付紫彪

隨著越來越多高鐵線路的規(guī)劃建設(shè)和投入使用，與之配套的動車段（所）數(shù)量也在不斷攀升。為提高作業(yè)效率、保證作業(yè)安全，全路已近40個(gè)動車段（所）運(yùn)用了控制集中系統(tǒng)（Control Centralized System， CCS）。CCS 具備作業(yè)計(jì)劃管理、調(diào)度命令管理、動車組位置追蹤、作業(yè)過程控制等功能，可實(shí)現(xiàn)動車段（所）內(nèi)的調(diào)度指揮和行車作業(yè)自動化，有效保障了站場內(nèi)動車組的高效檢修、安全運(yùn)營和合理調(diào)度［1-3］。

動車段（所）站場一般規(guī)模龐大、信號設(shè)備多，僅站場存車線就普遍高達(dá)二三十條。為了充分實(shí)現(xiàn)CCS 功能，需要配置大量的接口數(shù)據(jù)，如站場表示信息等。作為CCS 安全可靠運(yùn)行的保障，其數(shù)據(jù)測試質(zhì)量直接影響系統(tǒng)的運(yùn)行效果及現(xiàn)場作業(yè)安全。

當(dāng)前，CCS 接口數(shù)據(jù)測試完全依賴于外部廠商提供的仿真環(huán)境。在實(shí)際測試中，經(jīng)常遇到仿真環(huán)境不能及時(shí)搭建、不易維護(hù)，以及無法提供部分?jǐn)?shù)據(jù)驗(yàn)證等問題，造成數(shù)據(jù)測試不及時(shí)、不全面，并且主要通過人工進(jìn)行數(shù)據(jù)校驗(yàn)，容易產(chǎn)生漏測或誤測風(fēng)險(xiǎn)。遇到工期緊張時(shí)，測試人員壓力大，若數(shù)據(jù)錯(cuò)誤又需修改配置重新提交測試，則耗時(shí)長，影響工期節(jié)點(diǎn)［4］。

因此，本文從實(shí)現(xiàn)接口數(shù)據(jù)自動測試，減少對仿真環(huán)境依賴的角度出發(fā)，開展CCS 關(guān)鍵接口數(shù)據(jù)自動測試平臺（簡稱“測試平臺”）的研究，分別從測試平臺構(gòu)成、軟件設(shè)計(jì)和平臺應(yīng)用等方面進(jìn)行重點(diǎn)介紹。

1 平臺構(gòu)成

測試平臺由內(nèi)部CCS 和外部測試系統(tǒng)兩部分組成，平臺架構(gòu)見圖1。一方面模擬計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖和CTC，通過網(wǎng)線與CCS連接，采用既有通信協(xié)議，實(shí)現(xiàn)信息自動發(fā)送；另一方面模擬CCS 自動發(fā)送內(nèi)部信息。測試平臺提供界面顯示測試進(jìn)度和測試結(jié)果，通過比對內(nèi)外部信息數(shù)據(jù)的一致性，判斷CCS接口配置的準(zhǔn)確性［5-6］。

圖1 測試平臺架構(gòu)

1）CCS 側(cè)采用單機(jī)單網(wǎng)的方式，組成一套內(nèi)部交互的獨(dú)立局域網(wǎng)，按照與現(xiàn)場相同的應(yīng)用軟件和配置進(jìn)行部署。除設(shè)置一套接口服務(wù)器外，還配備其他與接口相關(guān)的值班員終端、信號員終端和應(yīng)用服務(wù)器。其中，值班員終端顯示采集表示和車次窗信息；信號員終端顯示本站聯(lián)鎖碼位、采集表示和車次窗信息，并執(zhí)行控制命令和車次窗相關(guān)操作；應(yīng)用服務(wù)器進(jìn)行車次窗邏輯處理。

2）外部測試系統(tǒng)設(shè)置一套接口仿真測試終端，開發(fā)關(guān)鍵接口測試軟件（簡稱“測試軟件”）。采用與實(shí)際相同的網(wǎng)絡(luò)接口和CCS 實(shí)現(xiàn)外部格式信息的交互。此外，增加一路網(wǎng)絡(luò)接口與CCS 局域網(wǎng)連接（圖1 中紅線），實(shí)現(xiàn)測試平臺內(nèi)部格式信息的交互。外部測試系統(tǒng)獲取所有信息和數(shù)據(jù)，為比對內(nèi)外部數(shù)據(jù)信息奠定基礎(chǔ)。

在終端上部署測試軟件，模擬不同設(shè)備廠商、外部系統(tǒng)（“實(shí)際系統(tǒng)”）的交互內(nèi)容、數(shù)據(jù)格式及交互特點(diǎn)，具備雙方規(guī)定的傳輸控制協(xié)議（Transmission Control Protocol，TCP）通信要求。根據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范及CCS 交互協(xié)議要求，借助內(nèi)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)CCS 的用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議（User Datagram Protocol， UDP）通信。通過自動加載內(nèi)外部數(shù)據(jù)，觸發(fā)執(zhí)行接口數(shù)據(jù)配置測試，即可無需借助外部廠商的仿真環(huán)境，達(dá)到對CCS 關(guān)鍵接口數(shù)據(jù)的自動化遍歷測試的目的［7-8］。

