基于互联互通的城轨CBTC系统测试用例设计

王洪智

摘 要：随着城市轨道交通的不断发展，基于通信的列车控制系统（CBTC）互联互通也成为今后技术发展的趋势。文章对基于互联互通的CBTC系统测试用例进行设计，通过实际应用于测试验证了测试用例的合理性和可行性。

关键词：城市轨道交通；CBTC；互联互通；测试用例

中图分类号：U292 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）23-0103-02

Abstract： With the continuous development of urban rail transit， communication-based train control system CBTC） interconnection has become the trend of future technological development. This paper designs the test case of CBTC system based on interconnection and interoperability， and validates the rationality and feasibility of the test case through practical application.

Keywords： urban rail transit； CBTC； interconnection； test cases

1 概述

近年來我国城市化进程不断加快，大量人口涌入城市，随着一些大城市人口密度的进一步增大，机动车保有量不断增长，城市道路交通已经不堪重负。全国各大城市为了解决道路交通问题，争相发展城市公共交通[1]。由于城市轨道交通能实现客流聚集地间大批量客流的高效运输，并且具有能耗少、污染小、占地少、舒适性好等优点，各大城市往往将其作为城市公共客运交通系统骨干，从而优化城市的投资、生活环境，保障城市的绿色可持续发展。

在城市轨道交通网络化运营飞速发展的大背景下，实现线网间的运营互联互通需求日益凸显出来[2]，作为城市轨道交通控制的“大脑”，具有追踪密度小、安全高效和易于维护等特点的基于通信的列车控制系统（CBTC）互联互通也成为今后技术发展的趋势[3]，CBTC系统集成测试作为系统验证的最直接有效手段，其中测试用例对系统需求的覆盖率和合理可行性对CBTC系统的工程应用具有重要影响。本文根据互联互通技术需求规范，对CBTC系统测试用例进行设计，通过实际应用于测试验证了测试用例的合理性和可行性。

2 基于互联互通的CBTC系统测试用例设计

目前测试对需求的覆盖程度已经作为判断测试质量的一个标准，一般来说，非功能性测试的覆盖程度比较好判断，如性能和压力测试，可根据需求中明确的性能指标进行测试分析和设计，同时也可通过分析系统在实际工程中的使用情况，来分析一些隐含的需求，如系统是否需要连续运行、系统故障后恢复的级别等。

功能性测试的覆盖程度是比较难判断的，功能测试所追求的是测试用例对需求达到一定的覆盖度，主要做好测试需求来源和测试需求分析两步，最后是根据需求分析设计测试用例。

2.1 测试需求的来源

测试需求的来源一般包括：（1）软件需求文档、需求规范；（2）产品规格书；（3）通用的协议规范等继承性文档。（4）经验库。

2.2 需求分析

将不同的功能需求来源划分成一个个功能点，针对每一个功能点进行测试分析，条件和环境及关系确认，最终形成测试点。以CBTC车载ATP子系统功能需求为例，功能需求分析形成最小测试点的过程如下：

2.2.1 功能点划分

将系统功能进行分析与提取，形成功能点，用A、B、C、D……表示：功能A：电子地图功能；功能B：列车定位功能；功能C：速度测量功能；功能D：停稳防护功能；……

2.2.2 条件确认

将每个功能实现的条件进行分析与提取，将实现条件用a，b、c、……表示。以停稳防护功能为例，停稳防护功能如下：（1）当车载ATP判断列车在停车窗内停稳后，如果移动授权长度小于等于60m（60m，可配置），车载ATP应对列车实施停稳防护；（2）当车载ATP判断列车在停车窗内停稳后，如果车门未被旁路且打开，车载ATP应对列车实施停稳防护；（3）当车载ATP判断列车在停车窗内停稳后，如果屏蔽门未被旁路且打开，车载ATP应对列车实施停稳防护。条件a：移动授权小于等于60m；条件b：车门未旁路且打开；条件c：屏蔽门未旁路且打开；……

2.2.3 条件关系确认

将确认的参数进行关系确认，分析这些条件之间的关系。（1）增加衍生条件（反向、拆分）；（2）分析条件之间的关系（与、或）；（3）最终形成最终的条件量（a的反，a与b，a或c，a+b与c……）。

例：停稳防护功能条件关系确认如下：

（1）增加衍生条件。a反（移动授权大于60m）；b反（b1-：车门旁路，b2-：车门未旁路且关闭）；c反（c1-：屏蔽门旁路，c2-：屏蔽门未旁路且关闭）。

目前条件为：a，b，c，a-，b1-，b2-，c1-，c2-；

（2）分析目前条件之间的关系。目前的条件均为或的关系，因此条件之间不需要进行其他组合；

（3）最终形成的条件量为。a，b，c，（a-），（b1-），（b2-），（c1-），（c2-）。

2.2.4 环境参数确认

通过需求以及经验来分析本功能实现与所处环境之间的关系，即环境参数，用M1、M2、M3……来表示。

例：停稳防护功能，环境因素为：M1：站台停准区域；M2：站台非停准区域；M3：区间；……

2.2.5 形成测试点

将所有的条件与环境进行结合，进行分析与筛选后，可以得到最终的测试点。

例：停稳防护功能的条件：a，b，c，（a-），（b1-），（b2-），（c1-），（c2-）

環境：M1，M2，M3

2.3 测试用例

测试用例的编制严格按照测试点进行，尽量简单明了，每个用例单一化，不进行测试点的叠加，通过分析筛选测试点的可测场景，必要时可采用用例图、状态图等辅助措施，从不同角度描述测试点对应功能的整个过程，最终结合CBTC系统测试中用于验证和观测的可见设备显示、接口工具等，如ATP车载记录分析工具、接口信息解析器、联锁控显、ATS控显等，形成用例描述。用例描述是对测试用例中测试内容的概括，通过对用例描述进行扩展，确定测试用例的详细步骤、观测接口、观察项等，进而生成测试用例，测试用例主要包括以下内容：（1）测试的系统需求：每一个测试用例都测试了系统需求规范中的某条需求，必须标明需求编号及需求内容，以便于追溯；（2）被测对象：本用例测试目的涉及的对象设备（车载或地面子系统）；（3）所属的功能特征：每一个测试用例都是针对某一个功能特征设计出来的，用于测试其所属的功能特征。以上（2）、（3）可包含在用例描述中；（4）前置条件：包括测试所处的模式等级，各接口的状态条件等易于理解的测试环境；（5）测试方法：包括测试步骤、如何检验测试结果（观察项）等内容。根据以上方法设计生成的2.2节测试点相关部分测试用例示例如表2所示。

3 结束语

基于互联互通的城轨CBTC系统已在2017年底开通的全球首条以互联互通标准建设的地铁线路-重庆轨道交通五号线成功应用，系统各项功能完备，运行稳定，试运行期间运行图兑现率和准点率均高于国家相关标准，并获得了独立第三方评估机构颁发的安全认证证书。在系统的整个调试测试过程中，相关测试用例的合理性、可行性得到了验证，测试效果显著，为该系统在重庆轨道交通五号线的安全运行提供了必要保证。

参考文献：

[1]李兆龄.城市轨道交通信号系统互联互通的研究[J].铁路通信信号工程技术，2016，13（5）：50-53.

[2]武永军.城市轨道交通信号系统互联互通解决方案[J].通讯世界，2014，10：7-9.

[3]于超，郑生全，石文静.城市轨道交通CBTC系统互联互通方案研究[J].铁道通信信号，2010，46（1）：44-47.