城市轨道交通ATP车载设备测试用例生成方法

根据对城市轨道交通ATP车载设备功能的分析,搭建了模拟车辆外部接口的城市轨道交通ATP车载设备测试环境,确定了测试ATP车载设备的10个安全输入参数和7个非安全输入参数。基于输入参数建立了可变强度覆盖矩阵,并利用回溯搜索算法优化出由20个用例组成的ATP车载设备测试用例集。测试结果表明,给出的测试用例只有穷举测试法的1%,而测试的有效性达90%以上,能够对ATP车载设备功能进行高效和可靠的测试,并大大降低了测试成本,从而验证了ATP车载设备测试用例生成方法的有效性。     

基于SCADE模型的车载ATP测试用例生成方法

车载ATP是保证列车安全运行的关键列控设备。为满足其苛刻的安全要求,实际应用之前需要对其进行全面严格的测试。传统的编写测试用例的方法过分依赖人工经验,耗时耗力,且测试质量难以保证。提出一种基于SCADE模型自动生成车载ATP测试用例的方法。首先,利用SCADE对车载ATP系统进行建模,并针对安全状态机模型生成满足全迁移覆盖准则的测试用例;再根据MC/DC覆盖准则生成测试数据,将抽象的测试用例转化为可直接用于测试的具体测试用例集;最后,通过变异分析对生成的测试用例进行评估。结果表明,测试用例具有良好的覆盖度,优于传统人工方法。     

CTCS-2级列控车载设备层次化组合测试方法

对列控车载设备开展组合测试，可有效提高设备的安全性。针对现有组合测试方法未充分考虑车载设备测试过程中输入的时序性、设备状态等影响软件安全的各种因素组合的问题，提出一种车载设备层次化组合测试方法。首先，划分CTCS-2级车载设备测试过程中各种影响因素的组合层次，设置层次化覆盖强度。其次，提出了车载设备层次化组合覆盖准则，给出形式化定义，构建层次化组合测试模型。然后，提出一种两阶段层次化组合测试用例生成方法，高效精简构造层次化组合测试集。最后，以CTCS-2/0等级转换测试为例对方法进行验证。结果表明，在保证各种影响因素组合覆盖的前提下，相对于现有方法，在覆盖强度t={2,2,2}时，采用本方法的测试成本可降低23.53%,有效提高测试的针对性，验证了方法的有效性。     

基于IECP的CTCS-3列控车载TSM曲线完备性测试用例集生成方法研究

作为CTCS-3级列控系统的核心安全功能,速度-距离模式曲线具有参数输入域规模大、故障模式复杂等特点,如何完备地测试列控车载设备速度-距离监控曲线功能异常困难。提出了一种基于输入等价类划分测试理论的CTCS-3级列控车载目标速度监控曲线完备性测试用例生成方法。首先,结合CTCS-3级列控系统需求规范,建立了满足司机制动优先和设备制动优先两种不同制动优先级情况下的TSM有限状态机模型,并利用反应式状态迁移系统的形式化语义,描述了不同输入情况下模型的内部状态迁移过程。其次,利用I/O等价原理和等价类划分理论,得到了两种不同制动优先情况下的输入等价类划分。在此基础上,通过引入了被测系统的故障模型和故障域范围,采用W-method测试用例集生成方法,在满足模型故障域的条件下,最终得到两种不同制动优先的目标速度监控曲线模型完备测试集。设备制动优先情况生成的测试用例数量高于司机制动优先约33.3%,且所需测试时间和内存消耗更多。     

一种全覆盖的列控车载系统测试用例自动生成算法研究

列控车载系统是保证列车行车安全的重要装备,是典型的安全苛求系统。测试用例生成是测试车载系统功能的关键和基础。根据车载系统的特点,本文利用时间自动机建模工具UPPAAL,对车载系统模式转换的规范建立DRB-TE自动机网络模型,并指出车载系统模型的非确定性会导致模式转换测试用例不能达到全覆盖。针对该问题设计一种能够满足全状态、全变迁覆盖准则测试用例的生成算法,利用实时系统测试用例自动生成工具CoVer生成模式转换测试用例套,从而实现自动生成覆盖全部车载模式转换规范的测试用例,同时提高了测试用例的生成效率和重用性。     