1.1 交互協(xié)議

CCS與CTC接口進(jìn)行信息交互主要依據(jù)《列車調(diào)度指揮系統(tǒng)（TDCS）數(shù)據(jù)通信規(guī)程》、各接口廠商的補(bǔ)充協(xié)議和規(guī)定數(shù)據(jù)格式等［9］。由于CCS早期與TDCS接口，后續(xù)站場雖均升級為CTC設(shè)備，但與各廠商的系統(tǒng)交互仍然繼續(xù)沿用此協(xié)議。

CCS 借助CTC 實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖的信息交互，交互協(xié)議依據(jù)《調(diào)度集中車站自律機(jī)與計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖接口通信協(xié)議（V1.1）》，數(shù)據(jù)格式遵照不同廠商的具體規(guī)定要求［10-11］。

1.2 測試內(nèi)容

對接發(fā)車、調(diào)車進(jìn)路的控制是整個(gè)CCS 的關(guān)鍵，有4 類接口信息在其中發(fā)揮了重要作用，分別為：與CTC 交互的車次窗、采集表示信息；與計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖交互的站場碼位、控制命令信息。為實(shí)現(xiàn)這些信息的有效交互，CCS 需要實(shí)際系統(tǒng)廠商提供接口數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)部編制，具體數(shù)據(jù)如下。

1）碼位數(shù)據(jù)：本站聯(lián)鎖碼位信息中的碼序映射數(shù)據(jù)。

2）按鈕數(shù)據(jù)：控制命令信息中的按鈕映射數(shù)據(jù)。

3）車次窗數(shù)據(jù)：本站、相鄰車站CTC 車次窗信息中，區(qū)間和股道的車次窗編碼映射數(shù)據(jù)。

4）表示數(shù)據(jù)：本站、相鄰車站CTC 表示信息中的設(shè)備類型及碼序映射數(shù)據(jù)。

在各工程項(xiàng)目中，上述這些數(shù)據(jù)編制及待測數(shù)量高達(dá)幾千條，工作量極其繁重。

1.3 測試邏輯

CCS 通過搭建局域網(wǎng)的方式實(shí)現(xiàn)內(nèi)部信息互聯(lián)互通，通過接口服務(wù)器與實(shí)際系統(tǒng)進(jìn)行互聯(lián)。由CCS 接口及其他服務(wù)器、終端共同進(jìn)行內(nèi)外部協(xié)議和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)信息隔離。局域網(wǎng)中包含內(nèi)部交互信息，實(shí)際系統(tǒng)包含外部信息及數(shù)據(jù)內(nèi)容。

對于從外部測試系統(tǒng)側(cè)主動發(fā)送的信息，如本站聯(lián)鎖碼位信息等，外部測試系統(tǒng)自動發(fā)送外部格式及數(shù)據(jù)信息，并從局域網(wǎng)中獲取經(jīng)過CCS 轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)，將內(nèi)外部信息進(jìn)行比對，判斷接口數(shù)據(jù)配置的準(zhǔn)確性；對于在CCS 側(cè)操作發(fā)送的信息，如本站車次窗信息等，則由外部測試系統(tǒng)模擬CCS 行為，加載內(nèi)部車次窗數(shù)據(jù)后，自動按照內(nèi)部格式，借助局域網(wǎng)轉(zhuǎn)譯后再返回外部測試系統(tǒng)，將收到的內(nèi)外部信息進(jìn)行比對判斷，反饋具體配置項(xiàng)的測試結(jié)果，從而達(dá)到自動測試的目的。測試平臺測試邏輯見圖2。

圖2 測試平臺測試邏輯

2 測試軟件設(shè)計(jì)

2.1 軟件架構(gòu)

軟件架構(gòu)分為數(shù)據(jù)訪問層、業(yè)務(wù)邏輯層和界面層3層，見圖3。

圖3 軟件架構(gòu)示意

1）數(shù)據(jù)訪問層，主要包括磁盤文件讀寫和通信數(shù)據(jù)收發(fā)，如接口文件讀取、日志寫入、內(nèi)外部通信數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送等。

2）業(yè)務(wù)邏輯層，作為測試軟件的核心，該層包括計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖業(yè)務(wù)、CTC 業(yè)務(wù)、CCS 業(yè)務(wù)及日志管理等，如模擬聯(lián)鎖、CTC、CCS 行為，通過信息自動發(fā)送和比對，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自動測試的要求。

3）界面層，包括操作指令下發(fā)，以及通信鏈接狀態(tài)、測試實(shí)時(shí)進(jìn)度和測試結(jié)果的展示等。

2.2 模塊劃分

按照各層實(shí)現(xiàn)的功能不同，測試軟件劃分為7 個(gè)模塊。依據(jù)實(shí)際外部接口情況，各模塊能夠獨(dú)立實(shí)現(xiàn)特定功能和需求。

