TCL腳本語言在車載自動防護系統(tǒng)自動測試中的應(yīng)用＊

張友兵 張 波

（北京全路通信信號研究設(shè)計院有限公司列車自動控制研究所，100073，北京∥第一作者，助理工程師）

車載ATP（列車自動防護）系統(tǒng)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。在將車載ATP投入應(yīng)用之前，必須對其進行嚴(yán)格、完備的測試。

當(dāng)前，對車載ATP進行的測試是以人工為主的測試。由于需要人的參與和控制，這種方法效率低下，也無法克服回歸測試中重復(fù)操作、工作量大等問題，而且需要測試人員根據(jù)知識和經(jīng)驗判斷測試結(jié)果，因此測試結(jié)果的準(zhǔn)確性不能得到切實保證。

鑒于人工測試的諸多弊端，所以亟需開發(fā)針對車載ATP的自動測試。在自動測試中，必然要編寫測試腳本，利用測試腳本與車載ATP之間自動交互信息和自主判斷，完成對車載ATP的測試。

本文介紹了利用工具命令語言（Tool Command Language，簡為TCL）腳本語言編寫針對車載ATP的TCL腳本函數(shù)庫，并利用TCL腳本函數(shù)庫編寫車載ATP測試案例腳本的方法。最后，以“列車側(cè)線通過12號道岔”為例，介紹了根據(jù)測試案例編寫測試案例腳本的方法。

1 TCL語言簡介

TCL語言是一種命令腳本化語言。它是基于字符串的解釋型命令語言，是一種簡明、高效、可移植性好的編程語言，具有可擴展、支持重用、簡單易學(xué)等特點。TCL語言作為應(yīng)用的粘合劑，能夠?qū)⒑芏鄳?yīng)用程序緊密地集成在一起，并且每一條TCL語句都可以理解成命令參數(shù)形式［1-2］。TCL提供了標(biāo)準(zhǔn)語法，并實現(xiàn)了許多功能，利用TCL開發(fā)測試腳本方便而簡單［3-4］。

TCL功能很強大，經(jīng)常被用于快速原型開發(fā)、腳本編程、GUI和測試等方面。TCL和其他編程語言例如C不同，它是一種解釋語言而非編譯語言。TCL程序由一系列TCL命令組成，在運行時由TCL解釋器解釋運行。

雖然TCL是一種腳本語言，但是它的編程規(guī)則和C、C＋＋等常用語言很類似，容易上手。而且TCL腳本語言提供了許多TCL命令，這些命令為實現(xiàn)復(fù)雜多樣的功能提供了方便。TCL語言提供了解析器，無需開發(fā)人員再去開發(fā)新的解析器。基于TCL語言的以上特點，使用TCL腳本語言編寫測試腳本具有簡單、方便、功能強大等優(yōu)點。

2 車載ATP自動測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

車載ATP自動測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 車載ATP自動測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

測試腳本包括TCL腳本函數(shù)庫和測試案例腳本兩部分。根據(jù)測試案例的每一步操作，依次調(diào)用TCL腳本函數(shù)庫中與操作對應(yīng)的腳本函數(shù)，并為腳本函數(shù)輸入正確的參數(shù)，就可編寫出與測試案例對應(yīng)的測試案例腳本。

主引擎調(diào)用測試案例腳本，將腳本命令傳遞給正確的分引擎，分引擎通過測試接口將腳本命令發(fā)送給車載ATP，控制ATP執(zhí)行該腳本命令。同時，分引擎通過測試接口從車載ATP實時獲取信息，獲得車載ATP信息之后，分引擎通過主引擎將車載ATP信息傳遞給測試案例腳本。

從圖1可以看出，主引擎、分引擎和測試接口一起構(gòu)成了測試案例腳本與車載ATP交互信息的橋梁。正是通過測試腳本與車載ATP之間自動交互信息，測試案例腳本控制著車載ATP執(zhí)行各種操作和狀態(tài)轉(zhuǎn)換，并根據(jù)車載ATP的反饋信息判斷被測功能是否成功，最終實現(xiàn)對車載ATP的功能測試。

本文主要目的是介紹利用TCL腳本語言創(chuàng)建TCL腳本函數(shù)庫和編寫測試案例腳本，因此不對主引擎、分引擎、測試接口和車載ATP做深入介紹。

3 創(chuàng)建TCL腳本函數(shù)庫

為了降低編寫測試案例腳本的復(fù)雜度，減少維護腳本的工作量，提高編寫測試案例腳本的效率，很有必須將測試案例中針對某一個被測功能的所有腳本模塊化成一個固定的函數(shù)，所有這些函數(shù)構(gòu)成一個TCL腳本函數(shù)庫。如果一個測試案例需要測試車載ATP的某一項功能，只需調(diào)用TCL腳本函數(shù)庫中與被測功能對應(yīng)的TCL腳本函數(shù)。

下面舉例說明如何將測試腳本模塊化成功能單一的函數(shù)。

在CTCS－2級列控系統(tǒng)車載ATP的測試案例中，經(jīng)常需要判斷列車當(dāng)前的允許速度是否為期待的允許速度。判斷列車當(dāng)前允許速度的邏輯處理流程如圖2所示，判斷列車當(dāng)前允許速度的TCL腳本代碼如圖3所示，從圖3可以看出，如果用TCL腳本語言實現(xiàn)該函數(shù)，需要多句腳本語言才能實現(xiàn)該功能。因此，很有必要將所有用于判斷列車當(dāng)前允許速度的TCL腳本語言封裝成一個函數(shù)expect＿permitted＿speed。每次調(diào)用函數(shù)expect＿permitted＿speed的時候，只需輸入期待允許速度permitted＿speed和超時時間time＿out即可。

