列控系統室內集成測試流程及方法的探討

劉長波

（北京全路通信信號研究設計院有限公司，北京 100073）

隨著中國列控系統總體技術方案的完善和在工程上的實施應用，列控系統成為我國鐵路時速200 km以上客運專線的重要技術裝備，是鐵路技術體系和技術現代化裝備的重要組成部分，是保證高速列車運行安全、可靠的核心技術之一。

目前，列車控制系統分為運用于200～250 km/h線路上的CTCS-2（以下簡稱C2）級列控系統和運用于300～350 km/h線路上的CTCS-3（以下簡稱C3）級列控系統，C3級系統兼容C2級系統。

C2級列控系統是基于軌道電路和應答器傳輸行車許可信息，列控中心根據調度命令、進路狀態、線路參數實現對應答器和軌道電路的控制，車載ATP設備根據應答器和軌道電路信息實現對列車的控制。

C3級列控系統基于GSM-R無線通信實現車-地雙向通信，無線閉塞中心（RBC）生成行車許可（MA），車載ATP設備根據RBC發送的MA實現對列車的控制。

由于C3/C2級列控系統產生的信息涉及行車安全，根據列控系統總體技術方案和質量管理控制流程要求，工程實施前必須測試驗證。測試驗證是保證成功實現列控系統集成的重要手段，測試驗證分為室內集成測試和現場試驗兩部分，本文根據武廣工程經驗就室內集成測試做一些描述。

1 室內集成測試流程

集成測試[1]是在單元測試的基礎上，將所有程序模塊進行有序、遞增的測試，檢驗程序單元或部件接口關系。系統測試[1]是將通過集成測試的軟件，作為整個基于計算機系統的一個元素，與計算機硬件、外設、某些支持軟件、數據和人員等其他系統元素結合在一起，在實際或模擬運行環境下，對計算機系統進行一系列測試。

本文描述的室內集成測試屬于測試理論定義的系統測試范疇，目的是驗證各子系統間通信接口、系統功能及列控工程配置數據的正確性。

根據武廣客運專線工程經驗，相關各子系統在其專項實驗室完成測試，發布軟件版本及產品版本說明（PVI），在C3系統集成實驗室進行安裝，然后進行系統接口、功能測試及系統交付測試（SDT）。

室內集成測試總流程如圖1所示。

C3級列控系統室內集成測試分為3個階段。

1）測試準備階段： ①從C3級列控系統系統需求規范（SRS）提煉出精簡后的必要功能實體即功能特征，由功能特征編制測試案例，旨在實現需求與案例對應的最小化。由測試案例組成測試序列，實現場景的測試（1個場景含1個或多個功能特征），形成系統需求和案例相對應的矩陣表，如圖2所示。②根據子系統的PVI，安裝軟件及準備測試環境。

2）測試實施階段： ①根據測試序列對C3級系統功能進行測試，形成測試報告和不一致問題報告（NCR），將NCR納入Change管理，并通知各子系統修訂NCR，由系統功能測試負責人根據回歸測試情況確定是否關閉Change中對應的NCR。②根據系統功能測試后發布的軟件，進行SDT測試，填寫SDT記錄表，每個RBC形成獨立的測試報告和NCR，將NCR納入Change管理，并通知各子系統修訂NCR，由SDT測試負責人根據回歸測試情況確定是否關閉Change中對應的NCR，SDT對每個RBC回歸測試案例數不少于總測試案例的10%。

3）測試結果發布階段：將測試報告和子系統軟件歸檔，發布系統軟件配置包。

2 室內集成測試環境

集成測試環境總體結構如圖3所示，主要包括調度中心設備，臨時限速服務器、聯鎖、列控中心、RBC、車載設備、軌旁設備和仿真系統設備，組成一個完整的客運專線列控系統。測試環境采用真假實物相結合的連接方式。

3 測試內容和方法

3.1 C2測試內容和方法

C2集成測試以列控中心測試為主，驗證列控中心與聯鎖、CTC、集中監測、相鄰列控中心、軌道電路、LEU、繼電接口為輔的地面設備系統集成測試。測試內容包括：1）驗證列控中心與外部系統通信接口功能；2）驗證列控中心報文實施編碼正確且報文內容與列控工程數據表一致；3）驗證列控中心軌道電路編碼邏輯正確；4）驗證區間閉塞功能正確；5）驗證區間信號點燈邏輯正確。

