禹志陽

（中國鐵道科學(xué)研究院通信信號研究所，北京 100081）

中國高速鐵路信號系統(tǒng)由車站聯(lián)鎖系統(tǒng)、CTC系統(tǒng)、列車運行自動控制系統(tǒng)和微機監(jiān)測系統(tǒng)等組成，是一個由硬件系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)、安全數(shù)據(jù)網(wǎng)和龐大的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)構(gòu)成的復(fù)雜系統(tǒng)。在硬件可靠性和安全性日趨完善后，對系統(tǒng)軟件的測試與評估、對系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的驗證與校核成為保證信號系統(tǒng)運行安全、可靠、高效的關(guān)鍵技術(shù)。我國高速鐵路信號系統(tǒng)開通運營前，采用試驗列車或綜合檢測列車，在實際運行狀態(tài)下對高速鐵路信號系統(tǒng)的總體功能、安全性需求以及系統(tǒng)間匹配關(guān)系進(jìn)行的綜合測試、調(diào)整與優(yōu)化的過程，即信號系統(tǒng)聯(lián)調(diào)聯(lián)試。由于信號系統(tǒng)的高安全性完善度等級要求，聯(lián)調(diào)聯(lián)試應(yīng)由獨立于開發(fā)者和用戶的第三方專門人員使用規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)、方法和工具來進(jìn)行，并依據(jù)測試結(jié)果對被測系統(tǒng)的功能符合度、安全性等進(jìn)行客觀評價。

1 國內(nèi)外聯(lián)調(diào)聯(lián)試技術(shù)

世界各國特別是日本、德國、法國等高速鐵路技術(shù)先進(jìn)的國家在新的高速鐵路開通運營前，為檢驗是否達(dá)到預(yù)期的設(shè)計目的，必須將所有的系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行測試，并將各系統(tǒng)作為統(tǒng)一完整的整體，統(tǒng)籌策劃、全面協(xié)調(diào)，使新線各系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)匹配、技術(shù)接口完整、技術(shù)裝備合理。

日本新干線的新線工程完成后，信號系統(tǒng)設(shè)備一般均需接受出廠試驗、現(xiàn)場試驗以及綜合試驗。出廠試驗是指為了測試裝置個體的功能和性能在生產(chǎn)商公司內(nèi)部進(jìn)行的試驗?，F(xiàn)場試驗是在現(xiàn)場組裝后所進(jìn)行的子系統(tǒng)調(diào)節(jié)運行試驗，主要是地面設(shè)備試驗。綜合試驗是整體系統(tǒng)完成后的綜合性試驗，主要進(jìn)行實車確認(rèn)試驗，通過綜合試驗對各子系統(tǒng)進(jìn)行功能檢測、制動試驗等。

德國在高速新線的調(diào)試工作中趨向?qū)讉€系統(tǒng)的裝備同時承包給某個集團完成，包括集成調(diào)試，但在驗收過程仍要進(jìn)行檢測運行、各子系統(tǒng)的鑒定試驗、提速運行試驗、制動試驗等實車試驗。在試驗過程中會利用各種試驗車輛設(shè)備，如ETCS試驗車、運營車型等進(jìn)行試驗，并對各種重點進(jìn)行試驗（制動試驗、交會試驗、系統(tǒng)功能試驗等），系統(tǒng)試驗結(jié)束后將進(jìn)行2個月的運行試驗。

法國高速新線在土建和線路施工完成之后，要組織實車運行試驗，即動態(tài)試驗，并委托專業(yè)的試驗團隊測試系統(tǒng)性能，并判定是否需要修改。在正式交付運營之前，要組織運行試驗，通過運行試驗，檢查該線路整個鐵路系統(tǒng)是否處于正常工作狀態(tài)，驗證最新技術(shù)的可靠性等。