在CTCS－2級車載ATP測試案例中，還經(jīng)常需要判斷列車當(dāng)前運行等級、速度、加速度等信息，又需要對車載ATP執(zhí)行上電、激活駕駛臺、設(shè)置列車加速度等操作。無論是判斷車載ATP的各種狀態(tài)信息，還是對車載ATP執(zhí)行的各種操作，都具有單一的功能，可以將實現(xiàn)這些功能的TCL腳本封裝成函數(shù)，所有這些函數(shù)集合起來就構(gòu)成了TCL腳本函數(shù)庫。

如果需要測試車載ATP新的功能，或者對車載ATP執(zhí)行新的操作，只需在TCL腳本函數(shù)庫中添加新的函數(shù)即可。如果需要改變某一個車載ATP功能的測試方法，只需對TCL腳本函數(shù)庫中的對應(yīng)函數(shù)進行修改?？梢钥闯?，創(chuàng)建TCL腳本函數(shù)庫方便了測試案例腳本的修改，也能減少修改測試案例腳本所帶來的錯誤。

圖2 判斷列車當(dāng)前允許速度流程圖

圖3 判斷列車當(dāng)前允許速度的TCL腳本代碼

4 編寫測試案例腳本方法及舉例

根據(jù)測試案例編寫測試案例腳本時，在測試案例腳本開頭部分首先引用包含TCL腳本函數(shù)庫的文件，根據(jù)測試案例中每一步需要執(zhí)行的操作，依次調(diào)用TCL腳本函數(shù)庫中與該操作對應(yīng)的TCL腳本函數(shù)，根據(jù)實際情況為每一個被調(diào)用的TCL腳本函數(shù)輸入正確的參數(shù)，即可完成一個測試案例腳本的編寫。

下面根據(jù)一個真實的車載ATP測試案例，舉例說明該測試案例對應(yīng)的測試案例腳本。

表1是列車側(cè)線通過12號道岔的一個測試案例。測試案例的初始條件是列車停在新咸寧IIIG。列車運行路徑為從新咸寧IIIG正線發(fā)車，新烏龍泉車站側(cè)線通過，最高允許速度為300km／h，道岔彎股限速45km／h。

圖4為列車側(cè)線通過12號道岔的測試腳本。其中，“?！遍_頭的語句均為注釋語句。每一句TCL腳本語句都是由TCL腳本函數(shù)和輸入?yún)?shù)構(gòu)成，TCL腳本函數(shù)全部來自TCL腳本函數(shù)庫“ate.exp”。下面對這些TCL腳本函數(shù)做簡要說明。

set＿atp＿power：設(shè)置車載ATP上電或斷電。

set＿cabin：激活或關(guān)閉列車駕駛臺。

表1 列車側(cè)線通過12號道岔測試案例

圖4 列車側(cè)線通過12號道岔測試腳本

set＿cabin＿direction：設(shè)置列車方向手柄為前向或中立或后向。

set＿speed：設(shè)置列車實際運行速度為指定速度。

expect＿operational＿mode：判斷列車當(dāng)前處于何種運行模式。

expect＿position：判斷列車是否到達指定位置。

expect＿machine＿man＿control：判斷 DMI當(dāng)前顯示“機控”或“人控”。

expect＿target＿speed：判斷列車當(dāng)前的目標(biāo)速度是否等于指定速度。

expect＿permitted＿speed：判斷列車當(dāng)前的允許速度是否等于指定速度。

expect＿speed：判斷列車當(dāng)前實際速度是否等于指定速度。

press＿dmi＿button：按壓DMI上的啟動按鈕。

goto＿track＿position：設(shè)置列車初始位置。

5 結(jié)語

在CTCS－2級列控系統(tǒng)中，為了保證行車安全，在將車載ATP投入實際使用之前，必須對其進行嚴(yán)格測試。對車載ATP進行自動測試，不但可以降低測試人員的工作壓力，提高測試效率，而且能夠提高測試的準(zhǔn)確度，因此，很有必要研究和開發(fā)車載ATP的自動測試方法。在自動測試中，必然要運用到測試腳本。本文介紹了TCL腳本語言，并描述了利用TCL腳本語言編寫測試案例腳本的方法，并舉例說明了根據(jù)測試案例編寫測試案例腳本的方法。目前，CTCS－2級車載ATP自動測試平臺已經(jīng)開發(fā)完成，利用本文介紹的方法編寫的CTCS－2級車載ATP測試案例腳本進行實驗室測試和驗證，證明利用TCL腳本語言編寫測試腳本是方便高效的，本文介紹的方式是正確可行的，可以提高測試效率及測試結(jié)果準(zhǔn)確度，并減低測試人員工作壓力。

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

［2］趙利.基于TCL腳本的自動化測試工具的研究與實現(xiàn)［J］.信息化研究，2009，35（11）：28.

［3］魏玄，申敏.基于TCL腳本語言的AT指令自動化測試技術(shù)的研究［J］.重慶郵電大學(xué)學(xué)報，2008，20（5）：517.

［4］付文霞.腳本在面向?qū)ο髮崟r數(shù)據(jù)庫中的應(yīng)用研究［J］.科學(xué)技術(shù)與工程，2008，8（17）：5024.