(jù)變化，對(duì)測(cè)試參數(shù)的具體分析，最后基于工程實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)CBTC系統(tǒng)測(cè)試用例進(jìn)行設(shè)計(jì).

1 CBTC系統(tǒng)概述

在CBTC系統(tǒng)下，車(chē)—地雙向?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)的傳輸采用的是無(wú)線通信的手段[6].列車(chē)不再是單一地接收地面?zhèn)鞯杰?chē)載設(shè)備的控制信息，列車(chē)還需將列車(chē)的位置信息和列車(chē)的運(yùn)行信息及時(shí)反饋給地面設(shè)備[7].地面設(shè)備通過(guò)得到的列車(chē)信息計(jì)算出列車(chē)的移動(dòng)授權(quán)（MovingAuthority下面簡(jiǎn)稱MA），并且動(dòng)態(tài)更新，將移動(dòng)授權(quán)通過(guò)車(chē)—地通信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)杰?chē)載設(shè)備[8].車(chē)載設(shè)備根據(jù)收到的移動(dòng)授權(quán)信息和當(dāng)前列車(chē)的運(yùn)行狀態(tài)，計(jì)算出列車(chē)的運(yùn)行速度曲線，控制列車(chē)的牽引、制動(dòng)與運(yùn)行[9].

2 因果圖法簡(jiǎn)述

CBTC系統(tǒng)下的車(chē)載設(shè)備將接收的信息來(lái)自區(qū)域控制器ZC、ATS系統(tǒng)、地面信標(biāo)和計(jì)算機(jī)連鎖CI，同時(shí)需要將處理的信息反饋給各系統(tǒng)，其中的之間的邏輯關(guān)系非常復(fù)雜[10].為了避免輸入條件之間的彼此結(jié)合導(dǎo)致新的狀況出現(xiàn)而帶來(lái)檢查方面的困難，因此如何設(shè)計(jì)測(cè)試用例，可以在測(cè)試手段的選取上采用一種形式，滿足描述多條件組合，且產(chǎn)生對(duì)應(yīng)多動(dòng)作.這要求我們對(duì)測(cè)試用例的設(shè)計(jì)時(shí)采取因果圖法.

2.1 因果圖法原理

因果圖模型中有兩類主要部分的因果圖參數(shù)和結(jié)構(gòu)，如圖1所示：

圖1 因果圖模型

其中字母B表示基本事件，即不需探究自身原因或者沒(méi)有原因的事件；X表示中間事件，即任意含有原因的事件；G表示邏輯門(mén)，即通過(guò)對(duì)輸入原理進(jìn)行邏輯門(mén)運(yùn)算而得到相應(yīng)的輸出事件；P表示連接事件，其從始至終都指向中間事件.

2.2 判定表的生成

運(yùn)用因果圖法進(jìn)行設(shè)計(jì)測(cè)試案例的進(jìn)程中判定表的生成是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，且具有較高要求.判定表有四個(gè)部分組成：行動(dòng)樁、條件樁、行動(dòng)條目和條件條目.目前，很少有參考文獻(xiàn)給予一個(gè)非常明確清晰的轉(zhuǎn)化算法，所有的測(cè)試用例基本都是由工程實(shí)踐中得出.本文針對(duì)現(xiàn)有的一些轉(zhuǎn)化方法進(jìn)行研究，提出采用條件遍歷算法來(lái)對(duì)因果圖進(jìn)行轉(zhuǎn)化，其算法框架如圖2所示.

圖2 遍歷算法流程圖

通過(guò)上述方法，我們可以發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)一次一次的條件遍歷，中間事件通過(guò)遍歷找出其產(chǎn)生的基本事件，我們最終可以得到由基本事件構(gòu)成的測(cè)試輸入數(shù)據(jù).在執(zhí)行此算法時(shí)，我們需要注意此算法針對(duì)單動(dòng)作輸出的情況進(jìn)行設(shè)計(jì).如果遇到多動(dòng)作產(chǎn)生的情況，測(cè)試人員需要將各動(dòng)作的輸入條件進(jìn)行分析，找出各輸入條件的制約關(guān)系，對(duì)測(cè)試案例進(jìn)行設(shè)計(jì).

3 基于改進(jìn)因果圖法的車(chē)載設(shè)備測(cè)試方案

車(chē)載設(shè)備作為CBTC系統(tǒng)中最為重要的部分，主要負(fù)責(zé)保護(hù)列車(chē)行駛安全、防止列車(chē)超速和防止列車(chē)進(jìn)入前車(chē)的運(yùn)行區(qū)間，由此可見(jiàn)，在列車(chē)運(yùn)營(yíng)之前對(duì)車(chē)載設(shè)備的測(cè)試工作也顯得格外重要.本研究系統(tǒng)利用因果圖法測(cè)試案例的原理，對(duì)ATP速度防護(hù)功能方面進(jìn)行選取，研究測(cè)試案例的生成.

