李春慧，夏 明

(卡斯柯信號(hào)有限公司，北京 100070)

1 RBC測(cè)試的特殊性

青藏鐵路開(kāi)通以來(lái)，青藏集團(tuán)累計(jì)運(yùn)送貨物5.56億t，貨物運(yùn)送由2006年2 491萬(wàn)t至2017年的4 572.7萬(wàn)t，年增長(zhǎng)率為5.7%，2018年西藏自治區(qū)GDP總量超1 477億元，是青藏鐵路全線通車(chē)前的248.8億元的5倍多。由此可見(jiàn)青藏鐵路對(duì)西藏的發(fā)展起到的巨大助力[1]。

RBC作為青藏鐵路增強(qiáng)型列車(chē)控制系統(tǒng)(Incremental Train Control System，ITCS)地面設(shè)備的核心，基于2乘2取2架構(gòu)的安全平臺(tái)，主要完成既有ITCS系統(tǒng)中的RBC和信號(hào)邏輯相關(guān)功能，負(fù)責(zé)接收來(lái)自調(diào)度集中系統(tǒng)(Centralized Traffic Control，CTC)的操作命令，同時(shí)反饋狀態(tài)信息和維護(hù)信息。通過(guò)無(wú)線通信系統(tǒng)把管轄區(qū)域內(nèi)的信號(hào)設(shè)備狀態(tài)發(fā)送給車(chē)載設(shè)備，獲取列車(chē)占用信息，同時(shí)將差分定位信息發(fā)送給車(chē)載用于列車(chē)定位，架構(gòu)如圖1所示。涉及到功能、接口、性能等方面的測(cè)試，與其他的被測(cè)系統(tǒng)一樣，給被測(cè)系統(tǒng)激勵(lì)信號(hào)，同時(shí)獲得相應(yīng)響應(yīng)。RBC系統(tǒng)有其自己的特殊性。

1）測(cè)試數(shù)據(jù)量龐大。僅針對(duì)布爾(BOOL)數(shù)據(jù)，對(duì)于簡(jiǎn)單安多站的BOOL數(shù)據(jù)量達(dá)到562個(gè)，單個(gè)RBC管轄2到3個(gè)站的時(shí)候，數(shù)據(jù)量會(huì)直接翻翻。RBC上電后會(huì)每周期去計(jì)算所有的數(shù)據(jù)。

2）測(cè)試激勵(lì)與響應(yīng)之間關(guān)系復(fù)雜。最大的布爾方程式可以達(dá)到300項(xiàng)，而且各個(gè)變量之間耦合性非常強(qiáng)，建立一個(gè)準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型非常難，甚至不現(xiàn)實(shí)。

3）關(guān)鍵系統(tǒng)，安全等級(jí)高。RBC作為SIL4產(chǎn)品，其測(cè)試強(qiáng)度及測(cè)試完整性的要求都非常高。

4）產(chǎn)品工程化上線后，會(huì)有大量的回歸測(cè)試并且對(duì)時(shí)間要求更加苛刻。

傳統(tǒng)的人工測(cè)試無(wú)法更好的滿(mǎn)足時(shí)間、質(zhì)量、安全及成本的關(guān)系。對(duì)于重復(fù)性高且工作量大的測(cè)試，自動(dòng)化測(cè)試是必然的趨勢(shì)，人工測(cè)試更應(yīng)該集中在探索性測(cè)試等復(fù)雜度高的測(cè)試場(chǎng)景中。

圖1 ITCS-RBC系統(tǒng)架構(gòu)Fig.1 Architecture of ITCS-RBC system

2 測(cè)試環(huán)境架構(gòu)與功能

測(cè)試架構(gòu)如圖2所示，各部分完成功能如下。CTC模擬器模擬CTC主要功能，與RBC交互聯(lián)鎖操作命令、表示信息、臨時(shí)限速命令和臨時(shí)限速確認(rèn)消息。

圖2 ITCS-RBC系統(tǒng)測(cè)試環(huán)境Fig.2 Test environment of ITCS-RBC system

全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System，GPS）模擬器模擬GPS功能，模擬差分消息的發(fā)送。OBC模擬器模擬車(chē)載主要功能,與RBC交互列車(chē)狀態(tài)、占用狀態(tài)、信號(hào)狀態(tài)、道岔位置，臨時(shí)限速和差分信息。