由于高速鐵路各系統(tǒng)間既自成體系又相互關(guān)聯(lián),既有硬件接口又有軟件聯(lián)系,對整體性和系統(tǒng)性要求非常高。我國高速鐵路在開通運營前都必須經(jīng)歷聯(lián)調(diào)聯(lián)試階段，包括線路、接觸網(wǎng)、供變電、信號、通信和綜合接地等多個專業(yè)，并形成了一整套聯(lián)調(diào)聯(lián)試的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、方法和流程，包括聯(lián)調(diào)聯(lián)試內(nèi)容、測試參數(shù)與評價指標(biāo)、試驗數(shù)據(jù)分析方法等，通過聯(lián)調(diào)聯(lián)試，實現(xiàn)對各個專業(yè)系統(tǒng)及整個鐵路系統(tǒng)的總體設(shè)計方案、系統(tǒng)集成方案、系統(tǒng)接口關(guān)系、總體功能、整體性能的調(diào)試、完善與優(yōu)化。以信號系統(tǒng)為例，可以實現(xiàn)以下目標(biāo)。

1）按照功能需求規(guī)范和系統(tǒng)集成方案、設(shè)計方案等對系統(tǒng)的功能進(jìn)行盡可能完備的測試，發(fā)現(xiàn)、糾正和優(yōu)化系統(tǒng)軟件設(shè)計、集成方案和數(shù)據(jù)配置等方面的差錯，調(diào)整和優(yōu)化系統(tǒng)內(nèi)部及信號系統(tǒng)與外部系統(tǒng)間的接口關(guān)系，包括不同型號車載設(shè)備與地面信號系統(tǒng)間的兼容性測試等。

2）模擬各種可能發(fā)生的典型故障條件進(jìn)行安全性測試，由于故障條件是不可能窮盡的，測試過程中模擬的典型故障應(yīng)充分結(jié)合前期測試和運營維護(hù)經(jīng)驗，按照發(fā)生頻率、概率、現(xiàn)場實施條件等精心挑選和設(shè)計。

3）信號系統(tǒng)數(shù)據(jù)配置一致性測試，包括信號各子系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)配置一致性、室內(nèi)數(shù)據(jù)配置與室外設(shè)備的一致性、信號配置數(shù)據(jù)與其他專業(yè)數(shù)據(jù)的一致性、信號主用系統(tǒng)和備用系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)一致性等，包括速度數(shù)據(jù)、里程數(shù)據(jù)、特殊區(qū)段數(shù)據(jù)、信號機與軌道區(qū)段數(shù)據(jù)、應(yīng)答器鏈接數(shù)據(jù)等。

2 我國高速鐵路信號系統(tǒng)聯(lián)調(diào)聯(lián)試的基本內(nèi)容與方法

2.1 信號設(shè)備狀態(tài)檢測

信號設(shè)備狀態(tài)檢測是系統(tǒng)功能試驗前對信號軌旁設(shè)施進(jìn)行的動態(tài)檢測，采用電務(wù)檢查車、綜合檢測列車或裝載有信號檢測系統(tǒng)的運營動車組，目前的檢測內(nèi)容包括應(yīng)答器、軌道電路、補償電容等。

1）應(yīng)答器。

主要測試內(nèi)容包括應(yīng)答器實際里程位置、應(yīng)答器用戶報文內(nèi)容。根據(jù)應(yīng)答器高精度實測里程位置及應(yīng)答器報文，分析判斷應(yīng)答器之間的鏈接關(guān)系、覆蓋范圍是否正確，根據(jù)靜態(tài)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，判斷應(yīng)答器報文描述線路坡度、軌道電路區(qū)段、過分相、等級轉(zhuǎn)換等信息與實際數(shù)據(jù)是否一致等。

2）軌道電路。

主要測試內(nèi)容包括軌道電路調(diào)諧區(qū)位置，軌道電路主信號傳輸電壓、載頻、低頻及碼序分配，軌道電路鄰線路、鄰區(qū)段干擾，軌道電路工頻干擾等信息，并以閉塞分區(qū)為單位對軌道電路的傳輸性能進(jìn)行分析與評價。

3）補償電容。

主要測試內(nèi)容包括補償電容位置、步長以及是否丟失等信息在內(nèi)的補償電容運用狀態(tài)。

信號設(shè)備狀態(tài)檢測是聯(lián)調(diào)聯(lián)試前對信號基礎(chǔ)設(shè)施工作狀態(tài)進(jìn)行確認(rèn)的有效手段。隨著車載信號檢測系統(tǒng)功能的不斷完善，檢測的內(nèi)容還可以繼續(xù)擴展，如牽引回流、不平衡電流等。