3.1 ATP速度防護(hù)功能流程

車(chē)載ATP速度防護(hù)中有以下兩方面的計(jì)算：當(dāng)前推薦運(yùn)行速度計(jì)算以及觸發(fā)緊急制動(dòng)的速度計(jì)算.在列車(chē)行駛中，車(chē)載設(shè)備會(huì)實(shí)時(shí)地將以上2個(gè)速度值反映在車(chē)載人機(jī)界面中，讓駕駛員可以實(shí)時(shí)地監(jiān)控列車(chē)的行駛速度.一旦當(dāng)列車(chē)超出當(dāng)前的推薦速度時(shí)，車(chē)載設(shè)備會(huì)給予駕駛員警告信息.若此情況在規(guī)定時(shí)間內(nèi)消除，列車(chē)將繼續(xù)安全行駛；但此情況未能及時(shí)消除，列車(chē)的ATP功能將會(huì)啟動(dòng)緊急制動(dòng)以保護(hù)行車(chē)的安全.我們可以將被測(cè)的功能劃分為多種狀態(tài)，狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換通過(guò)輸入的變量產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的動(dòng)作輸出.

3.2 ATP速度防護(hù)功能數(shù)據(jù)確定

在考慮輸入數(shù)據(jù)的取值方面我們需要將等價(jià)類的思想方法引入到設(shè)計(jì)當(dāng)中.對(duì)所有已經(jīng)輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行劃分，可分為N個(gè)等價(jià)類.如何收集測(cè)試的輸入數(shù)據(jù)，可選取每個(gè)等價(jià)類中的一個(gè)數(shù)據(jù)作為輸入數(shù)據(jù)，則可達(dá)到選取少量數(shù)據(jù)但得到很好的測(cè)試結(jié)果.根據(jù)以上對(duì)ATP速度防護(hù)系統(tǒng)的流程分析，我們可以將測(cè)試需要的輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行定義.

在選取輸入數(shù)據(jù)取值時(shí)，我們需要同時(shí)考慮到所有正常情況與異常情況下的數(shù)據(jù)輸入.我們要考慮滿足因果圖中各原因事件的“True”與“False”的關(guān)系.在設(shè)計(jì)有效輸入，我們要確定使用的每一個(gè)有效類中的值；在設(shè)計(jì)無(wú)效輸入，為確保更多等價(jià)類的輸入為有效輸入，則需將一個(gè)等價(jià)類作為無(wú)效的輸入數(shù)據(jù)，這樣考慮是從單缺陷進(jìn)行假設(shè).當(dāng)然也可以從多缺陷進(jìn)行假設(shè)，要實(shí)現(xiàn)這類測(cè)試需要大量冗余.

3.3 ATP速度防護(hù)功能測(cè)試案例

根據(jù)ATP速度防護(hù)的流程進(jìn)行遍歷，將一個(gè)整體的測(cè)試劃分為各類局部測(cè)試，最后將這些局部測(cè)試組合起來(lái)生成一個(gè)具體的測(cè)試方案.實(shí)際工程中采用的測(cè)試方案如表1所示：

4 方案測(cè)試

在實(shí)際的測(cè)試中，僅僅靠幾次測(cè)試或者十幾次測(cè)試是不能夠有效地測(cè)試出系統(tǒng)功能的完整性和準(zhǔn)確性的.所以可以對(duì)同類型的測(cè)試多次重復(fù).這樣就需要在測(cè)試后，測(cè)試人員需要對(duì)進(jìn)行測(cè)試案例的數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和驗(yàn)證.若發(fā)現(xiàn)測(cè)試存在缺陷，則需進(jìn)行再次測(cè)試.

在統(tǒng)計(jì)中，測(cè)試人員需要將測(cè)試劃分為以下部分：

測(cè)試案例優(yōu)先級(jí)、測(cè)試案例預(yù)計(jì)總數(shù)、測(cè)試案例完成數(shù)量、測(cè)試案例實(shí)際數(shù)量以及通過(guò)和未通過(guò)測(cè)試的案例數(shù)量.

表1 測(cè)試方案表

所統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)在整理后得表2.

表2 測(cè)試數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

將統(tǒng)計(jì)得到的數(shù)據(jù)表格轉(zhuǎn)化為圖表的格式，這樣測(cè)試人員可以直觀地發(fā)現(xiàn)出測(cè)試中所存在的問(wèn)題，用來(lái)指導(dǎo)測(cè)試工作、調(diào)整測(cè)試，使得測(cè)試更加完備、準(zhǔn)確.

5 總結(jié)

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)城市軌道交通正在發(fā)展高速的時(shí)期，更多的軌道交通公司對(duì)C B T C系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)用，實(shí)際的工程建設(shè)中可以發(fā)現(xiàn).這樣急需要一套完整、有效的測(cè)試方案對(duì)設(shè)備進(jìn)行測(cè)試，保證設(shè)備系統(tǒng)能夠正常地工作.本研究系統(tǒng)對(duì)車(chē)載設(shè)備的測(cè)試方法以及實(shí)際測(cè)試案例開(kāi)展了深入研究，利用因果圖法在對(duì)其改進(jìn)的基礎(chǔ)上提出有效的車(chē)載設(shè)備測(cè)試方案，對(duì)車(chē)載A T P超速防護(hù)進(jìn)行測(cè)試實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文提出的測(cè)試方案切實(shí)有效，可以進(jìn)行推廣.

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