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。     

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。     

SCADE在城市轨道交通ATP软件建模中的应用

列车自动防护(ATP)系统是基于通信列车控制(CBTC)系统的重要组成部分.车载ATP在列车运行过程中担负列车安全运行的重要任务,是与安全直接相关的系统,需要高的安全性和可靠性.为了满足车载ATP软件对安全的需求,提出了基于模型的软件开发方法对ATP进行建模.应用SCADE作为开发工具,建立了ATP系统部分功能的模型,说明了SCADE在ATP软件建模上的可行性.     

基于UML2.0活动图的车载设备测试用例生成方法研究

重点研究基于UML2.0活动图的CTCS-2级车载设备测试用例生成方法.介绍车载设备的构成和功能,对活动图进行形式化定义,阐述测试用例的设计,包括车载设备活动图建模规则、测试用例的形式化定义、测试覆盖准则的定义、基于深度优先搜索并且带回溯的遍历算法的测试场景生成,以及测试用例的生成算法,最后实现了测试用例生成.     

一种针对全自动运行系统的测试用例生成方法

针对全自动运行系统测试指定路径覆盖的测试需求,基于时间自动机建模理论提出满足指定路径覆盖和边覆盖的全自动运行系统测试用例自动生成算法。研究时间自动机建模理论,建立全自动运行系统的时间自动机模型;为表征全自动运行系统指定路径覆盖的测试需求,提出基于时间自动机模型的标记变量建模方法 ;结合Yggdrasil的测试用例生成机制,提出全自动运行系统测试用例生成方法,同时满足全自动运行系统测试的指定路径覆盖和边覆盖准则;以全自动运行系统的模式转换功能为例,建立时间自动机模型并生成测试用例。结果表明,测试用例100%覆盖测试人员指定的测试需求和时间自动机模型所有的边,能够满足全自动运行系统指定路径覆盖的测试要求。     

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。     

城轨交通全自动运行系统组合测试用例生成方法

为提高城轨全自动运行系统测试的全面性，结合时间自动机建模方法和组合测试理论，提出全自动运行系统组合测试用例生成方法。首先，以全自动运行系统运营场景为测试建模对象，基于时间自动机建模方法，描述全自动运行系统的运营场景，利用Yggdrasil生成100%满足运营场景时间自动机模型节点覆盖和边覆盖的测试路径；其次，采用输入域建模理论，提取测试路径反映的系统工况作为组合测试的输入参数，利用组合测试算法生成全自动运行系统的组合测试用例；最后，以全自动运行系统中的唤醒场景为例，采用UPPAAL从ATP、ATO、TCMS、AOM和车辆5个方面建立唤醒场景的时间自动机模型，以向前跳跃失败为例，采用2-维组合覆盖生成组合测试用例。结果表明，测试用例100%覆盖测试模型所有的边和节点，以及测试模型任意2个输入之间的组合，提升了全自动运行系统测试的完备性。     

基于TCL语言的车载ATP自动测试平台的研究与实现

在CTCS-2级列控系统中,车载ATP控制着列车的运行速度,保证列车运行安全,因此需要对车载ATP功能进行全面严格地测试.为了提高测试效率,降低测试人员的工作强度,提高测试结果的准确度,本文设计了一种基于TCL脚本语言的车载ATP自动测试平台,详细阐述了该平台的工作原理和实现方法,通过实验,证明该平台能够满足测试需求,是一种高效的、先进的车载ATP自动测试平台.     

车载ATP自动化操控系统设计与实现

为提高列控系统仿真测试的效率和质量，以仿真测试过程中的测试自动执行为着眼点，对真实车载ATP进行接口适配与远程操控适配，基于有限状态自动机设计并实现了车载ATP自动化操控系统。在实验室中借助Robot Framework自动化测试框架，基于真实车载ATP与真实线路数据对车载ATP自动化操控系统进行功能验证。验证结果表明，该系统能够满足列控仿真自动测试的需求，可以取代仿真测试中的部分人工操作，提高了测试效率和测试质量。     

TCL脚本语言在车载自动防护系统自动测试中的应用

目前,对CTCS-2级列控系统车载ATP(列车自动防护)进行测试主要使用人工测试方法.人工测试存在效率低、工作强度大等缺点.对车载ATP进行自动测试具有将测试人员解放出来,提高测试效率等优点.在自动测试中,测试脚本扮演着重要角色,它负责与车载ATP自动交互信息,控制测试过程并对测试结果做出判断.介绍了利用TCL(工具命令语言)脚本语言编写车载ATP测试案例脚本的方法,并举例说明了根据测试案例编写测试案例脚本的方法.通过试验,证明利用TCL脚本语言编写车载ATP测试案例脚本是方便而高效的,介绍的根据测试案例编写测试案例脚本的方法是正确可行的.     