1）計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖仿真模塊，是實(shí)現(xiàn)自動測試計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖相關(guān)接口數(shù)據(jù)的核心。通過加載聯(lián)鎖廠商提供的碼位表、按鈕表文件等，模擬接口交互要求，自動比對內(nèi)外部信息。

2）CTC 仿真模塊，負(fù)責(zé)自動測試CTC 相關(guān)接口數(shù)據(jù)。通過加載CTC 廠商提供的設(shè)備編碼、車次窗等文件，模擬接口交互要求，自動比對內(nèi)外部信息。

3）人機(jī)交互模塊實(shí)現(xiàn)信息展示和指令下發(fā)。

4）CCS 仿真模塊是自動測試實(shí)際系統(tǒng)接口數(shù)據(jù)的輔助模塊，通過加載內(nèi)部數(shù)據(jù)，按照內(nèi)部協(xié)議提供接口有關(guān)信息，將CCS 處理轉(zhuǎn)為外部協(xié)議后，輔助實(shí)現(xiàn)需由內(nèi)部下發(fā)的部分接口數(shù)據(jù)的自動測試。

5）通信模塊提供TCP 和UDP 兩種通信方式，滿足各類系統(tǒng)通信要求。

6）配置文件管理模塊在程序中最先開啟運(yùn)行，是程序全局變量數(shù)據(jù)的來源。

7）日志管理模塊實(shí)現(xiàn)測試軟件對測試進(jìn)度和測試結(jié)果的記錄和運(yùn)行中日志的管理。

2.3 測試流程

測試平臺需要實(shí)現(xiàn)2 個(gè)方向的數(shù)據(jù)流接口信息自動測試：①外部測試系統(tǒng)側(cè)發(fā)送的信息流，如聯(lián)鎖碼位、站透采集表示和車次窗信息等；②CCS 側(cè)發(fā)送的信息流，如本站的車次窗和控制命令信息。每個(gè)數(shù)據(jù)流的自動測試過程基本一致，下面以碼位數(shù)據(jù)測試為例介紹測試流程，見圖4。

圖4 碼位數(shù)據(jù)自動測試流程

根據(jù)聯(lián)鎖廠家提供的碼位表內(nèi)容，每次更改一個(gè)碼位值，按照聯(lián)鎖協(xié)議組成一包完整的站場表示信息；調(diào)用通信模塊依次發(fā)給CCS，監(jiān)測2 s 內(nèi)（參數(shù)可配置）是否能收到CCS 碼位信息，且對應(yīng)的設(shè)備內(nèi)外部碼位值是否一致。在界面上顯示每個(gè)碼位數(shù)據(jù)的測試結(jié)果，并記錄日志。如此循環(huán)，直至所有碼位數(shù)據(jù)測試完畢。

3 測試平臺應(yīng)用

測試軟件采用C#編譯環(huán)境作為開發(fā)平臺，基于.Net2.0，采用面向?qū)ο蠓治龇椒ê湍K化程序設(shè)計(jì)相結(jié)合的方式進(jìn)行軟件開發(fā)。將測試軟件部署在接口仿真測試終端上，軟件界面見圖5。以列表的形式展示被測數(shù)據(jù)和測試結(jié)果，并進(jìn)行日志記錄，將測試未通過的配置項(xiàng)清晰地記錄在問題反饋列表中，方便人工查看及后續(xù)的數(shù)據(jù)復(fù)核。

圖5 測試軟件界面

目前，測試平臺采用已開通的動車段（所）接口數(shù)據(jù)進(jìn)行了測試驗(yàn)證。以當(dāng)前正在工程化實(shí)施過程中的某動車所為實(shí)例，基于以往人工測試經(jīng)驗(yàn)，需要2 名人員花費(fèi)2~3 個(gè)工作日（8 h/工作日）才能完成關(guān)鍵接口數(shù)據(jù)的測試工作，采用測試平臺后可在任意時(shí)間進(jìn)行測試，測試完畢后由1 名人員用1 個(gè)工作日左右完成數(shù)據(jù)的復(fù)核和復(fù)測，整體測試效率提升3~5倍。同時(shí)，幫助測試人員發(fā)現(xiàn)了2處人工數(shù)據(jù)配置錯(cuò)誤和漏配問題，測試效率明顯提升，試用效果良好。

4 結(jié)束語

通過研發(fā)CCS 系統(tǒng)關(guān)鍵接口數(shù)據(jù)自動測試平臺，實(shí)現(xiàn)機(jī)器代替人工完成大量機(jī)械性、重復(fù)性的數(shù)據(jù)遍歷測試目標(biāo)，輔以人工校核測試結(jié)果，可為測試人員找出接口配置問題，快速定位錯(cuò)誤配置項(xiàng)，有效減少因接口數(shù)據(jù)問題造成一系列不必要的重復(fù)流程；減輕測試人員的工作壓力，減少人為原因的疏漏，壓縮了CCS 軟件出廠時(shí)間，保證關(guān)鍵接口數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，顯著加快工程實(shí)施進(jìn)度，實(shí)現(xiàn)降本增效［12］。