李春慧 曹 欣

我國西部和邊遠地區(qū)地域遼闊、國防安全意義重大，但是自然環(huán)境惡劣，且交通及通信基礎(chǔ)設(shè)施不完善，給鐵路建設(shè)、運營和維護帶來了很大困難。基于動態(tài)間隔的新型列控系統(tǒng)（以下簡稱新型列控系統(tǒng)）優(yōu)化既有信號邏輯，采用衛(wèi)星定位、多模通信、運能動態(tài)配置等技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)軌旁設(shè)備最少化、通信多模化、車載中心化、運能適配化和維護智能化。該系統(tǒng)去除軌道電路，盡量減少軌旁設(shè)備，可以有效降低建設(shè)和運維成本，同時可以極大地減少信號設(shè)備現(xiàn)場調(diào)試和測試時間。

1 RMU 自動化測試的必要性

新型列控系統(tǒng)架構(gòu)見圖1。其中RMU（資源管理系統(tǒng)）作為新型列控系統(tǒng)的地面核心設(shè)備，高度集成既有CTCS-3 級列控系統(tǒng)地面RBC、TSRS、TCC 和聯(lián)鎖設(shè)備部分功能，從而降低系統(tǒng)接口復(fù)雜度，減少軌旁設(shè)備。

圖1 新型列控系統(tǒng)架構(gòu)

RMU 基于二乘二取二架構(gòu)的安全平臺，主要完成列車位置管理、列車狀態(tài)管理、運能調(diào)整、資源管理和分配、運營計劃管理、差分和地圖管理等功能；實現(xiàn)與車載系統(tǒng)（OBS）、目標控制器（OC）、動態(tài)運能決策系統(tǒng)（DCD）、地基增強系統(tǒng)（TAAN）、列控維護支持系統(tǒng)（IOM）的通信和信息交互。

針對RMU 的測試涉及功能、接口、性能等方面，具有以下獨特的特點。

1） 繁多的數(shù)據(jù)測試。如對簡單標準站來說，僅布爾數(shù)據(jù)就有562 個，而當管理的車站數(shù)更多時，數(shù)據(jù)量會成倍增長。

2）測試激勵和響應(yīng)之間的關(guān)系難以建模。布爾方程中變量最大可以達到300 項以上，且變量之間存在強耦合，如果對其進行準確的數(shù)據(jù)建模，涉及的工程異常繁雜，可實現(xiàn)性較差。

3） 核心系統(tǒng)的安全水平和測試工作要求高。RMU 作為SIL4 級安全產(chǎn)品，對于需求覆蓋強度和測試完整性都有更高的要求。

4） 回歸測試的工作量大。在工程化RMU 上線后，短時間內(nèi)需要開展大量的回歸測試。

針對上述RMU 系統(tǒng)測試的特點，傳統(tǒng)的人工測試已不能很好地滿足項目管理的質(zhì)量、進度、成本和安全的要求。而自動化測試可以很好地解決RMU 系統(tǒng)測試重復(fù)性高、工作量大等問題，未來必將成為主流發(fā)展趨勢。人工測試可與自動化測試相輔相成，將更加集中應(yīng)用在高復(fù)雜度的測試中，如探索性測試等。

2 RMU 測試環(huán)境

RMU 測試環(huán)境見圖2。其中被測對象RMU 的核心計算單元由平臺和應(yīng)用軟件構(gòu)成。CVC-200T平臺完成安全通信功能、系間（通道間）數(shù)據(jù)同步功能、安全防護功能、表決和監(jiān)視功能等；ASW應(yīng)用軟件完成RMU 的應(yīng)用功能；布爾規(guī)則主要實現(xiàn)部分聯(lián)鎖邏輯；SDMS 維護診斷系統(tǒng)主要記錄系統(tǒng)各類維護報警信息及日志。其他模擬器實現(xiàn)的功能如下。

圖2 RMU 測試環(huán)境

1） DCD 模擬器與RMU 交互聯(lián)鎖操作命令、臨時限速命令和運能調(diào)整策略等消息。

2）TAAN 模擬器模擬差分消息的發(fā)送過程。

3） OBS 模擬器模擬車輛的主要功能，并與RMU 進行資源分配信息、列車狀態(tài)信息、差分信息和電子地圖的交互。

4）OC 模擬器與RMU 交互道岔狀態(tài)的采集和驅(qū)動信息。

5）IOM 模擬器模擬與RMU 之間的心跳消息，接收來自RMU 的維護診斷消息。

3 自動化測試設(shè)計

RMU 測試用例的輸入和輸出較為明確，所以其測試過程雖然較為復(fù)雜，但是如果將多個測試用例根據(jù)業(yè)務(wù)類別組合為測試套件，然后對其建立數(shù)學(xué)模型，建立一個簡單而直觀的測試序列，則可以通過開發(fā)通用的自動化測試軟件來實現(xiàn)自動化測試。

自動化測試可以嚴格參考相關(guān)測試的測試序列定義，當測試中發(fā)現(xiàn)異常時，可實現(xiàn)自動跳變和自動報警。在提高測試效率和準確性的同時，還可以節(jié)省大量的人力、物力，方便測試評估。例如，自動化測試可以分析由多個用例組成的測試套件的執(zhí)行效果，可參考測試用例來形成更直觀、準確的評估和分析報告，并以示意圖等方式展示給相關(guān)測試人員，以進一步分析測試完成率和功能需求覆蓋率等指標。