2.2 CTCS-3級列控系統(tǒng)功能測試

1）CTCS-3級列控系統(tǒng)功能測試。

測試內(nèi)容包括注冊與啟動、注銷、行車許可、臨時限速、自動過分相、RBC切換、級間轉(zhuǎn)換、降級運行、災(zāi)害防護(hù)、進(jìn)出動車段、調(diào)車、重聯(lián)與摘解、特殊進(jìn)路和人工解鎖進(jìn)路等運營場景。

2）跨線CTCS-3級列控系統(tǒng)兼容性測試。

對跨線運行CTCS-3級動車組進(jìn)行CTCS-3級列控車載設(shè)備兼容性試驗，測試內(nèi)容包括注冊與啟動、注銷、行車許可、臨時限速、自動過分相、RBC切換、級間轉(zhuǎn)換、降級運行、災(zāi)害防護(hù)、進(jìn)出動車段、調(diào)車、重聯(lián)與摘解、特殊進(jìn)路和人工解鎖進(jìn)路等運營場景。

3）CTCS-3級列控系統(tǒng)后備模式功能測試。

主要測試內(nèi)容包括正線拉通，控車模式及模式轉(zhuǎn)換，正線發(fā)車、停車、通過，側(cè)線發(fā)車、停車、通過，臨時限速，引導(dǎo)接發(fā)車，反向運行，冒進(jìn)防護(hù)，自動過分相，應(yīng)答器信息丟失，故障模擬，災(zāi)害防護(hù)，大號碼道岔等場景測試。

4）跨線CTCS-2級列控系統(tǒng)兼容性測試。

主要測試內(nèi)容正線拉通，控車模式及模式轉(zhuǎn)換，正線發(fā)車、停車、通過，側(cè)線發(fā)車、停車、通過，臨時限速，引導(dǎo)接發(fā)車，反向運行，冒進(jìn)防護(hù)，自動過分相，應(yīng)答器信息丟失，故障模擬，災(zāi)害防護(hù)，大號碼道岔、等級轉(zhuǎn)換等場景。

2.3 CTCS-2級列控系統(tǒng)功能測試

主要測試內(nèi)容包括正線拉通，控車模式及模式轉(zhuǎn)換，正線發(fā)車、停車、通過，側(cè)線發(fā)車、停車、通過，臨時限速，引導(dǎo)接發(fā)車，反向運行，冒進(jìn)防護(hù)，自動過分相，應(yīng)答器信息丟失，故障模擬，災(zāi)害防護(hù)，大號碼道岔和等級轉(zhuǎn)換等場景。

2.4 車站聯(lián)鎖系統(tǒng)相關(guān)功能測試

主要測試內(nèi)容包括計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)與地面列控中心（TCC）、閉塞設(shè)備的接口和信息交換功能，計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)與CTC車站終端設(shè)備的接口，計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)與RBC接口（僅針對CTCS-3級列控系統(tǒng)），聯(lián)鎖系統(tǒng)特殊設(shè)計測試等。

2.5 CTC系統(tǒng)測試

1）功能測試。

功能測試內(nèi)容包括列車運行監(jiān)視、車次追蹤、計劃編制基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理、列車運行計劃編制、計劃管理、調(diào)度命令管理、集中控制、車站控制、數(shù)據(jù)回放和統(tǒng)計分析等。

2）接口關(guān)系測試。

主要測試CTC與聯(lián)鎖系統(tǒng)、列控中心設(shè)備、RBC、臨時限速服務(wù)器等的接口關(guān)系以及CTC與相鄰CTC、TDCS系統(tǒng)的接口關(guān)系。

3）故障模擬測試。

測試故障的影響范圍以及集成商提供的應(yīng)對該故障的備有手段的有效性和合理性。包括與受控系統(tǒng)通信故障測試，CTC設(shè)備故障測試，CTC系統(tǒng)通信故障測試，錯誤操作故障測試等。