基于IRM-COM的列车运行控制系统测试用例生成方法

为验证高速铁路列车运行控制系统在多个故障发生时的安全性,针对系统故障降级场景,提出一种基于初始约简矩阵—组合遗漏矩阵(IRM-COM)测试用例生成算法的故障组合注入方法。首先对故障类型进行矩阵形式化描述,然后形成故障注入组合测试表初始矩阵,最后生成测试用例表。仿真结果表明,该组合测试的故障检测率比随机测试和自适应随机测试平均高10.2%,而且测试用例个数比自动高效测试用例生成器(AETG)和基于矩阵重复度的组合测试(CTboMRD)平均少13.4%,验证了所提算法具有更强的约简能力,提高了测试效率。     

基于有色Petri网的车载设备模式转换测试序列生成方法

为高效、自动生成覆盖车载设备所有转换路径的测试序列,根据《CTCS-3级列控系统系统需求规范》,首先基于有色Petri网构建车载设备模式转换(MTCPN)模型,并采用ASK-CTL公式和非标准状态空间查询法对MTCPN模型进行分析和验证,然后根据车载设备模式转换规则,将车载设备的工作模式及其转换路径映射为有向图,采用中国邮路算法求解有向图,生成1条最优邮路,并对该邮路进行二次优化,生成车载设备模式转换的测试目标序列集;将测试目标序列作为MTCPN模型的输入,仿真生成满足全路径覆盖准则的可执行的测试序列集和XML文件。验证结果表明:基于有色Petri网的测试序列生成方法能够满足测试需求,并且避免了既有方法的状态空间爆炸和搜索死循环问题,提高了测试效率。     

基于UML的列车自动防护系统测试用例生成方法研究

文章研究基于UML的列车自动防护系统测试用例的生成方法.对基于UML的列车自动防护系统测试技术进行分析,采用UML生成XML测试脚本的3层设计方法,分别从概念层、逻辑层和物理层对列车自动防护系统进行描述,通过转换规则与对应关系,生成XML Schema形式的测试用例.     

CTCS-3级列控系统车载设备测试序列优化生成方法

根据车载设备功能测试的需求,研究基于中国邮路算法优化生成CTC3-3级列控系统车载设备测试序列的方法.在分析测试序列构造方法的基础上,将测试序列的优化生成问题转换为求解1个具有多重弧的有向图的中国邮路问题.针对测试序列的特点,利用Edmonds-Johnson算法和LINGO建模工具对中国邮路问题进行求解,即通过构造容...     

基于测试的应答器车载设备安全分析方法研究

为了能够使自主研发的应答器车载设备系统达到欧洲铁路标准产品的要求。在应答器车载设备系统的研发过程中,需要严格依据欧洲铁路标准SUBSET-036的要求来进行研发,同时,为了保证产品在全生命周期内能够达到较高的安全完整性等级,在产品研发过程中,需要全面贯彻IEC62278和IEC62425中的安全需求,即基于风险的安全设计理念。采用HAZOP和FMECA识别风险并制定相应的风险减轻措施,在应答器设计时,将风险减轻措施作为应考虑的安全输入条件贯彻在设计中,以确保产品风险被控制在一个可接受的水平。最后选取4个安全需求功能的测试用例,经过反复多次的确认测试,其测试通过率均达到100%,证明其安全需求均在应答器车载设备系统设计中给以满足。最终的测试用例结果表明,该自主研发的应答器车载设备系统满足列车运行控制系统的安全完整性等级的运用要求。     

基于TF-IDF加权朴素贝叶斯算法的ATP车载设备测试案例分类研究

针对列车超速防护（ATP,Automatic Train Protection）系统车载设备测试案例分类存在的工作量大、效率低且准确性不高等问题，提出了将词频—逆文档频率（TF-IDF,Term Frequency-Inverse Document Frequency）与朴素贝叶斯算法相结合，应用于测试案例分类的方案。利用TF-IDF算法筛选特征词及权重，对朴素贝叶斯算法进行加权处理，并基于实验室现有ATP车载设备的测试案例进行验证。实验结果表明，文章的特征词提取及测试案例分类方法具有较高的准确性。     

一种基于模型的形式化测试序列自动生成方法及在ETCS-2中的应用

随着中国铁路列车运行控制系统的发展,对列控系统的研究越来越受到学术界的关注。本文提出一种基于模型的形式化测试案例和测试序列生成方法,并应用于ETCS-2级系统的测试中。首先提出有色Petri网(CPN)的建模规则,保证CPN模型适应测试生成的要求;然后,提出一种自动化的测试生成方法,包括测试案例自动生成算法和测试序列搜索算法。为提高整个测试过程的自动化程度,实现测试生成与测试执行的无缝结合,整个测试生成方法的输出是XML格式文件集。最后,以ETCS-2系统的车载子系统为例,运用CPN Tools工具完成建模,实现相应的算法,实现测试生成过程。结果表明,本文提出的基于CPN的测试方法能够在很大程度上提高测试过程的自动化程度,并且生成的测试案例集能够覆盖CPN模型反映的所有ETCS-2系统需求规范信息。     

