列控系统室内集成测试流程及方法的探讨

刘长波

（北京全路通信信号研究设计院有限公司，北京 100073）

随着中国列控系统总体技术方案的完善和在工程上的实施应用，列控系统成为我国铁路时速200 km以上客运专线的重要技术装备，是铁路技术体系和技术现代化装备的重要组成部分，是保证高速列车运行安全、可靠的核心技术之一。

目前，列车控制系统分为运用于200～250 km/h线路上的CTCS-2（以下简称C2）级列控系统和运用于300～350 km/h线路上的CTCS-3（以下简称C3）级列控系统，C3级系统兼容C2级系统。

C2级列控系统是基于轨道电路和应答器传输行车许可信息，列控中心根据调度命令、进路状态、线路参数实现对应答器和轨道电路的控制，车载ATP设备根据应答器和轨道电路信息实现对列车的控制。

C3级列控系统基于GSM-R无线通信实现车-地双向通信，无线闭塞中心（RBC）生成行车许可（MA），车载ATP设备根据RBC发送的MA实现对列车的控制。

由于C3/C2级列控系统产生的信息涉及行车安全，根据列控系统总体技术方案和质量管理控制流程要求，工程实施前必须测试验证。测试验证是保证成功实现列控系统集成的重要手段，测试验证分为室内集成测试和现场试验两部分，本文根据武广工程经验就室内集成测试做一些描述。

1 室内集成测试流程

集成测试[1]是在单元测试的基础上，将所有程序模块进行有序、递增的测试，检验程序单元或部件接口关系。系统测试[1]是将通过集成测试的软件，作为整个基于计算机系统的一个元素，与计算机硬件、外设、某些支持软件、数据和人员等其他系统元素结合在一起，在实际或模拟运行环境下，对计算机系统进行一系列测试。

本文描述的室内集成测试属于测试理论定义的系统测试范畴，目的是验证各子系统间通信接口、系统功能及列控工程配置数据的正确性。

根据武广客运专线工程经验，相关各子系统在其专项实验室完成测试，发布软件版本及产品版本说明（PVI），在C3系统集成实验室进行安装，然后进行系统接口、功能测试及系统交付测试（SDT）。

室内集成测试总流程如图1所示。

C3级列控系统室内集成测试分为3个阶段。

1）测试准备阶段： ①从C3级列控系统系统需求规范（SRS）提炼出精简后的必要功能实体即功能特征，由功能特征编制测试案例，旨在实现需求与案例对应的最小化。由测试案例组成测试序列，实现场景的测试（1个场景含1个或多个功能特征），形成系统需求和案例相对应的矩阵表，如图2所示。②根据子系统的PVI，安装软件及准备测试环境。

2）测试实施阶段： ①根据测试序列对C3级系统功能进行测试，形成测试报告和不一致问题报告（NCR），将NCR纳入Change管理，并通知各子系统修订NCR，由系统功能测试负责人根据回归测试情况确定是否关闭Change中对应的NCR。②根据系统功能测试后发布的软件，进行SDT测试，填写SDT记录表，每个RBC形成独立的测试报告和NCR，将NCR纳入Change管理，并通知各子系统修订NCR，由SDT测试负责人根据回归测试情况确定是否关闭Change中对应的NCR，SDT对每个RBC回归测试案例数不少于总测试案例的10%。

3）测试结果发布阶段：将测试报告和子系统软件归档，发布系统软件配置包。

2 室内集成测试环境

集成测试环境总体结构如图3所示，主要包括调度中心设备，临时限速服务器、联锁、列控中心、RBC、车载设备、轨旁设备和仿真系统设备，组成一个完整的客运专线列控系统。测试环境采用真假实物相结合的连接方式。

3 测试内容和方法

3.1 C2测试内容和方法

C2集成测试以列控中心测试为主，验证列控中心与联锁、CTC、集中监测、相邻列控中心、轨道电路、LEU、继电接口为辅的地面设备系统集成测试。测试内容包括：1）验证列控中心与外部系统通信接口功能；2）验证列控中心报文实施编码正确且报文内容与列控工程数据表一致；3）验证列控中心轨道电路编码逻辑正确；4）验证区间闭塞功能正确；5）验证区间信号点灯逻辑正确。