2.6 測試方法

1）信號設(shè)備狀態(tài)檢測。

采用裝備有信號設(shè)備動態(tài)檢測系統(tǒng)的電務(wù)試驗車和綜合檢測列車，通過車載設(shè)備實現(xiàn)對信號的解析，進(jìn)行信號設(shè)備狀態(tài)動態(tài)檢測。

2）列控系統(tǒng)功能測試。

①列控系統(tǒng)功能測試應(yīng)根據(jù)列控系統(tǒng)等級、功能特征與運營需求，結(jié)合高速鐵路站場與線路情況，選取相應(yīng)的測試案例，編制測試序列。

②通過CTC中心控制或車站控制模式，按照測試序列和測試案例要求準(zhǔn)備試驗進(jìn)路，包括正常接發(fā)車進(jìn)路與通過進(jìn)路、引導(dǎo)接發(fā)車進(jìn)路、調(diào)車進(jìn)路以及進(jìn)路建立、進(jìn)路解鎖與進(jìn)路取消等。

③通過CTC中心統(tǒng)一下達(dá)、更新與取消臨時限速，臨時限速的設(shè)置以及軌道故障占用、道岔表示故障、應(yīng)答器故障等地面條件的設(shè)置應(yīng)符合測試案例的要求。

④測試序列應(yīng)覆蓋與動車組運行相關(guān)的所有基本進(jìn)路。

⑤根據(jù)需要，可進(jìn)行列控系統(tǒng)性能方面的專項測試或運行試驗。

⑥通過車載ATP的反應(yīng)、DMI顯示判斷列控系統(tǒng)功能測試結(jié)果，并可結(jié)合車載司法記錄單元、RBC設(shè)備監(jiān)測記錄單元、GSM-R網(wǎng)核心機房監(jiān)測記錄設(shè)備、信號集中監(jiān)測系統(tǒng)等，對列控系統(tǒng)功能測試過程中的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

⑦列控系統(tǒng)功能測試過程中應(yīng)保持被測試系統(tǒng)軟件版本和列控工程數(shù)據(jù)的相對一致性，并做好記錄。

3）聯(lián)鎖系統(tǒng)相關(guān)功能測試結(jié)合列控系統(tǒng)功能測試，在進(jìn)路建立、取消、解鎖、站內(nèi)臨時限速、信號關(guān)閉、站內(nèi)軌道電路區(qū)段故障占用等條件下，對聯(lián)鎖關(guān)系相關(guān)功能及接口進(jìn)行測試。

4）CTC系統(tǒng)功能測試主要在CTC中心進(jìn)行，結(jié)合列控系統(tǒng)功能測試，由CTC中心排列進(jìn)路、下達(dá)臨時限速等，對CTC系統(tǒng)控制模式轉(zhuǎn)換、列車運行監(jiān)視、車次追蹤、臨時限速下達(dá)等功能和接口關(guān)系進(jìn)行測試。

5）結(jié)合信號集中監(jiān)測設(shè)備的監(jiān)測數(shù)據(jù)對動態(tài)測試結(jié)果進(jìn)行分析。

3 基于黑盒模型的信號系統(tǒng)聯(lián)調(diào)聯(lián)試技術(shù)

3.1 黑盒測試?yán)碚?/h3>

黑盒測試是在開發(fā)方及用戶以外的第三方測試中，基于需求和功能，對系統(tǒng)行為檢驗和確認(rèn)而不涉及內(nèi)部結(jié)構(gòu)的常用方法。黑盒測試從最終用戶的角度出發(fā)，通過觀察測試系統(tǒng)輸入及其相應(yīng)的輸出，對功能正確與否進(jìn)行判斷，可以發(fā)現(xiàn)不正確功能、接口問題和數(shù)據(jù)庫錯誤等缺陷。