根據計算機軟件測試理論，測試主要目的是盡可能發現系統中存在的錯誤，可以分為肯定測試[1]和否定測試[1][2]。因此，C2集成測試的目的是盡可能發現列控中心的邏輯功能和列控工程配置數據錯誤。所以對于報文內容和軌道電路編碼測試，主要采用否定測試、白盒測試，旨在發現報文中每個變量的錯誤，核對每個變量是否與列控工程數據表相符，以及每個區段的編碼是否與工程設計的碼序表相符。列控中心其他功能主要采用肯定測試、黑盒測試，將列控中心作為一個獨立的單元，通過外部模擬環境，向列控中心發送不同的輸入條件，驗證其是否滿足系統需求。

軌道區段編碼測試根據車站的復雜度，采用自動測試和人工測試相結合的方式進行。自動測試原理是通過外部仿真環境自動辦理各種進路及組合進路（含列車進路、引導進路及列車進路與引導進路的組合進路），并模擬列車運行，同時記錄列車位置及列控中心發送的軌道區段載頻、低頻、方向等信息，與工程設計的碼序表比較后，形成表格，驗證列控中心對軌道區段的編碼符合工程設計。對于樞紐站等復雜車站主要采用人工核對軌道區段編碼的方式進行測試。

由于臨時限速服務器的實施應用，列控中心報文采用實時編碼，人工測試覆蓋全部報文的可能性變得更加不現實。對于列控報文的測試采用人工核對報文模板和自動化結合的方式，報文自動化測試原理與軌道區段編碼自動化測試原理相似。

3.2 C3測試內容和方法

C3集成測試是在C2集成測試已保證列控中心、聯鎖、臨時限速服務器接口及應答器報文正確的基礎上，以RBC測試為主，驗證車-地通信為輔，真正實現地面設備和車載設備的系統集成測試。測試內容包括：1）線路參數驗證，含線路速度、坡度、分相區；2）行車許可驗證，含FS MA和OS MA；3）取消進路和縮短行車許可驗證（SMA）；4）RBC移交驗證；5）C2-C3級間轉換驗證；6）調車區域驗證（PSA）；7）臨時限速功能驗證（TSR）；8）災害區域驗證（ESA）。

C3/C2測試的區別在于C3集成測試以車載的反映實現對地面設備功能和數據的驗證。下面對上述8種情況的測試方法進行簡單描述。

線路參數驗證：列車注冊后，以恒速運行，測試員通過DMI記錄線路速度、坡度變化點及分相區公里標，是否與列控工程數據表一致，從而驗證RBC發送數據的正確性。

行車許可驗證：分為區間FS MA測試和進路FS MA/OS MA測試。區間FS MA測試時提前占壓前方閉塞分區，測試列車是否能停在信號牌前，并記錄停車時距信號牌的距離和列車速度，逐段恢復前方占壓區段，重復上述步驟，驗證RBC發送MA長度的正確性。進路FS MA/OS MA測試時，聯鎖辦理列車/引導進路，測試列車是否能停在出站信號機前，并記錄停車時距出站信號機的距離和列車速度，驗證RBC發送MA長度的正確性。

取消進路和縮短行車許可驗證：分為延時縮短行車許可和非延時縮短行車許可。列車以FS模式運行，接近車站時，取消進路，進路延時解鎖，RBC發送SMA，列車停在進站信號機前；列車未接近車站時，取消進路，進路立即解鎖，RBC發送SMA，列車停在進站信號機前。

RBC移交驗證：分移交邊界信號開放和未開放兩種情況。當列車通過RBC切換預告應答器時，通過Igsmr監測設備驗證ATP呼叫的接收RBC是否正確；當列車通過RBC邊界后，通過Igsmr監測設備驗證ATP是否與移交RBC正常斷開連接。

C3-C2級間轉換驗證：列車從站內以C2等級發車，列車在區間轉為C3等級，驗證出站口應答器中RBC電話號碼及RBC發送的級間轉換命令正確。

調車區域驗證：列車以FS模式進站停車，選擇調車模式，RBC允許進入調車模式，如退出調試模式后，應重新與RBC建立連接，聯鎖辦理發車進路，ATP應獲得FS MA；如以調車模式發車，經過出站口應答器后，將實施緊急制動。當列車位于區間時，選擇調車模式，RBC應拒絕進入調車模式，驗證RBC中調車區域數據配置正確。