根据计算机软件测试理论，测试主要目的是尽可能发现系统中存在的错误，可以分为肯定测试[1]和否定测试[1][2]。因此，C2集成测试的目的是尽可能发现列控中心的逻辑功能和列控工程配置数据错误。所以对于报文内容和轨道电路编码测试，主要采用否定测试、白盒测试，旨在发现报文中每个变量的错误，核对每个变量是否与列控工程数据表相符，以及每个区段的编码是否与工程设计的码序表相符。列控中心其他功能主要采用肯定测试、黑盒测试，将列控中心作为一个独立的单元，通过外部模拟环境，向列控中心发送不同的输入条件，验证其是否满足系统需求。

轨道区段编码测试根据车站的复杂度，采用自动测试和人工测试相结合的方式进行。自动测试原理是通过外部仿真环境自动办理各种进路及组合进路（含列车进路、引导进路及列车进路与引导进路的组合进路），并模拟列车运行，同时记录列车位置及列控中心发送的轨道区段载频、低频、方向等信息，与工程设计的码序表比较后，形成表格，验证列控中心对轨道区段的编码符合工程设计。对于枢纽站等复杂车站主要采用人工核对轨道区段编码的方式进行测试。

由于临时限速服务器的实施应用，列控中心报文采用实时编码，人工测试覆盖全部报文的可能性变得更加不现实。对于列控报文的测试采用人工核对报文模板和自动化结合的方式，报文自动化测试原理与轨道区段编码自动化测试原理相似。

3.2 C3测试内容和方法

C3集成测试是在C2集成测试已保证列控中心、联锁、临时限速服务器接口及应答器报文正确的基础上，以RBC测试为主，验证车-地通信为辅，真正实现地面设备和车载设备的系统集成测试。测试内容包括：1）线路参数验证，含线路速度、坡度、分相区；2）行车许可验证，含FS MA和OS MA；3）取消进路和缩短行车许可验证（SMA）；4）RBC移交验证；5）C2-C3级间转换验证；6）调车区域验证（PSA）；7）临时限速功能验证（TSR）；8）灾害区域验证（ESA）。

C3/C2测试的区别在于C3集成测试以车载的反映实现对地面设备功能和数据的验证。下面对上述8种情况的测试方法进行简单描述。

线路参数验证：列车注册后，以恒速运行，测试员通过DMI记录线路速度、坡度变化点及分相区公里标，是否与列控工程数据表一致，从而验证RBC发送数据的正确性。

行车许可验证：分为区间FS MA测试和进路FS MA/OS MA测试。区间FS MA测试时提前占压前方闭塞分区，测试列车是否能停在信号牌前，并记录停车时距信号牌的距离和列车速度，逐段恢复前方占压区段，重复上述步骤，验证RBC发送MA长度的正确性。进路FS MA/OS MA测试时，联锁办理列车/引导进路，测试列车是否能停在出站信号机前，并记录停车时距出站信号机的距离和列车速度，验证RBC发送MA长度的正确性。

取消进路和缩短行车许可验证：分为延时缩短行车许可和非延时缩短行车许可。列车以FS模式运行，接近车站时，取消进路，进路延时解锁，RBC发送SMA，列车停在进站信号机前；列车未接近车站时，取消进路，进路立即解锁，RBC发送SMA，列车停在进站信号机前。

RBC移交验证：分移交边界信号开放和未开放两种情况。当列车通过RBC切换预告应答器时，通过Igsmr监测设备验证ATP呼叫的接收RBC是否正确；当列车通过RBC边界后，通过Igsmr监测设备验证ATP是否与移交RBC正常断开连接。

C3-C2级间转换验证：列车从站内以C2等级发车，列车在区间转为C3等级，验证出站口应答器中RBC电话号码及RBC发送的级间转换命令正确。

调车区域验证：列车以FS模式进站停车，选择调车模式，RBC允许进入调车模式，如退出调试模式后，应重新与RBC建立连接，联锁办理发车进路，ATP应获得FS MA；如以调车模式发车，经过出站口应答器后，将实施紧急制动。当列车位于区间时，选择调车模式，RBC应拒绝进入调车模式，验证RBC中调车区域数据配置正确。