按照黑盒測試?yán)碚摚瑹o論是系統(tǒng)級或單元級的測試，都應(yīng)在可用資源下盡可能生成詳盡的測試案例集，包括較高的功能覆蓋度、系統(tǒng)可靠性和安全性檢驗覆蓋度等，以能夠發(fā)現(xiàn)盡可能多的錯誤；可用資源包括功能需求文檔、需求規(guī)格說明、測試人員在領(lǐng)域內(nèi)的知識和經(jīng)驗、缺陷分析數(shù)據(jù)等。測試案例應(yīng)能覆蓋規(guī)格說明文檔中的每一個入口、功能需求規(guī)范中的每一個功能需求以及每個入口或需求的不同邊界條件。

黑盒測試的根本在于選擇合適的數(shù)據(jù)集，合適的數(shù)據(jù)集是評價測試案例執(zhí)行結(jié)果是否正確或滿足需求的關(guān)鍵。為了檢測軟件的正常和異常行為，必要有一個功能規(guī)格說明，數(shù)據(jù)集的選擇應(yīng)包括以下內(nèi)容。

1）采用隨機方式產(chǎn)生輸入，測試人員必須消除任何臆測。

2）對規(guī)定輸入范圍之外的輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行測試，并檢查程序的健壯性。

3）對邊界情況進(jìn)行測試，以保證允許的最大和最小輸入能產(chǎn)生正確的輸出。

4）使用測試監(jiān)控工具跟蹤測試執(zhí)行，以避免重復(fù)并有助于系統(tǒng)維護(hù)。

執(zhí)行黑盒測試前應(yīng)制定完整的測試計劃，包括確定測試內(nèi)容、測試環(huán)境、測試案例、測試方案和測試缺陷的管理等，測試方案一般按照以下順序執(zhí)行。

1）針對需求執(zhí)行凈測試。

2）根據(jù)需要，針對分支覆蓋增加結(jié)構(gòu)化測試。

3）根據(jù)需要增加數(shù)據(jù)流覆蓋測試。

4）執(zhí)行未覆蓋到的域測試。

5）根據(jù)需要進(jìn)一步進(jìn)行特殊的測試。

3.2 黑盒測試技術(shù)在信號系統(tǒng)聯(lián)調(diào)聯(lián)試中的應(yīng)用

高速鐵路信號系統(tǒng)聯(lián)調(diào)聯(lián)試的核心內(nèi)容之一就是對CTCS-3級列控系統(tǒng)所具備的功能進(jìn)行測試，對列控工程數(shù)據(jù)進(jìn)行驗證，評判列控系統(tǒng)是否滿足規(guī)定需求或識別實際結(jié)果與預(yù)期之間差異的過程，是典型的系統(tǒng)級的黑盒類型測試。

在實際的測試過程中，一般將列控車載系統(tǒng)看作是一個黑盒，列控地面系統(tǒng)的輸出作為車載設(shè)備的輸入，輸入的數(shù)據(jù)包括應(yīng)答器報文信息、機車信號信息、無線報文消息等，試驗人員根據(jù)車載設(shè)備輸出的結(jié)果對系統(tǒng)行為進(jìn)行評價，聯(lián)調(diào)聯(lián)試階段測試模型如圖1所示。

3.2.1 測試案例的選取與生成策略

1）測試案例的提取。

信號系統(tǒng)聯(lián)調(diào)聯(lián)試以功能測試為主，測試案例的提取應(yīng)能充分覆蓋系統(tǒng)的功能需求，同時還必須具備一定的可操作性，滿足現(xiàn)場測試需求。

為滿足測試充分性的需求，信號系統(tǒng)聯(lián)調(diào)聯(lián)試中引用了功能特征的概念，功能特征是一組需求的集合，是從系統(tǒng)需求規(guī)范提煉出的精簡后的必要功能實體，集中反映了CTCS-3級列控系統(tǒng)系統(tǒng)需求規(guī)范（SRS）中的特定需求。SRS中的每一個需求，至少能在一個功能特征中得到反映，每一個功能特征都來自于SRS中的需求[1]。測試案例、功能特征與系統(tǒng)需求規(guī)范的關(guān)系如圖2所示。《CTCS-3級列控系統(tǒng)系統(tǒng)測試案例》以列控系統(tǒng)總體技術(shù)方案和系統(tǒng)功能需求為基礎(chǔ)，確定了470個測試案例，包括正常功能性測試案例和安全性能測試案例，信號系統(tǒng)聯(lián)調(diào)聯(lián)試根據(jù)可操作性要求、站場設(shè)計、運營需求等從中選取。