CTCS-2级车载ATP自动测试脚本的编写方法

在CTCS-2级列控系统中,车载ATP控制列车的运行速度,保证列车运行安全,因此需要对车载ATP功能进行全面严格地测试。为了提高测试效率,降低测试人员的工作强度,提高测试结果的准确度,设计了一种CTCS-2级车载ATP自动测试平台,详细描述了该平台中应答器脚本、轨道电路脚本和测试案例脚本的设计和使用方法,通过实验证明该平台结构正确合理,应答器脚本、轨道电路脚本和测试案例脚本的编写方法正确,能够实现对CTCS-2级车载ATP功能的自动测试。     

基于CBTC的车载ATP安全制动曲线计算模型研究

车载ATP系统是保证列车运行安全的系统,其中的关键技术之一是安全制动曲线计算模型。根据IEEE 1474.1TM标准的规定[1],车载ATP安全制动曲线由GEBR制动曲线和ATP紧急制动触发曲线组成。GEBR制动曲线是根据GEBR计算得出的,而ATP紧急制动触发曲线则是根据GEBR制动曲线计算出来的。针对该问题,本文分析了各种影响列车制动距离的因素和GEBR制动曲线与ATP紧急制动触发曲线的关系,建立了CBTC车载ATP安全制动曲线的计算模型。仿真证明,本文提出的计算模型满足IEEE 1474.1TM基于CBTC的车载ATP安全制动模型的要求。     

LKJ自动测试平台及关键技术研究

列车运行监控装置(LKJ)是我国现阶段普速铁路应用最为广泛的车载设备之一,随着铁路运输需求的不断提升,作为保障行车安全,提高运输效率的关键设备,LKJ设备变得愈发重要。为解决LKJ设备人工测试过程工作量大、效率低下,难以找寻故障原因等问题,设计一种LKJ自动测试平台并对其关键技术进行研究。自动测试平台基于传统的人工测试流程进行优化,采用图形化方式生成测试用例,设计信号适配单元模拟设备运行条件,增加人机交互单元简化测试操作,基于Robot Framework自动测试框架及故障分析专家系统自动执行测试并给出故障原因,实现可无人值守的自动化测试。通过LKJ-15型设备及实验室仿真环境进行验证,结果表明,自动测试平台可取代传统仿真测试中部分人工操作,对故障现象进行分析给出指导意见,有效提升了测试效率。     

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。     

以信息化履历为中心的ATP车载设备信息管理方法研究

ATP车载设备是保证动车组运行安全的关键设备。传统的ATP管理以纸质履历为基础,由此而带来的信息引入不准、不全、不详的问题,对ATP车载设备管理造成困扰;同时,纸质履历信息共享率低,无法及时为管理决策提供必要的信息。为此从ATP全生命周期管理活动入手,分析履历的来源和作用,梳理履历信息化过程具备的条件和关联性,及在ATP车载设备全生命周期中的运用与维护模式,在此基础上提出以信息化履历为中心的ATP车载设备信息管理模型并形成系统方案,实现了履历信息共享,有效提高了ATP车载设备信息管理效率和科学化水平。     

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。     

基于SmartUnit的安全通信系统单元测试用例自动生成

轨道交通信号通信系统的结构越来越复杂,人工统计分析已经不能满足对现有软件详尽评价目标,使用测试用例自动化生成工具的需求日趋明显。SmartUnit是针对嵌入式软件生成高代码覆盖率的单元测试用例自动化生成工具。它基于动态符号执行技术,可以实现单元测试用例的去冗余,满足语句、分支以及修正条件判定覆盖(MC/DC覆盖准则)。本文介绍了SmartUnit技术,及其如何自动生成信号通信系统中的单元测试用例,并将生成的单元测试用例与TestBed单元测试工具实现无缝对接。     

基于成对组合的遗传算法生成联锁测试用例

计算机联锁自动测试的质量往往取决于测试用例的质量.本文提出一种新的设计思想:将基于成对组合覆盖的遗传算法用于计算机联锁测试用例的生成和优化,并以道岔测试为例对该算法的应用过程进行详细分析,重点介绍成对组合覆盖方法、算法的整体框架和遗传操作设计.采用遗传算法对成对组合的启发式算法AETG进行改进,有效地减少了冗余的测试用例,提高测试用例质量和联锁测试效率.     

考虑顺序和组合关系的列控车载设备测试序列生成方法

在列控车载设备测试过程中,测试案例之间往往存在顺序关系和组合关系,这些关系在实际测试中具有重要作用。为使测试序列以最小的成本覆盖测试案例集、顺序关系集和组合关系集,提出一种测试序列生成方法。首先,通过在有向图中引入弧的关联关系集,提出一种新的弧路径问题—关联弧路径问题,并给出一种基于遗传算法的求解算法。然后,将具有顺序关系和组合关系的测试序列生成问题转化为关联弧路径问题。最后,以CTCS-2级列控车载设备模式转换场景中的部分测试案例为例进行验证分析,生成的测试序列能够同时覆盖测试案例集、顺序关系集和组合关系集;与人工+DCPP方法相比能够有效降低测试序列的总成本;与遗传算法相比,本文算法的性能更优。