LRBC模擬器模擬鄰站RBC功能，與RBC交互改方請(qǐng)求、改方回執(zhí)、Lost of integrity（LOI） 封 鎖狀態(tài)、區(qū)間占用狀態(tài)、由車(chē)地通信導(dǎo)致的LOI狀態(tài)、區(qū)間區(qū)段封鎖狀態(tài)、邊界區(qū)段的占用狀態(tài)和LOI狀態(tài)。

Vital In-Out Platform（VIOP）模擬器主要模擬VIOP平臺(tái)主要功能，與RBC之間交互道岔位置, 列車(chē)信號(hào)機(jī)和調(diào)車(chē)信號(hào)機(jī)狀態(tài), 上行區(qū)間發(fā)車(chē)請(qǐng)求,下行區(qū)間發(fā)車(chē)請(qǐng)求, 上行區(qū)間發(fā)車(chē)照查, 下行區(qū)間發(fā)車(chē)照查；下行方向允許發(fā)車(chē)，上行方向允許發(fā)車(chē)，下行區(qū)間接近區(qū)段占用，上行區(qū)間接近區(qū)段占用，RBC健康狀態(tài)，下行區(qū)間接車(chē)方向，下行區(qū)間發(fā)車(chē)方向，上行區(qū)間接車(chē)方向，上行區(qū)間發(fā)車(chē)方向信息。

3 自動(dòng)化測(cè)試設(shè)計(jì)

RBC測(cè)試過(guò)程復(fù)雜，但是每一條測(cè)試用例都具有明確的輸入和輸出。將若干個(gè)用例按照測(cè)試業(yè)務(wù)組合成測(cè)試套件。對(duì)測(cè)試套件進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，建立簡(jiǎn)潔、直觀的自動(dòng)化測(cè)試預(yù)言定義測(cè)試序列，開(kāi)發(fā)通用的自動(dòng)化測(cè)試軟件按照測(cè)試序列定義進(jìn)行測(cè)試[2]。當(dāng)出現(xiàn)異常時(shí)完成自主跳轉(zhuǎn)及報(bào)警。根據(jù)測(cè)試套件執(zhí)行情況，依據(jù)測(cè)試用例，完成詳細(xì)的測(cè)試評(píng)估報(bào)表。以示意圖的形式顯示給測(cè)試人員進(jìn)行功能需求覆蓋率及測(cè)試完成度的分析。

ITCS-RBC自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)分為3個(gè)層次[3]，由應(yīng)用層、基礎(chǔ)功能層和資源層組成，如圖3所示。

圖3 自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)組織架構(gòu)圖Fig.3 Architecture diagram of automatic test system

第一層為資源層，其中基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)由BOOL離線數(shù)據(jù)、ASW(Application software)離線數(shù)據(jù)和MSW(Middle software)離線數(shù)據(jù)組成。智能專(zhuān)家數(shù)據(jù)庫(kù)中存放測(cè)試規(guī)則及程序跳轉(zhuǎn)規(guī)則。主測(cè)試處理機(jī)根據(jù)測(cè)試準(zhǔn)備界面用戶(hù)輸入的本輪需要執(zhí)行的測(cè)試腳本，通過(guò)調(diào)用離線數(shù)據(jù)、OBC/VIOP/CTC等消息和智能專(zhuān)家數(shù)據(jù)庫(kù)的測(cè)試規(guī)則來(lái)執(zhí)行測(cè)試腳本，發(fā)出測(cè)試過(guò)程及測(cè)試結(jié)果信息。當(dāng)某個(gè)腳本執(zhí)行失敗，需要根據(jù)智能專(zhuān)家測(cè)試庫(kù)的規(guī)則來(lái)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)程序跳躍和問(wèn)題原因分析。

基于產(chǎn)生式規(guī)則的知識(shí)表示方式是人工智能領(lǐng)域中最為廣泛的一種[4]。一個(gè)規(guī)則由兩部分組成：如果滿(mǎn)足條件1，則執(zhí)行動(dòng)作1。

所有的規(guī)則都可以由基本規(guī)則衍生出來(lái)，如圖4所示。智能專(zhuān)家數(shù)據(jù)庫(kù)要做的工作就是加工和處理這些規(guī)則[5]。