如圖3 所示，RMU 自動化測試主體架構(gòu)可分為3 個層級，自下而上分別為資源層、基礎(chǔ)服務(wù)層和應(yīng)用層。

圖3 RMU 自動化測試系統(tǒng)主體架構(gòu)圖

資源層是核心處理部分，根據(jù)應(yīng)用層提供的腳本信息執(zhí)行自動化測試。布爾數(shù)據(jù)及ASW 數(shù)據(jù)構(gòu)成了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫；測試規(guī)則和程序跳轉(zhuǎn)規(guī)則等存放在智能專家?guī)熘小Ｖ鳒y試處理機首先根據(jù)不同的OBS/DCD/TAAN/OC/IOM 消息激勵，調(diào)用相應(yīng)的布爾數(shù)據(jù)及ASW 數(shù)據(jù)；其次，根據(jù)相應(yīng)的測試規(guī)則執(zhí)行具體測試腳本，并將測試過程和最終測試結(jié)果輸出給用戶。當某個腳本執(zhí)行失敗，通過程序跳轉(zhuǎn)規(guī)則實現(xiàn)程序的自動跳轉(zhuǎn)和問題原因的自主分析。資源層核心處理過程見圖4。

圖4 資源層核心處理過程

AI 領(lǐng)域中，基于產(chǎn)生式規(guī)則的知識表示是最受用戶歡迎的一種方式。產(chǎn)生式規(guī)則由一定條件和相應(yīng)動作組成，即滿足某個條件時執(zhí)行相應(yīng)的動作。智能專家?guī)鞂@些規(guī)則進行加工和處理。

在項目發(fā)生重大變更或進行回歸測試之前，智能專家?guī)煨枰獏⒖夹枨笪臋n，對測試用例進行變更，或?qū)y試環(huán)境進行相應(yīng)的更新和維護，然后通過專家評審和驗證來降低規(guī)則庫本身引入問題的概率。

基礎(chǔ)服務(wù)層是資源層與應(yīng)用層的接口，主要負責(zé)數(shù)據(jù)的導(dǎo)入/導(dǎo)出功能。基礎(chǔ)服務(wù)層中簡單的數(shù)據(jù)庫訪問操作可由數(shù)據(jù)庫訪問提供；通過FTP 協(xié)議進行的文件數(shù)據(jù)傳輸、TCP/IP 協(xié)議的連接，以及數(shù)據(jù)包的接收等均通過網(wǎng)絡(luò)訪問實現(xiàn)；文件操作管理測試腳本的導(dǎo)出和導(dǎo)入功能；圖形設(shè)備接口負責(zé)資源層的各種數(shù)據(jù)操作和自動測試系統(tǒng)的人機界面操作。

應(yīng)用層主要面向測試人員，為測試人員提供腳本編寫、實時測試信息顯示、故障及測試結(jié)果顯示等。應(yīng)用層分為表現(xiàn)層和邏輯層兩部分。邏輯層在整個自動化測試過程中管理相應(yīng)的配置信息，使表現(xiàn)層能夠?qū)Ｗ⒅饕臉I(yè)務(wù)邏輯。其中，表現(xiàn)層各界面功能如下。

1）測試準備界面：對測試需要執(zhí)行的腳本進行編寫或更新。

2）測試執(zhí)行界面：可以在實現(xiàn)測試腳本自動執(zhí)行的同時，實時顯示系統(tǒng)跳轉(zhuǎn)狀態(tài)和腳本執(zhí)行狀態(tài)。此外，測試執(zhí)行界面還可以為用戶提供系統(tǒng)跳轉(zhuǎn)的原因，以進行分析排查。

3）測試評估界面：對覆蓋率、執(zhí)行結(jié)果、腳本通過率及失敗原因等進行統(tǒng)一展示。

4 具體實施示例

以功能需求“當RMU 判斷資源方向與列車運行方向一致、列車驗證數(shù)據(jù)已確認（M8已發(fā)送）、列車定位明確、LRBG可識別，且列車處于新型列控等級時，應(yīng)向車載設(shè)備發(fā)送RA”為例，進行測試分析。

當僅測試單一故障時，有如下幾種情況：①方向不可識別；②未發(fā)送M8；③列車定位不明確；④LRBG 不可識別；⑤列車等級不為新型列控等級。

每一種單一故障為一個跳轉(zhuǎn)規(guī)則，當前一個單一故障測試出現(xiàn)問題或者執(zhí)行完畢后跳轉(zhuǎn)至下一個單一故障測試。每一種單一故障的測試需要覆蓋列車位于區(qū)間、咽喉區(qū)、跨站區(qū)、同時跨壓多個閉塞分區(qū)等4 種場景。

5 實際應(yīng)用效果

RMU 自動化測試統(tǒng)計匯總見表1。在測試執(zhí)行階段，全部197 條測試用例中，183 條用例是通過自動化測試完成的，自動化程度高達92%。

表1 RMU 自動化測試應(yīng)用統(tǒng)計

表2針對手動測試和自動測試進行了準備期和測試期的人力資源展示。在多輪測試中，手動測試的準備和測試階段均較自動測試消耗了更多的人力資源。相較于手動測試，自動化測試效率提升了近55%。

表2 測試資源統(tǒng)計 人·天

6 總結(jié)

在整個RMU 產(chǎn)品的測試周期內(nèi)，重復(fù)性數(shù)據(jù)測試量龐大，并且在RMU 進入穩(wěn)定階段或者工程化階段后，還要開展較多的回歸測試，傳統(tǒng)的人工測試耗時耗力，而自動化測試系統(tǒng)可有效重復(fù)利用測試數(shù)據(jù)資源，提供測試評估內(nèi)容，可最大程度地輔助測試人員，并使其集中精力在探索性測試等高復(fù)雜度的測試及測試流程優(yōu)化等工作中。