劉長波

（北京全路通信信號研究設計院有限公司，北京 100073）

隨著中國列控系統(tǒng)總體技術方案的完善和在工程上的實施應用，列控系統(tǒng)成為我國鐵路時速200 km以上客運專線的重要技術裝備，是鐵路技術體系和技術現(xiàn)代化裝備的重要組成部分，是保證高速列車運行安全、可靠的核心技術之一。

目前，列車控制系統(tǒng)分為運用于200～250 km/h線路上的CTCS-2（以下簡稱C2）級列控系統(tǒng)和運用于300～350 km/h線路上的CTCS-3（以下簡稱C3）級列控系統(tǒng)，C3級系統(tǒng)兼容C2級系統(tǒng)。

C2級列控系統(tǒng)是基于軌道電路和應答器傳輸行車許可信息，列控中心根據(jù)調(diào)度命令、進路狀態(tài)、線路參數(shù)實現(xiàn)對應答器和軌道電路的控制，車載ATP設備根據(jù)應答器和軌道電路信息實現(xiàn)對列車的控制。

C3級列控系統(tǒng)基于GSM-R無線通信實現(xiàn)車-地雙向通信，無線閉塞中心（RBC）生成行車許可（MA），車載ATP設備根據(jù)RBC發(fā)送的MA實現(xiàn)對列車的控制。

由于C3/C2級列控系統(tǒng)產(chǎn)生的信息涉及行車安全，根據(jù)列控系統(tǒng)總體技術方案和質(zhì)量管理控制流程要求，工程實施前必須測試驗證。測試驗證是保證成功實現(xiàn)列控系統(tǒng)集成的重要手段，測試驗證分為室內(nèi)集成測試和現(xiàn)場試驗兩部分，本文根據(jù)武廣工程經(jīng)驗就室內(nèi)集成測試做一些描述。

1 室內(nèi)集成測試流程

集成測試[1]是在單元測試的基礎上，將所有程序模塊進行有序、遞增的測試，檢驗程序單元或部件接口關系。系統(tǒng)測試[1]是將通過集成測試的軟件，作為整個基于計算機系統(tǒng)的一個元素，與計算機硬件、外設、某些支持軟件、數(shù)據(jù)和人員等其他系統(tǒng)元素結合在一起，在實際或模擬運行環(huán)境下，對計算機系統(tǒng)進行一系列測試。

本文描述的室內(nèi)集成測試屬于測試理論定義的系統(tǒng)測試范疇，目的是驗證各子系統(tǒng)間通信接口、系統(tǒng)功能及列控工程配置數(shù)據(jù)的正確性。

根據(jù)武廣客運專線工程經(jīng)驗，相關各子系統(tǒng)在其專項實驗室完成測試，發(fā)布軟件版本及產(chǎn)品版本說明（PVI），在C3系統(tǒng)集成實驗室進行安裝，然后進行系統(tǒng)接口、功能測試及系統(tǒng)交付測試（SDT）。

室內(nèi)集成測試總流程如圖1所示。

C3級列控系統(tǒng)室內(nèi)集成測試分為3個階段。

1）測試準備階段： ①從C3級列控系統(tǒng)系統(tǒng)需求規(guī)范（SRS）提煉出精簡后的必要功能實體即功能特征，由功能特征編制測試案例，旨在實現(xiàn)需求與案例對應的最小化。由測試案例組成測試序列，實現(xiàn)場景的測試（1個場景含1個或多個功能特征），形成系統(tǒng)需求和案例相對應的矩陣表，如圖2所示。②根據(jù)子系統(tǒng)的PVI，安裝軟件及準備測試環(huán)境。