圖4 規(guī)則組合Fig.4 Rules combination

專(zhuān)家知識(shí)庫(kù)[6-7]在每次回歸測(cè)試前或者重大變更后,依據(jù)需求，測(cè)試環(huán)境或用例的變更進(jìn)行維護(hù)和更新，并且經(jīng)過(guò)專(zhuān)家的評(píng)審和驗(yàn)證，以避免規(guī)則庫(kù)本身引入或者屏蔽被測(cè)對(duì)象的故障。測(cè)試人員的工作狀態(tài)、測(cè)試環(huán)境、身體條件，人員變動(dòng)等會(huì)直接導(dǎo)致測(cè)試質(zhì)量下降或者波動(dòng)。規(guī)則庫(kù)的使用則很好的規(guī)避上述問(wèn)題。

第二層為基礎(chǔ)服務(wù)層，數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)提供基本的數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)操作；網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)建立TCP/IP連接、接收數(shù)據(jù)包及FTP協(xié)議傳輸文件數(shù)據(jù)等；文件操作管理測(cè)試腳本導(dǎo)入、導(dǎo)出功能；圖形設(shè)備接口是自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)的人機(jī)圖形操作接口，提供對(duì)資源層各類(lèi)數(shù)據(jù)的操作。

第三層為應(yīng)用層，由邏輯層和表現(xiàn)層組成。邏輯層管理自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)的配置信息，使用功能表現(xiàn)層能夠?qū)Ｗ⒅饕臉I(yè)務(wù)邏輯，提供管理用戶(hù)及權(quán)限驗(yàn)證等功能。

表現(xiàn)層測(cè)試準(zhǔn)備界面：腳本編寫(xiě)本輪要執(zhí)行的腳本的選擇與發(fā)送等。

測(cè)試執(zhí)行界面：自動(dòng)執(zhí)行測(cè)試腳本，實(shí)時(shí)顯示腳本執(zhí)行狀態(tài)，實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)跳轉(zhuǎn)狀態(tài)，同時(shí)記錄跳轉(zhuǎn)原因。

測(cè)試評(píng)估界面：顯示腳本執(zhí)行結(jié)果，通過(guò)率，覆蓋率及失敗腳本的原因。這個(gè)自動(dòng)化邏輯功能[8]如圖5所示。

圖5 規(guī)則設(shè)計(jì)思路Fig.5 Rule designing

4 實(shí)際與應(yīng)用

在ITCS-RBC自動(dòng)化測(cè)試準(zhǔn)備過(guò)程中完成測(cè)試程序自動(dòng)發(fā)布，編譯和安裝，減少了由于人工搭建測(cè)試環(huán)境出錯(cuò)的可能，也大大提高了測(cè)試效率，目前RBC已經(jīng)完成了ISA認(rèn)證和室內(nèi)驗(yàn)收，具備上道的技術(shù)條件。

在測(cè)試執(zhí)行階段，經(jīng)統(tǒng)計(jì)如表1所示，對(duì)于數(shù)據(jù)驗(yàn)證累計(jì)403條用例，其中能夠通過(guò)自動(dòng)化完成測(cè)試的用例合計(jì)385，自動(dòng)化程度達(dá)到95%。大大減少了重復(fù)性工作。

累計(jì)四輪測(cè)試的資源統(tǒng)計(jì)如表2所示，單位：人/天。累計(jì)四輪測(cè)試準(zhǔn)備人工為86人/天，測(cè)試工時(shí)78人/天；使用自動(dòng)化測(cè)試，測(cè)試準(zhǔn)備人工為59人/天，14人/天。測(cè)試效率提高了55%。

表1 自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)應(yīng)用統(tǒng)計(jì)Tab.1 Applied statistics of automatic test system

表2 測(cè)試資源Tab.2 Test resource 人/天

5 總結(jié)

對(duì)于RBC產(chǎn)品測(cè)試存在大量的數(shù)據(jù)測(cè)試可重復(fù)性高且工作量大。另外在產(chǎn)品進(jìn)入穩(wěn)定階段或者工程化階段后，存在大量的回歸測(cè)試，自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)提高了測(cè)試數(shù)據(jù)資源的重復(fù)利用率，同時(shí)可以解放測(cè)試人員使其能夠?qū)Ｗ⒂诟鼜?fù)雜的測(cè)試設(shè)計(jì)及測(cè)試過(guò)程改進(jìn)等工作中，這對(duì)于青藏鐵路復(fù)雜環(huán)境下的貨物運(yùn)輸會(huì)提供強(qiáng)有力的助力和信心。