張友兵 張 波 馬 麟 于曉娜

張友兵:北京全路通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)院有限公司 助理工程師100073 北京

張 波:北京全路通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)院有限公司 高級(jí)工程師100073 北京

馬 麟:北京全路通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)院有限公司 助理工程師100073 北京

于曉娜:北京全路通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)院有限公司 助理工程師100073 北京

車(chē)載ATP作為CTCS-2級(jí)列控系統(tǒng)的重要組成部分，影響著列車(chē)的行車(chē)安全，對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)格完備的測(cè)試是必不可少的。目前對(duì)車(chē)載ATP的測(cè)試大都采用人工方式，存在工作強(qiáng)度大、效率低下等問(wèn)題，因此急需研究和開(kāi)發(fā)一種自動(dòng)測(cè)試方法，除了避免重復(fù)測(cè)試外，還可以完成大量手工測(cè)試無(wú)法完成的工作。

目前，國(guó)內(nèi)外主流的自動(dòng)化測(cè)試工具都是通過(guò)腳本作為測(cè)試命令的記錄形式，腳本在自動(dòng)測(cè)試中起著至關(guān)重要的作用。本文主要介紹一種針對(duì)CTCS-2級(jí)車(chē)載ATP自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，詳細(xì)介紹其應(yīng)答器腳本、軌道電路腳本和測(cè)試案例腳本的設(shè)計(jì)和使用方法。

1 CTCS-2級(jí)車(chē)載ATP自動(dòng)測(cè)試原理

CTCS-2級(jí)車(chē)載ATP自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)結(jié)構(gòu)如圖1所示。從圖1可以看出，除了被測(cè)設(shè)備車(chē)載ATP外，車(chē)載ATP自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)包含4個(gè)部分:測(cè)試腳本、主引擎、分引擎和測(cè)試接口。

圖1 CTCS-2級(jí)車(chē)載ATP自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)結(jié)構(gòu)圖

1．測(cè)試腳本。分為測(cè)試案例腳本、軌道電路腳本和應(yīng)答器腳本3類(lèi)。軌道電路腳本包含一條測(cè)試案例對(duì)應(yīng)線路上所有軌道區(qū)段的低頻、載頻和位置信息;應(yīng)答器腳本包含一條測(cè)試案例對(duì)應(yīng)線路上所有應(yīng)答器的報(bào)文和位置信息;測(cè)試案例腳本是文字形式測(cè)試案例的腳本化，是可以測(cè)試車(chē)載ATP功能，且能被計(jì)算機(jī)語(yǔ)言解析的字符串。

2．主引擎。負(fù)責(zé)依次讀取測(cè)試案例腳本的每一句腳本命令，根據(jù)protocol buffer協(xié)議，將命令發(fā)送給分引擎。另外主引擎還負(fù)責(zé)分引擎的數(shù)據(jù)傳遞，是測(cè)試案例腳本與分引擎之間交互數(shù)據(jù)的橋梁。

3．分引擎。通過(guò)主引擎獲取測(cè)試案例腳本命令，或直接讀取軌道電路腳本和應(yīng)答器腳本，根據(jù)命令內(nèi)容執(zhí)行相應(yīng)的具體操作，并向主引擎回復(fù)車(chē)載ATP的實(shí)時(shí)信息等。分引擎分為DMI分引擎、列車(chē)動(dòng)力學(xué)分引擎和ATP接口平臺(tái)分引擎。

4．測(cè)試接口。是各個(gè)分引擎和被測(cè)車(chē)載ATP之間交互數(shù)據(jù)的通道。通過(guò)DMI接口，DMI分引擎可以獲取 ATP發(fā)送給 DMI的所有 MMI包和CTCS包，還可以對(duì)DMI進(jìn)行設(shè)置司機(jī)號(hào)、設(shè)置車(chē)次號(hào)、設(shè)置列車(chē)長(zhǎng)度、設(shè)置載頻等操縱。通過(guò)ATP接口平臺(tái)，ATP接口平臺(tái)分引擎可以對(duì)ATP進(jìn)行ATP上電、ATP斷電、激活駕駛臺(tái)、關(guān)閉駕駛臺(tái)、設(shè)置列車(chē)運(yùn)行方向、發(fā)送軌道電路低頻和載頻信息、發(fā)送應(yīng)答器報(bào)文等操作，還可以獲取列車(chē)當(dāng)前位置坐標(biāo)、當(dāng)前速度、當(dāng)前加速度等。