灾害区域验证：模拟灾害发生，RBC向接近灾害区的列车发送CEM，向处于灾害区的列车发送UEM，验证RBC中灾害区域数据配置正确。

临时限速功能验证：通过CTC设置临时限速，在DMI下记录车载执行限速的位置是否与限速命令中的位置一致，从而验证RBC发送的临时限速信息包正确。

3.3 SDT测试实例应用

武广客运专线全长1 068 km，全线设15个客运站，3个越行站。武广线C3级列控系统，作为运营速度350 km/h高速动车组的主用列控系统，C2级作为350 km/h高速动车组降级备用系统，并满足200 km/h及以上本线动车组和跨线动车组混合运行的要求。

武广全线设置9套RBC、18套联锁、73套TCC（其中：车站TCC 18套，中继站TCC 53套，线路所TCC 2套）、临时限速服务器4套，5 200台应答器，大型复杂站场及枢纽站有武汉、岳阳东、长沙南、衡阳东、广州南等。RBC管辖范围如图4所示。

武广线RBC移交采用对称式切换，相邻RBC不通信。中继站列控中心将其管辖范围内的区间区段状态发送给车站列控中心，由车站列控中心汇总后发送给联锁，联锁系统将区间区段状态、进路信息综合后发送给RBC，数据流如图5所示。

所以，武广线SDT测试以RBC为单位，按照线路级的方式进行。

现以RBC4为例，对SDT测试进行分析说明。RBC4包括长沙南、株洲西2套联锁，9套列控中心（车站TCC 2套，中继站TCC 5套，线路所TCC 2套），RBC分界区下行线为K1558+035至K1692+515，上行线为K1557+983至 K1692+565，如图6所示。

RBC4 SDT测试项应包括的案例数如表1所示。

RBC4共进行9轮SDT测试，每轮SDT测试前必须对子系统版本进行记录，记录如表2所示。

每轮SDT测试通过/失败案例数的统计如表3所示。

表1 RBC4 SDT项目及对应的案例数

表3 SDT测试结果统计

RBC4的SDT测试发现的问题归纳如下几类。

1）RBC类

* RBC移交区数据配置错误问题。

* 误发UEM问题。

2）联锁类

* 与RBC接口SA-ID错误问题。

* 联锁数据配置错误问题。

3）列控中心类

* 与联锁接口码位错误问题。

* 轨道电路发码错误，信号降级错误问题。

4）车载类

* D区显示问题。

* ATP CU故障问题。

5）临时限速服务器类

* 与RBC通信中断问题。

* 数据配置错误问题。

综上分析，室内SDT测试将对RBC、列控中心、临时限速服务器、联锁等设备的功能、系统工程配置数据、应答器报文、车-地通信以及车载设备功能均进行全面、完整的测试，为后期工程实施奠定基础。

4 结束语

列控系统中的工程配置数据是控制行车安全的基础信息，其正确性至关重要。室内集成测试是保证列控系统的工程配置数据正确性的一个重要手段，本文结合武广客运专线，对列控系统室内集成测试流程、内容及方法进行研究，提出C2集成测试内容和自动化测试手段及C3的SDT测试内容和方法，并在武广客运专线工程上进行了成功运用，为武广客运专线的顺利开通提供了保障。

[1]谭征．软件工程与管理[M]． 北京：清华大学出版社，2005.

[2]科技运函[2008]34号 CTCS-3级列控系统总体技术方案[S].

[3]铁道部科技运[2008]151号 客运专线列控系统临时限速技术规范（V1.0）[S].

[4]科技运[2008]144号 CTCS-3级列控系统应答器应用原则（V1.0）[S].

[5]傅世善．信号基础知识讲座（第八讲）—列控系统的应用等级[J]．铁路通信信号工程技术，2010，7（6）：78-79.