2）測試案例的分級。

為滿足現(xiàn)場測試需求，應(yīng)根據(jù)各類輸入在信號系統(tǒng)運行中的概率大小以及系統(tǒng)運行失效后果的嚴(yán)重程度，對相應(yīng)的測試案例進(jìn)行分級。

根據(jù)鐵路安全軟件安全性完善度等級劃分依據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)[2]，結(jié)合故障后的嚴(yán)重程度及出現(xiàn)概率大小，可將CTCS-3級列控系統(tǒng)聯(lián)調(diào)聯(lián)試測試案例集分為4類。

A類：常用功能測試案例集，主要是完全符合系統(tǒng)正常運行需求的測試案例，也是實際運行中出現(xiàn)概率最大的情況。

B類：不常用功能測試案例集，屬于系統(tǒng)正常運行需求，但出現(xiàn)的概率不大。

C類：常見故障測試案例集，故障后如果系統(tǒng)失效導(dǎo)致的后果較嚴(yán)重，故障出現(xiàn)的概率較大。

D類：不常見故障測試案例集，故障后如果系統(tǒng)失效導(dǎo)致的后果較嚴(yán)重，但故障出現(xiàn)的概率較小。

A類和C類測試案例聯(lián)調(diào)聯(lián)試應(yīng)全覆蓋測試，B類和D類可根據(jù)情況進(jìn)行抽測。

3）測試序列的自動生成策略。

為提高試驗效率，實際測試過程中往往采用測試序列的方式。測試序列是一組與運營場景相對應(yīng)的測試案例的集合。為滿足測試充分性原則，測試序列必須覆蓋所有與列車運行相關(guān)的進(jìn)路，由于站場拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，各種進(jìn)路組合條件非常多，測試序列中必須考慮插入可能的錯誤操作或設(shè)備故障，給測試序列的自動生成帶來了很多困難。

測試序列的自動生成與進(jìn)路條件和特定的輸入條件相關(guān)，因此，測試序列的自動生成應(yīng)包括以下3個步驟。

步驟1：建立測試案例基礎(chǔ)庫，確定各個測試案例的輸入與輸出映射關(guān)系。

步驟2：根據(jù)功能特征或運營場景，確定測試案例子集或子序列，相近的測試案例子集或子序列構(gòu)成測試單元，如側(cè)線發(fā)車、臨時限速、等級轉(zhuǎn)換測試單元等。

步驟3：根據(jù)測試序列中設(shè)定的進(jìn)路條件和特定的輸入條件，自動選擇或搜索相應(yīng)的測試子序列。

3.2.2 測試數(shù)據(jù)集的選取原則[3]

信號系統(tǒng)聯(lián)調(diào)聯(lián)試結(jié)果必須依據(jù)測試案例的執(zhí)行情況來評判，測試案例執(zhí)行過程中必須采用合適的數(shù)據(jù)集，以實現(xiàn)對測試案例執(zhí)行結(jié)果的準(zhǔn)確評價。

1）基本列控工程數(shù)據(jù)的全覆蓋測試。

基本列控工程數(shù)據(jù)的全覆蓋測試是在正常運行狀態(tài)下，通過辦理各種典型接車、發(fā)車、通過等進(jìn)路，結(jié)合列控系統(tǒng)運營場景，包括注冊與啟動、注銷、級間轉(zhuǎn)換、RBC-RBC切換、行車許可、重聯(lián)與摘解、調(diào)車作業(yè)、進(jìn)出動車段、自動過分相、臨時限速、災(zāi)害防護(hù)、特殊進(jìn)路、人工解鎖進(jìn)路、降級運行共14個運營場景，對列控工程數(shù)據(jù)驗證。測試進(jìn)路覆蓋各個車站的基本進(jìn)路，驗證的列控系統(tǒng)工程數(shù)據(jù)包括線路數(shù)據(jù)（線路長度、坡度、里程、橋梁、隧道等）、特殊區(qū)段數(shù)據(jù)（分相區(qū)、RBC切換點、等級轉(zhuǎn)換點等）、應(yīng)答器編號及鏈接數(shù)據(jù)、軌道區(qū)段及絕緣節(jié)數(shù)據(jù)、RBC呼叫號碼信息、引導(dǎo)/調(diào)車區(qū)段的設(shè)置信息等。