2 應(yīng)答器腳本的設(shè)計(jì)及使用

對(duì)于每一個(gè)應(yīng)答器，必須包含應(yīng)答器位置和應(yīng)答器報(bào)文2項(xiàng)基本內(nèi)容。將一條測(cè)試案例對(duì)應(yīng)線路上的所有應(yīng)答器，如應(yīng)答器位置為1212824，應(yīng)答器報(bào)文(約830bit)表示為90127FC78189414036……，逐條編寫(xiě)后，腳本中每一行代表一個(gè)應(yīng)答器，包含應(yīng)答器位置和應(yīng)答器報(bào)文。所有應(yīng)答器在腳本中，可以按公里標(biāo)增大或減小的方向排列順序。

在測(cè)試執(zhí)行開(kāi)始前，測(cè)試案例腳本先告訴“ATP接口平臺(tái)分引擎”列車(chē)的運(yùn)行方向。如果列車(chē)沿公里標(biāo)增大方向運(yùn)行，則“ATP接口平臺(tái)分引擎”將在測(cè)試過(guò)程中，按公里標(biāo)增大方向依次發(fā)送應(yīng)答器報(bào)文。反之，按公里標(biāo)減小方向依次發(fā)送應(yīng)答器報(bào)文。

在測(cè)試執(zhí)行開(kāi)始后，列車(chē)運(yùn)行，“列車(chē)動(dòng)力學(xué)分引擎”實(shí)時(shí)向“ATP接口平臺(tái)分引擎”報(bào)告列車(chē)的當(dāng)前位置?！癆TP接口平臺(tái)分引擎”實(shí)時(shí)判斷列車(chē)是否到達(dá)當(dāng)前待發(fā)送應(yīng)答器報(bào)文的發(fā)送位置。如果列車(chē)還未到達(dá)，則繼續(xù)等待。如果列車(chē)到達(dá)發(fā)送報(bào)文的位置，則“ATP接口平臺(tái)分引擎”將應(yīng)答器報(bào)文發(fā)送給“ATP接口平臺(tái)”?！癆TP接口平臺(tái)”再將應(yīng)答器報(bào)文發(fā)送給車(chē)載ATP。

3 軌道電路腳本的設(shè)計(jì)及使用

對(duì)于每一個(gè)軌道電路，必須包含軌道電路位置、低頻和載頻。將一條測(cè)試案例對(duì)應(yīng)線路上的所有軌道電路逐條編寫(xiě)腳本。每一行代表一個(gè)軌道電路，包含軌道電路位置、軌道電路低頻和載頻。所有軌道電路在腳本中的順序，可以按公里標(biāo)增大或減小的方向排列。如軌道電路位置為1274214，軌道電路低頻及載頻表示為0112，其中，“01”是載頻1700-1的編號(hào)，“12”是低頻L5的編號(hào)。

在測(cè)試執(zhí)行開(kāi)始前，測(cè)試案例腳本先明確“ATP接口平臺(tái)分引擎”列車(chē)的運(yùn)行方向。如果列車(chē)沿公里標(biāo)增大方向運(yùn)行，則“ATP接口平臺(tái)分引擎”將在測(cè)試過(guò)程中按公里標(biāo)增大方向依次發(fā)送軌道電路低頻和載頻。反之按公里標(biāo)減小方向依次發(fā)送軌道電路低頻和載頻。

在測(cè)試執(zhí)行開(kāi)始后，列車(chē)運(yùn)行，“列車(chē)動(dòng)力學(xué)分引擎”實(shí)時(shí)向“ATP接口平臺(tái)分引擎”報(bào)告列車(chē)的當(dāng)前位置。由“ATP接口平臺(tái)分引擎”實(shí)時(shí)判斷列車(chē)是否到達(dá)當(dāng)前待發(fā)送軌道電路低頻和載頻的發(fā)送位置。如果列車(chē)還未到達(dá)，則繼續(xù)等待。如果列車(chē)到達(dá)位置，則“ATP接口平臺(tái)分引擎”將軌道電路低頻和載頻發(fā)送給“ATP接口平臺(tái)”?！癆TP接口平臺(tái)”再將軌道電路低頻和載頻發(fā)送給車(chē)載ATP。

4 測(cè)試案例腳本的設(shè)計(jì)及使用

Tcl是一種功能完備的語(yǔ)言，簡(jiǎn)單易學(xué)，編程方法與C++、C#等傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)語(yǔ)言類(lèi)似，因此使用Tcl腳本語(yǔ)言編寫(xiě)測(cè)試案例腳本。測(cè)試案例腳本的編寫(xiě)步驟分為3步。

第一步，盡可能閱讀所有CTCS-2級(jí)車(chē)載ATP測(cè)試案例，從測(cè)試案例中提取不可分割的執(zhí)行步驟或相對(duì)獨(dú)立的被測(cè)功能。例如，對(duì)車(chē)載ATP上電就是不可分割的執(zhí)行步驟，判斷列車(chē)是否到達(dá)指定位置就是相對(duì)獨(dú)立的被測(cè)功能。提取出來(lái)的執(zhí)行步驟或被測(cè)功能要能夠覆蓋所有測(cè)試案例的所有測(cè)試步驟。