2）測試實施階段： ①根據(jù)測試序列對C3級系統(tǒng)功能進行測試，形成測試報告和不一致問題報告（NCR），將NCR納入Change管理，并通知各子系統(tǒng)修訂NCR，由系統(tǒng)功能測試負責人根據(jù)回歸測試情況確定是否關閉Change中對應的NCR。②根據(jù)系統(tǒng)功能測試后發(fā)布的軟件，進行SDT測試，填寫SDT記錄表，每個RBC形成獨立的測試報告和NCR，將NCR納入Change管理，并通知各子系統(tǒng)修訂NCR，由SDT測試負責人根據(jù)回歸測試情況確定是否關閉Change中對應的NCR，SDT對每個RBC回歸測試案例數(shù)不少于總測試案例的10%。

3）測試結果發(fā)布階段：將測試報告和子系統(tǒng)軟件歸檔，發(fā)布系統(tǒng)軟件配置包。

2 室內(nèi)集成測試環(huán)境

集成測試環(huán)境總體結構如圖3所示，主要包括調(diào)度中心設備，臨時限速服務器、聯(lián)鎖、列控中心、RBC、車載設備、軌旁設備和仿真系統(tǒng)設備，組成一個完整的客運專線列控系統(tǒng)。測試環(huán)境采用真假實物相結合的連接方式。

3 測試內(nèi)容和方法

3.1 C2測試內(nèi)容和方法

C2集成測試以列控中心測試為主，驗證列控中心與聯(lián)鎖、CTC、集中監(jiān)測、相鄰列控中心、軌道電路、LEU、繼電接口為輔的地面設備系統(tǒng)集成測試。測試內(nèi)容包括：1）驗證列控中心與外部系統(tǒng)通信接口功能；2）驗證列控中心報文實施編碼正確且報文內(nèi)容與列控工程數(shù)據(jù)表一致；3）驗證列控中心軌道電路編碼邏輯正確；4）驗證區(qū)間閉塞功能正確；5）驗證區(qū)間信號點燈邏輯正確。

根據(jù)計算機軟件測試理論，測試主要目的是盡可能發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中存在的錯誤，可以分為肯定測試[1]和否定測試[1][2]。因此，C2集成測試的目的是盡可能發(fā)現(xiàn)列控中心的邏輯功能和列控工程配置數(shù)據(jù)錯誤。所以對于報文內(nèi)容和軌道電路編碼測試，主要采用否定測試、白盒測試，旨在發(fā)現(xiàn)報文中每個變量的錯誤，核對每個變量是否與列控工程數(shù)據(jù)表相符，以及每個區(qū)段的編碼是否與工程設計的碼序表相符。列控中心其他功能主要采用肯定測試、黑盒測試，將列控中心作為一個獨立的單元，通過外部模擬環(huán)境，向列控中心發(fā)送不同的輸入條件，驗證其是否滿足系統(tǒng)需求。

軌道區(qū)段編碼測試根據(jù)車站的復雜度，采用自動測試和人工測試相結合的方式進行。自動測試原理是通過外部仿真環(huán)境自動辦理各種進路及組合進路（含列車進路、引導進路及列車進路與引導進路的組合進路），并模擬列車運行，同時記錄列車位置及列控中心發(fā)送的軌道區(qū)段載頻、低頻、方向等信息，與工程設計的碼序表比較后，形成表格，驗證列控中心對軌道區(qū)段的編碼符合工程設計。對于樞紐站等復雜車站主要采用人工核對軌道區(qū)段編碼的方式進行測試。

由于臨時限速服務器的實施應用，列控中心報文采用實時編碼，人工測試覆蓋全部報文的可能性變得更加不現(xiàn)實。對于列控報文的測試采用人工核對報文模板和自動化結合的方式，報文自動化測試原理與軌道區(qū)段編碼自動化測試原理相似。

3.2 C3測試內(nèi)容和方法

C3集成測試是在C2集成測試已保證列控中心、聯(lián)鎖、臨時限速服務器接口及應答器報文正確的基礎上，以RBC測試為主，驗證車-地通信為輔，真正實現(xiàn)地面設備和車載設備的系統(tǒng)集成測試。測試內(nèi)容包括：1）線路參數(shù)驗證，含線路速度、坡度、分相區(qū)；2）行車許可驗證，含F(xiàn)S MA和OS MA；3）取消進路和縮短行車許可驗證（SMA）；4）RBC移交驗證；5）C2-C3級間轉(zhuǎn)換驗證；6）調(diào)車區(qū)域驗證（PSA）；7）臨時限速功能驗證（TSR）；8）災害區(qū)域驗證（ESA）。

