CTCS-2級車載ATP自動測試腳本的編寫方法

張友兵 張 波 馬 麟 于曉娜

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

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

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

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

車載ATP作為CTCS-2級列控系統(tǒng)的重要組成部分，影響著列車的行車安全，對其進(jìn)行嚴(yán)格完備的測試是必不可少的。目前對車載ATP的測試大都采用人工方式，存在工作強(qiáng)度大、效率低下等問題，因此急需研究和開發(fā)一種自動測試方法，除了避免重復(fù)測試外，還可以完成大量手工測試無法完成的工作。

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

1 CTCS-2級車載ATP自動測試原理

CTCS-2級車載ATP自動測試平臺結(jié)構(gòu)如圖1所示。從圖1可以看出，除了被測設(shè)備車載ATP外，車載ATP自動測試平臺包含4個部分:測試腳本、主引擎、分引擎和測試接口。

圖1 CTCS-2級車載ATP自動測試平臺結(jié)構(gòu)圖

1．測試腳本。分為測試案例腳本、軌道電路腳本和應(yīng)答器腳本3類。軌道電路腳本包含一條測試案例對應(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試案例對應(yīng)線路上所有應(yīng)答器的報(bào)文和位置信息;測試案例腳本是文字形式測試案例的腳本化，是可以測試車載ATP功能，且能被計(jì)算機(jī)語言解析的字符串。

2．主引擎。負(fù)責(zé)依次讀取測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。通過主引擎獲取測試案例腳本命令，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)車載ATP的實(shí)時信息等。分引擎分為DMI分引擎、列車動力學(xué)分引擎和ATP接口平臺分引擎。

4．測試接口。是各個分引擎和被測車載ATP之間交互數(shù)據(jù)的通道。通過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DMI進(jìn)行設(shè)置司機(jī)號、設(shè)置車次號、設(shè)置列車長度、設(shè)置載頻等操縱。通過ATP接口平臺，ATP接口平臺分引擎可以對ATP進(jìn)行ATP上電、ATP斷電、激活駕駛臺、關(guān)閉駕駛臺、設(shè)置列車運(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

對于每一個應(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。將一條測試案例對應(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……，逐條編寫后，腳本中每一行代表一個應(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。

在測試執(zhí)行開始前，測試案例腳本先告訴“ATP接口平臺分引擎”列車的運(yùn)行方向。如果列車沿公里標(biāo)增大方向運(yùn)行，則“ATP接口平臺分引擎”將在測試過程中，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。

在測試執(zhí)行開始后，列車運(yùn)行，“列車動力學(xué)分引擎”實(shí)時向“ATP接口平臺分引擎”報(bào)告列車的當(dāng)前位置。“ATP接口平臺分引擎”實(shí)時判斷列車是否到達(dá)當(dāng)前待發(fā)送應(yīng)答器報(bào)文的發(fā)送位置。如果列車還未到達(dá)，則繼續(xù)等待。如果列車到達(dá)發(fā)送報(bào)文的位置，則“ATP接口平臺分引擎”將應(yīng)答器報(bào)文發(fā)送給“ATP接口平臺”。“ATP接口平臺”再將應(yīng)答器報(bào)文發(fā)送給車載ATP。

3 軌道電路腳本的設(shè)計(jì)及使用

對于每一個軌道電路，必須包含軌道電路位置、低頻和載頻。將一條測試案例對應(yīng)線路上的所有軌道電路逐條編寫腳本。每一行代表一個軌道電路，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，“12”是低頻L5的編號。

在測試執(zhí)行開始前，測試案例腳本先明確“ATP接口平臺分引擎”列車的運(yùn)行方向。如果列車沿公里標(biāo)增大方向運(yùn)行，則“ATP接口平臺分引擎”將在測試過程中按公里標(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。