第二步，利用Tcl腳本語(yǔ)言編碼實(shí)現(xiàn)執(zhí)行步驟或被測(cè)功能，將每一個(gè)執(zhí)行步驟或被測(cè)功能封裝成功能明確的Tcl函數(shù)，所有這些Tcl函數(shù)一起構(gòu)成Tcl函數(shù)庫(kù)。

第三步，在Tcl函數(shù)庫(kù)的基礎(chǔ)上編寫(xiě)測(cè)試案例腳本。對(duì)于一個(gè)文字描述的測(cè)試案例，根據(jù)每一個(gè)測(cè)試步驟所要完成的功能，依次從Tcl函數(shù)庫(kù)中找到與之對(duì)應(yīng)的Tcl函數(shù)。同時(shí)，根據(jù)實(shí)際的線路數(shù)據(jù)，為所有調(diào)用的Tcl函數(shù)輸入正確的參數(shù)。按照測(cè)試案例步驟，依次調(diào)用的Tcl函數(shù)一起構(gòu)成了該測(cè)試案例的測(cè)試案例腳本。

在測(cè)試執(zhí)行開(kāi)始后，主引擎依次執(zhí)行測(cè)試案例腳本中的每一步。主引擎根據(jù)測(cè)試案例腳本中的命令類(lèi)型，將腳本命令下發(fā)給對(duì)應(yīng)的分引擎，分引擎要么對(duì)車(chē)載ATP執(zhí)行上電、激活駕駛臺(tái)等操作，要么將車(chē)載ATP的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息回復(fù)給腳本，供腳本自動(dòng)判斷車(chē)載ATP功能執(zhí)行是否成功。

測(cè)試案例腳本中的加減速命令，通過(guò)主引擎?zhèn)鬟f給“列車(chē)動(dòng)力學(xué)分引擎”和“ATP接口平臺(tái)分引擎”?！癆TP接口平臺(tái)分引擎”根據(jù)加減速命令控制速度脈沖的變化，并將速度脈沖傳遞給車(chē)載ATP，供車(chē)載ATP計(jì)算列車(chē)的速度、加速度和走行距離。“列車(chē)動(dòng)力學(xué)分引擎”根據(jù)加減速命令實(shí)時(shí)獨(dú)立地計(jì)算列車(chē)的當(dāng)前速度、加速度和走行距離，并將這些信息實(shí)時(shí)報(bào)告給“DMI分引擎”和“ATP接口平臺(tái)分引擎”。

在測(cè)試案例腳本中，如果想獲取列車(chē)當(dāng)前的速度、加速度和走行距離等信息，則主引擎將該命令傳遞給“列車(chē)動(dòng)力學(xué)分引擎”，由“列車(chē)動(dòng)力學(xué)分引擎”將列車(chē)當(dāng)前的速度、加速度和走行距離等信息報(bào)告給腳本;如果想獲取列車(chē)當(dāng)前的運(yùn)行模式、運(yùn)行等級(jí)等信息，則由主引擎將該命令傳遞給“DMI分引擎”，通過(guò)“DMI分引擎”將包含這些信息的MMI包或CTCS包報(bào)告給腳本，由腳本對(duì)MMI包或CTCS包進(jìn)行解析，即可獲知列車(chē)當(dāng)前的運(yùn)行模式、運(yùn)行等級(jí)等信息，進(jìn)而完成對(duì)特定功能的測(cè)試。

5 結(jié)束語(yǔ)

為了減輕測(cè)試人員的工作壓力，提高測(cè)試的工作效率，有必要深入研究CTCS-2級(jí)車(chē)載ATP的自動(dòng)測(cè)試方法。通過(guò)開(kāi)發(fā)和實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證，證明該CTCS-2級(jí)車(chē)載ATP自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)結(jié)構(gòu)合理，原理正確，所編寫(xiě)的應(yīng)答器腳本、軌道電路腳本和測(cè)試案例腳本也是正確的，能夠完成對(duì)車(chē)載ATP功能的自動(dòng)測(cè)試，具有研究和應(yīng)用價(jià)值。

［1］趙麗．基于TCL腳本的自動(dòng)化測(cè)試工具的研究與實(shí)現(xiàn)［J］．信息化研究，2009，35(11)．

［2］蔣云，趙佳寶．自動(dòng)化測(cè)試腳本自動(dòng)生成技術(shù)的研究［J］．計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展，2007，17(7)．

［3］王超．一種適用于 CBTC仿真測(cè)試的腳本研究［D］．北京交通大學(xué)，2010．

［4］John K．Ousterhout Ken Jones．Tcl/Tk入門(mén)經(jīng)典［M］．北京:清華大學(xué)出版社，2010．