C3/C2測試的區(qū)別在于C3集成測試以車載的反映實現(xiàn)對地面設備功能和數(shù)據(jù)的驗證。下面對上述8種情況的測試方法進行簡單描述。

線路參數(shù)驗證：列車注冊后，以恒速運行，測試員通過DMI記錄線路速度、坡度變化點及分相區(qū)公里標，是否與列控工程數(shù)據(jù)表一致，從而驗證RBC發(fā)送數(shù)據(jù)的正確性。

行車許可驗證：分為區(qū)間FS MA測試和進路FS MA/OS MA測試。區(qū)間FS MA測試時提前占壓前方閉塞分區(qū)，測試列車是否能停在信號牌前，并記錄停車時距信號牌的距離和列車速度，逐段恢復前方占壓區(qū)段，重復上述步驟，驗證RBC發(fā)送MA長度的正確性。進路FS MA/OS MA測試時，聯(lián)鎖辦理列車/引導進路，測試列車是否能停在出站信號機前，并記錄停車時距出站信號機的距離和列車速度，驗證RBC發(fā)送MA長度的正確性。

取消進路和縮短行車許可驗證：分為延時縮短行車許可和非延時縮短行車許可。列車以FS模式運行，接近車站時，取消進路，進路延時解鎖，RBC發(fā)送SMA，列車停在進站信號機前；列車未接近車站時，取消進路，進路立即解鎖，RBC發(fā)送SMA，列車停在進站信號機前。

RBC移交驗證：分移交邊界信號開放和未開放兩種情況。當列車通過RBC切換預告應答器時，通過Igsmr監(jiān)測設備驗證ATP呼叫的接收RBC是否正確；當列車通過RBC邊界后，通過Igsmr監(jiān)測設備驗證ATP是否與移交RBC正常斷開連接。

C3-C2級間轉(zhuǎn)換驗證：列車從站內(nèi)以C2等級發(fā)車，列車在區(qū)間轉(zhuǎn)為C3等級，驗證出站口應答器中RBC電話號碼及RBC發(fā)送的級間轉(zhuǎn)換命令正確。

調(diào)車區(qū)域驗證：列車以FS模式進站停車，選擇調(diào)車模式，RBC允許進入調(diào)車模式，如退出調(diào)試模式后，應重新與RBC建立連接，聯(lián)鎖辦理發(fā)車進路，ATP應獲得FS MA；如以調(diào)車模式發(fā)車，經(jīng)過出站口應答器后，將實施緊急制動。當列車位于區(qū)間時，選擇調(diào)車模式，RBC應拒絕進入調(diào)車模式，驗證RBC中調(diào)車區(qū)域數(shù)據(jù)配置正確。

災害區(qū)域驗證：模擬災害發(fā)生，RBC向接近災害區(qū)的列車發(fā)送CEM，向處于災害區(qū)的列車發(fā)送UEM，驗證RBC中災害區(qū)域數(shù)據(jù)配置正確。

臨時限速功能驗證：通過CTC設置臨時限速，在DMI下記錄車載執(zhí)行限速的位置是否與限速命令中的位置一致，從而驗證RBC發(fā)送的臨時限速信息包正確。

3.3 SDT測試實例應用

武廣客運專線全長1 068 km，全線設15個客運站，3個越行站。武廣線C3級列控系統(tǒng)，作為運營速度350 km/h高速動車組的主用列控系統(tǒng)，C2級作為350 km/h高速動車組降級備用系統(tǒng)，并滿足200 km/h及以上本線動車組和跨線動車組混合運行的要求。