2）測試數(shù)據(jù)的隨機抽取。

對于不可能全覆蓋的測試數(shù)據(jù)應(yīng)采用隨機抽取的方式確定數(shù)據(jù)集，主要包括行車許可調(diào)整、臨時限速、降級運行等數(shù)據(jù)的驗證。

CTCS-3級列控系統(tǒng)由車站聯(lián)鎖系統(tǒng)根據(jù)進(jìn)路辦理和前方區(qū)段占用/空閑狀態(tài)生成信號授權(quán)，并提供給RBC，RBC結(jié)合SA狀態(tài)、臨時限速信息、列控工程數(shù)據(jù)等生成行車許可，對行車許可調(diào)整數(shù)據(jù)的抽測主要包括如下內(nèi)容。

* MA數(shù)據(jù)的生成與傳送；

* MA數(shù)據(jù)與SA數(shù)據(jù)、列控工程數(shù)據(jù)、臨時限速數(shù)據(jù)的一致性；

*危險點信息；

*緊急停車消息；

* MA數(shù)據(jù)的調(diào)整（延長、縮短、更新）；

*低頻碼序與碼序突變；

*應(yīng)答器報文信息。

臨時限速信息由CTC下達(dá)，通過臨時限速服務(wù)器進(jìn)行拆分、校驗、下達(dá)、更新與撤消等，CTCS-3級列控系統(tǒng)在每個有源應(yīng)答器管轄范圍內(nèi)可以同時設(shè)置3處臨時限速，限速區(qū)段的長度和限速值可以任意組合，對臨時限速數(shù)據(jù)的抽測主要包括以下內(nèi)容。

*一個有源應(yīng)答器管轄范圍內(nèi)一處臨時限速；

*一個有源應(yīng)答器管轄范圍內(nèi)多處臨時限速；

*不同長度和限速值的組合測試；

*不同地點臨時限速數(shù)據(jù)的隨機測試。

降級運行是在地面系統(tǒng)或傳輸通道故障條件下，對系統(tǒng)配置數(shù)據(jù)和功能的測試，主要包括以下內(nèi)容。

*聯(lián)鎖與RBC通信中斷；

*聯(lián)鎖與列控中心通信中斷；

*相鄰站間聯(lián)鎖系統(tǒng)或列控中心通信中斷；

* RBC設(shè)備故障；

*應(yīng)答器設(shè)備故障；

*軌道電路故障占用；

*道岔表示故障。

3）接口關(guān)系及邊界條件的測試。

邊界值分析法是黑盒測試關(guān)鍵技術(shù)之一，其方法是盡可能針對系統(tǒng)設(shè)計或應(yīng)用的邊緣區(qū)設(shè)計專門的測試案例，以驗證系統(tǒng)在各種邊界輸入條件（最大或最?。┮约案鞣N邊界范圍系統(tǒng)數(shù)據(jù)和功能的正確性。對CTCS-3級列控系統(tǒng)邊界條件的測試，主要驗證3個方面的內(nèi)容：一是相鄰邊界點數(shù)據(jù)配置的一致性，二是驗證相鄰設(shè)備之間的接口關(guān)系，三是驗證相關(guān)運用條件的邊界。