CTCS-3级列控车载设备实验室互联互通测试方法

研究CTCS-3级列控系统互联互通的实际需求,确定车载设备互联互通测试的基本原则;然后针对适用于CTCS-3级车载设备互联互通测试的体系和方法进行研究,分析了CTCS-3级列控系统车载设备互联互通测试平台的结构及功能划分。研究实际开展的车载设备互联互通测试工作,介绍车载设备互联互通测试序列的生成方法,互联互通测试执行的过程,最后对互联互通测试的结果进行总结,提出车载设备互联互通测试结果的管理方法。     

基于VB程序的轨道质量检测数据分析系统

针对人工统计分析轨道质量检测数据法效率低、工作量大、数据操作易出错、各车间操作不统一等问题,开发了基于VB程序的轨道质量检测数据分析系统.该系统在规范数据分析思路、方法、流程和格式的基础上,实现了车载不良报警、车载晃车仪日报表的自动统计分析、轨控薄弱地段的自动生成、车间作业质量评价等功能,减少了工作量,节省了分析时间,...     

列控车载设备测试案例辅助管理工具设计

针对列车运行控制（简称：列控）车载设备测试缺乏高效的测试案例辅助管理工具，带来测试需求与测试案例管理不便、测试案例编制效率不高、测试案例统计分析困难等问题，设计了一款列控车载设备测试案例辅助管理工具。以提高测试案例管理效率为目标，建立了工具的总体功能框架，设计与实现了测试需求管理、测试案例辅助编制及管理、测试案例统计分析3大功能模块，构建了测试需求提取、测试案例辅助编制与测试案例分析的一体化测试案例管理流程。以CTCS-2级列控车载设备测试案例管理为例，对工具进行了功能验证。结果表明，采用该工具可以更加方便地管理测试需求和测试案例，提高测试案例编制以及测试统计分析的效率，降低测试过程中人工管理的复杂度。     

基于USB的列车车载类设备软件升级技术研究

为解决列车车载类设备软件升级困难的问题,研究了基于USB的列车车载类设备软件升级技术,提出一种传输速度更快、稳定性更高、操作更方便的车载设备软件离线升级方法,该方法以IAP(In Application Programming)技术为基础,以处理器内部Flash为存储载体,利用基于USB通信协议设计的底包程序实现了设备的软件升级。该技术方法已应用于故障诊断等车载设备软件的升级,有效提高了软件升级效率。     

基于在线一致性测试理论的CBTC车载ATO功能测试研究

自动列车驾驶系统(ATO)是CBTC系统的重要组成部分,验证测试其控制功能逻辑的正确性和安全性至关重要。介绍了ATO控制原理和功能,分析了CBTC中典型的两车追踪控制运行场景控制流程,得到了该场景下的列车运行安全需求。结合时间自动机理论,建立了包含列车动力学、车载ATO、ZC以及时钟控制器的两车追踪场景时间自动机网络模型,验证了模型中安全需求的正确性;基于一致性测试理论,定义了被测车载ATO软件与测试环境的可观测输入/输出接口,利用UPPAAL-TRON工具设计了被测车载ATO软件的一致性测试框架,并进行了一致性测试分析。在此基础上,采用变异测试,针对典型的车载ATO软件功能实现错误(错误的安全距离、静态限速、功能逻辑以及命令丢失等)进行了安全性验证。结论表明:该在线一致性测试方法能够及时发现车载ATO软件行为与规范模型的不一致,有效提升了车载ATO功能测试的检错能力。     

基于Greenplum的城轨信号系统车载日志大数据分析平台

针对城市轨道交通中信号系统车载设备维护现状,提出了一种基于Greenplum的车载日志大数据分析的解决方案,以改善海量车载日志的分析与运用过程中存在的效率低下、过程繁琐等问题。通过搭建Greenplum的大数据平台,利用FTP传输工具、Kafka+Zookeeper中间件和MySQL脚本,实现了海量车载日志的采集与存储、列车运维决策数据的统计与分析。通过对平台关键性能指标的测试,验证了系统方案的合理性。