災害區域驗證：模擬災害發生，RBC向接近災害區的列車發送CEM，向處于災害區的列車發送UEM，驗證RBC中災害區域數據配置正確。

臨時限速功能驗證：通過CTC設置臨時限速，在DMI下記錄車載執行限速的位置是否與限速命令中的位置一致，從而驗證RBC發送的臨時限速信息包正確。

3.3 SDT測試實例應用

武廣客運專線全長1 068 km，全線設15個客運站，3個越行站。武廣線C3級列控系統，作為運營速度350 km/h高速動車組的主用列控系統，C2級作為350 km/h高速動車組降級備用系統，并滿足200 km/h及以上本線動車組和跨線動車組混合運行的要求。

武廣全線設置9套RBC、18套聯鎖、73套TCC（其中：車站TCC 18套，中繼站TCC 53套，線路所TCC 2套）、臨時限速服務器4套，5 200臺應答器，大型復雜站場及樞紐站有武漢、岳陽東、長沙南、衡陽東、廣州南等。RBC管轄范圍如圖4所示。

武廣線RBC移交采用對稱式切換，相鄰RBC不通信。中繼站列控中心將其管轄范圍內的區間區段狀態發送給車站列控中心，由車站列控中心匯總后發送給聯鎖，聯鎖系統將區間區段狀態、進路信息綜合后發送給RBC，數據流如圖5所示。

所以，武廣線SDT測試以RBC為單位，按照線路級的方式進行。

現以RBC4為例，對SDT測試進行分析說明。RBC4包括長沙南、株洲西2套聯鎖，9套列控中心（車站TCC 2套，中繼站TCC 5套，線路所TCC 2套），RBC分界區下行線為K1558+035至K1692+515，上行線為K1557+983至 K1692+565，如圖6所示。

RBC4 SDT測試項應包括的案例數如表1所示。

RBC4共進行9輪SDT測試，每輪SDT測試前必須對子系統版本進行記錄，記錄如表2所示。

每輪SDT測試通過/失敗案例數的統計如表3所示。

表1 RBC4 SDT項目及對應的案例數

表3 SDT測試結果統計

RBC4的SDT測試發現的問題歸納如下幾類。

1）RBC類

* RBC移交區數據配置錯誤問題。

* 誤發UEM問題。

2）聯鎖類

* 與RBC接口SA-ID錯誤問題。

* 聯鎖數據配置錯誤問題。

3）列控中心類

* 與聯鎖接口碼位錯誤問題。

* 軌道電路發碼錯誤，信號降級錯誤問題。

4）車載類

* D區顯示問題。

* ATP CU故障問題。

5）臨時限速服務器類

* 與RBC通信中斷問題。

* 數據配置錯誤問題。

綜上分析，室內SDT測試將對RBC、列控中心、臨時限速服務器、聯鎖等設備的功能、系統工程配置數據、應答器報文、車-地通信以及車載設備功能均進行全面、完整的測試，為后期工程實施奠定基礎。

4 結束語

列控系統中的工程配置數據是控制行車安全的基礎信息，其正確性至關重要。室內集成測試是保證列控系統的工程配置數據正確性的一個重要手段，本文結合武廣客運專線，對列控系統室內集成測試流程、內容及方法進行研究，提出C2集成測試內容和自動化測試手段及C3的SDT測試內容和方法，并在武廣客運專線工程上進行了成功運用，為武廣客運專線的順利開通提供了保障。

[1]譚征．軟件工程與管理[M]． 北京：清華大學出版社，2005.

[2]科技運函[2008]34號 CTCS-3級列控系統總體技術方案[S].

[3]鐵道部科技運[2008]151號 客運專線列控系統臨時限速技術規范（V1.0）[S].

[4]科技運[2008]144號 CTCS-3級列控系統應答器應用原則（V1.0）[S].

[5]傅世善．信號基礎知識講座（第八講）—列控系統的應用等級[J]．鐵路通信信號工程技術，2010，7（6）：78-79.