CTCS-3級列控系統(tǒng)地面系統(tǒng)的邊界條件主要包括以下內(nèi)容。

*相鄰RBC、車站聯(lián)鎖、列控中心、臨時限速服務(wù)器管轄范圍邊界；

* CTC系統(tǒng)調(diào)度臺管理范圍邊界；

* CTC與TDCS或其他CTC中心管理范圍邊界；

* GSM-R網(wǎng)絡(luò)核心機房管理范圍邊界；

* CTCS-3級線路與其他等級客運專線邊界；

*運用條件的邊界，如參數(shù)值設(shè)置、運用范圍等。

對于邊界條件的測試，可通過行車許可、行車許可調(diào)整、臨時限速、臨時限速更新、模擬故障等進(jìn)行驗證。

3.2.3 測試數(shù)據(jù)的分析與管理

對試驗過程中的動態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測、記錄與分析，是評價測試案例執(zhí)行狀態(tài)及執(zhí)行結(jié)果、驗證系統(tǒng)功能特征、子系統(tǒng)間信息交換過程與內(nèi)容、系統(tǒng)間接口關(guān)系是否正確的重要手段。數(shù)據(jù)分析必須依賴于相應(yīng)的監(jiān)測設(shè)備，條件具備時，應(yīng)配備實驗室仿真測試條件，以實現(xiàn)故障的再現(xiàn)分析。

數(shù)據(jù)分析以測試案例、系統(tǒng)功能需求和系統(tǒng)總體技術(shù)方案為依據(jù)，通過比較車載ATP輸入數(shù)據(jù)與輸出結(jié)果的關(guān)系一致性，判斷和發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)集成方案、工程數(shù)據(jù)配置、系統(tǒng)接口等方面的缺陷，通過數(shù)據(jù)分析可以發(fā)現(xiàn)以下類型的錯誤。

1）不正確或遺漏的功能；

2）接口錯誤；

3）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或外部數(shù)據(jù)庫訪問錯誤；

4）性能錯誤；

5）初始化或終止錯誤。

在高速鐵路信號系統(tǒng)聯(lián)調(diào)聯(lián)試過程中，數(shù)據(jù)分析包括以DMI顯示為主的輸出數(shù)據(jù)的分析和以JRU數(shù)據(jù)、RBC監(jiān)測記錄數(shù)據(jù)、GSM-R核心機房監(jiān)測數(shù)據(jù)為主的輸入數(shù)據(jù)的分析，根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果，確定缺陷的類型，實現(xiàn)對缺陷的分類管理，如表1所示。

表1 聯(lián)調(diào)聯(lián)試中發(fā)現(xiàn)缺陷的分類管理

4 我國高速鐵路信號系統(tǒng)聯(lián)調(diào)聯(lián)試技術(shù)的實踐

我國高速鐵路信號系統(tǒng)聯(lián)調(diào)聯(lián)試從2008年國內(nèi)第一條客運專線合寧線開始，歷經(jīng)京津城際、合武、石太、武廣、鄭西、福廈、溫福、滬寧等線，包括CTCS-3級列控系統(tǒng)、CTCS-2級列控系統(tǒng)、CTCS-3D列控系統(tǒng)等，聯(lián)調(diào)聯(lián)試方法與技術(shù)日趨成熟，聯(lián)調(diào)聯(lián)試數(shù)據(jù)及動態(tài)檢測結(jié)果為新建高速鐵路的開通運營提供了有力的支持。

高速鐵路信號系統(tǒng)集成度非常高，功能需求和數(shù)據(jù)應(yīng)用非常復(fù)雜，無論是室內(nèi)仿真測試、現(xiàn)場集成測試以及聯(lián)調(diào)聯(lián)試，都不可能實現(xiàn)測試案例的窮盡測試。因此，在信號系統(tǒng)聯(lián)調(diào)聯(lián)試不可能窮盡測試的前提下，如何通過技術(shù)手段盡可能充分、準(zhǔn)確地完成信號系統(tǒng)的測試；如何在前期測試基礎(chǔ)上，不斷豐富和完善測試案例庫；如何實現(xiàn)測試與評估的有機結(jié)合，都是信號系統(tǒng)聯(lián)調(diào)聯(lián)試中還需要重點研究的內(nèi)容。

[1]科技運[2009]59號 CTCS-3級列控系統(tǒng)測試案例[S].

[2]吳芳美．鐵路安全軟件測試評估[M]．北京:中國鐵道出版社，2001．

[3]禹志陽，趙陽．基于黑盒測試技術(shù)的CTCS-3級列控系統(tǒng)聯(lián)調(diào)聯(lián)試研究[J]．鐵道通信信號，2010（5）：1-5．