在測試執(zhí)行開始后，列車運(yùn)行，“列車動力學(xué)分引擎”實(shí)時向“ATP接口平臺分引擎”報(bào)告列車的當(dāng)前位置。由“ATP接口平臺分引擎”實(shí)時判斷列車是否到達(dá)當(dāng)前待發(fā)送軌道電路低頻和載頻的發(fā)送位置。如果列車還未到達(dá)，則繼續(xù)等待。如果列車到達(dá)位置，則“ATP接口平臺分引擎”將軌道電路低頻和載頻發(fā)送給“ATP接口平臺”。“ATP接口平臺”再將軌道電路低頻和載頻發(fā)送給車載ATP。

4 測試案例腳本的設(shè)計(jì)及使用

Tcl是一種功能完備的語言，簡單易學(xué)，編程方法與C++、C#等傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)語言類似，因此使用Tcl腳本語言編寫測試案例腳本。測試案例腳本的編寫步驟分為3步。

第一步，盡可能閱讀所有CTCS-2級車載ATP測試案例，從測試案例中提取不可分割的執(zhí)行步驟或相對獨(dú)立的被測功能。例如，對車載ATP上電就是不可分割的執(zhí)行步驟，判斷列車是否到達(dá)指定位置就是相對獨(dú)立的被測功能。提取出來的執(zhí)行步驟或被測功能要能夠覆蓋所有測試案例的所有測試步驟。

第二步，利用Tcl腳本語言編碼實(shí)現(xiàn)執(zhí)行步驟或被測功能，將每一個執(zhí)行步驟或被測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。

第三步，在Tcl函數(shù)庫的基礎(chǔ)上編寫測試案例腳本。對于一個文字描述的測試案例，根據(jù)每一個測試步驟所要完成的功能，依次從Tcl函數(shù)庫中找到與之對應(yīng)的Tcl函數(shù)。同時，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)。按照測試案例步驟，依次調(diào)用的Tcl函數(shù)一起構(gòu)成了該測試案例的測試案例腳本。

在測試執(zhí)行開始后，主引擎依次執(zhí)行測試案例腳本中的每一步。主引擎根據(jù)測試案例腳本中的命令類型，將腳本命令下發(fā)給對應(yīng)的分引擎，分引擎要么對車載ATP執(zhí)行上電、激活駕駛臺等操作，要么將車載ATP的實(shí)時狀態(tài)信息回復(fù)給腳本，供腳本自動判斷車載ATP功能執(zhí)行是否成功。

測試案例腳本中的加減速命令，通過主引擎?zhèn)鬟f給“列車動力學(xué)分引擎”和“ATP接口平臺分引擎”?！癆TP接口平臺分引擎”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載ATP，供車載ATP計(jì)算列車的速度、加速度和走行距離。“列車動力學(xué)分引擎”根據(jù)加減速命令實(shí)時獨(dú)立地計(jì)算列車的當(dāng)前速度、加速度和走行距離，并將這些信息實(shí)時報(bào)告給“DMI分引擎”和“ATP接口平臺分引擎”。

在測試案例腳本中，如果想獲取列車當(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“列車動力學(xué)分引擎”，由“列車動力學(xué)分引擎”將列車當(dāng)前的速度、加速度和走行距離等信息報(bào)告給腳本;如果想獲取列車當(dāng)前的運(yùn)行模式、運(yùn)行等級等信息，則由主引擎將該命令傳遞給“DMI分引擎”，通過“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MMI包或CTCS包進(jìn)行解析，即可獲知列車當(dāng)前的運(yùn)行模式、運(yùn)行等級等信息，進(jìn)而完成對特定功能的測試。

5 結(jié)束語

為了減輕測試人員的工作壓力，提高測試的工作效率，有必要深入研究CTCS-2級車載ATP的自動測試方法。通過開發(fā)和實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證，證明該CTCS-2級車載ATP自動測試平臺結(jié)構(gòu)合理，原理正確，所編寫的應(yīng)答器腳本、軌道電路腳本和測試案例腳本也是正確的，能夠完成對車載ATP功能的自動測試，具有研究和應(yīng)用價值。

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

［2］蔣云，趙佳寶．自動化測試腳本自動生成技術(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入門經(jīng)典［M］．北京:清華大學(xué)出版社，2010．