武廣全線設置9套RBC、18套聯(lián)鎖、73套TCC（其中：車站TCC 18套，中繼站TCC 53套，線路所TCC 2套）、臨時限速服務器4套，5 200臺應答器，大型復雜站場及樞紐站有武漢、岳陽東、長沙南、衡陽東、廣州南等。RBC管轄范圍如圖4所示。

武廣線RBC移交采用對稱式切換，相鄰RBC不通信。中繼站列控中心將其管轄范圍內(nèi)的區(qū)間區(qū)段狀態(tài)發(fā)送給車站列控中心，由車站列控中心匯總后發(fā)送給聯(lián)鎖，聯(lián)鎖系統(tǒng)將區(qū)間區(qū)段狀態(tài)、進路信息綜合后發(fā)送給RBC，數(shù)據(jù)流如圖5所示。

所以，武廣線SDT測試以RBC為單位，按照線路級的方式進行。

現(xiàn)以RBC4為例，對SDT測試進行分析說明。RBC4包括長沙南、株洲西2套聯(lián)鎖，9套列控中心（車站TCC 2套，中繼站TCC 5套，線路所TCC 2套），RBC分界區(qū)下行線為K1558+035至K1692+515，上行線為K1557+983至 K1692+565，如圖6所示。

RBC4 SDT測試項應包括的案例數(shù)如表1所示。

RBC4共進行9輪SDT測試，每輪SDT測試前必須對子系統(tǒng)版本進行記錄，記錄如表2所示。

每輪SDT測試通過/失敗案例數(shù)的統(tǒng)計如表3所示。

表1 RBC4 SDT項目及對應的案例數(shù)

表3 SDT測試結果統(tǒng)計

RBC4的SDT測試發(fā)現(xiàn)的問題歸納如下幾類。

1）RBC類

* RBC移交區(qū)數(shù)據(jù)配置錯誤問題。

* 誤發(fā)UEM問題。

2）聯(lián)鎖類

* 與RBC接口SA-ID錯誤問題。

* 聯(lián)鎖數(shù)據(jù)配置錯誤問題。

3）列控中心類

* 與聯(lián)鎖接口碼位錯誤問題。

* 軌道電路發(fā)碼錯誤，信號降級錯誤問題。

4）車載類

* D區(qū)顯示問題。

* ATP CU故障問題。

5）臨時限速服務器類

* 與RBC通信中斷問題。

* 數(shù)據(jù)配置錯誤問題。

綜上分析，室內(nèi)SDT測試將對RBC、列控中心、臨時限速服務器、聯(lián)鎖等設備的功能、系統(tǒng)工程配置數(shù)據(jù)、應答器報文、車-地通信以及車載設備功能均進行全面、完整的測試，為后期工程實施奠定基礎。

4 結束語

列控系統(tǒng)中的工程配置數(shù)據(jù)是控制行車安全的基礎信息，其正確性至關重要。室內(nèi)集成測試是保證列控系統(tǒng)的工程配置數(shù)據(jù)正確性的一個重要手段，本文結合武廣客運專線，對列控系統(tǒng)室內(nèi)集成測試流程、內(nèi)容及方法進行研究，提出C2集成測試內(nèi)容和自動化測試手段及C3的SDT測試內(nèi)容和方法，并在武廣客運專線工程上進行了成功運用，為武廣客運專線的順利開通提供了保障。

[1]譚征．軟件工程與管理[M]． 北京：清華大學出版社，2005.

[2]科技運函[2008]34號 CTCS-3級列控系統(tǒng)總體技術方案[S].

[3]鐵道部科技運[2008]151號 客運專線列控系統(tǒng)臨時限速技術規(guī)范（V1.0）[S].

[4]科技運[2008]144號 CTCS-3級列控系統(tǒng)應答器應用原則（V1.0）[S].

[5]傅世善．信號基礎知識講座（第八講）—列控系統(tǒng)的應用等級[J]．鐵路通信信號工程技術，2010，7（6）：78-79.