铁路信号计算机联锁系统自动测试研究

【摘要】：本文以下内容将铁路信号计算机联锁系统自动测试研究进行分析和探讨，以供参考。

【关键词】：铁路信号；计算机；联锁系统；自动测试

中图分类号：X731 文献标识码： A

1、前言

随着科学技术的飞速发展，计算机联锁系统己经取代了电气集中联锁系统，

成为将来车站联锁系统的主要发展方向，其是保障铁路车站列车或机车作业安全的关键软件，而高效、充分的测试对于保证其安全性具有举足轻重的作用。故对其研究具有非常重要的意义，本文以下内容将铁路信号计算机联锁系统自动测试研究进行分析和探讨，以供参考。

2、铁路信号计算机联锁系统概述

现代的铁路信号系统主要是以计算机控制、PLC（可编程逻辑控制器）及网络通信等先进技术为手段，以轨道、道岔和信号机作为室外三大基础设备，通过联锁软件来实现铁路联锁规则，进一步确保铁路行车安全的系统。所谓联锁规则是指采用特定的技术方法，使动力转辙机（道岔）、轨道电路（进路）和色灯信号机（信号）符合一定的约束条件而构建的相互制约关系。该定义主要有两层含义：一层通过制定一系列的联锁关系来约束道岔、信号及轨道的关系来保证车站行车安全；另一层是实现联锁规则必须以技术作为手段。在计算机联锁系统中，主要通过特定的控制设备来控制道岔，信号和轨道并通过它监测设备对象。

计算机联锁系统利用计算机对车站作业人员的操作命令及现场表示的信息进行逻辑运算，从而实现对轨道、信号机及道岔等进行集中控制，使其达到相互制约的车站联锁设备，即计算机集中联锁。它是一种由计算机及其它一些电子、电磁器件组成的具有故障一安全性能的实时控制系统。计算机联锁的操作方法与电气集中联锁相似，由于它实现了从有接点到无接点的变革，操作人员办理进路时，只需先按进路始端按钮，再按进路终端按钮即可完成。此时计算机就执行操作输入程序和联锁处理程序。根据输入的按钮代码，从进路矩阵中找出相应的进路，然后检查是否符合选路条件，只有完全满足选路条件后，程序才能转入选路部分。之后，先检查对应道岔是否在规定位置，再将需要变换位置的道岔转换位置，接着锁闭进路。

3、自动测试系统所采用的测试方法

目前，测试最常用的三种方法分别是白盒测试、黑盒测试、灰盒测试。白盒测试又称结构测试。它是知道产品内部工作过程，可通过测试来检测产品内部动作是否按照规格说明书的规定正常进行，按照程序内部的结构测试程序，检验程序中的每条通路是否都有能按预定要求正确工作，而不顾它的功能，白盒测试的主要方法有逻辑驱动、基路测试等，主要用于软件验证。白盒法全面了解程序内部逻辑结构、对所有逻辑路径进行测试。它是路径测试。在使用这一方案时，测试者必须检查程序的内部结构，从检查程序的逻辑着手，得出测试数据。贯穿程序的独立路径数是天文数字。但即使每条路径都测试了仍然可能有错误。第一，穷举路径测试决不能查出程序违反了设计规范，即程序本身是个错误的程序。第二，穷举路径测试不可能查出程序中因遗漏路径而出错。第三，穷举路径测试可能发现不了一些与数据相关的错误。

黑盒测试又称功能测试〔川。该方法把被测程序当作一个打不开的黑盒子，无法知道其内部构造。测试者只知道该程序输入与输出之间的关系，在程序接口进行测试，它只检查程序功能是否按照需求规格说明书的规定正常使用，程序是否能适当地接收输入数据而产生正确的输出信息，并且保持外部信息（如数据库或文件）的完整性。该方法主要有等价类划分、边值分析、因果图、错误推测等，主要用于软件确认测试。黑盒法着眼于程序外部结构、不考虑内部逻辑结构、针对软件界面和软件功能进行测试。黑盒法是穷举输入测试，只有把所有可能的输入都作为测试情况使用，才能以这种方法查出程序中所有的错误。实际上测试情况有无穷多个，人们不仅要测试所有合法的输入，而且还要对那些不合法但是可能的输入进行测试。

灰盒测试，也称作灰盒分析，是基于对程序内部细节有限认知上的软件调试方法。灰盒测试结合了白盒测试与黑盒测试的要素。它考虑了用户端、特定的系统知识和操作环境。它在系统组件的协同性环境中评价应用软件的设计。它不仅关注输出对于输入的正确性，同时也关注内部表现，但这种关注不象白盒那样详细、完整，只是通过一些表征性的现象、事件、标志来判断内部的运行状态，有时候输出是正确的，但内部其实己经错误了，这种情况非常多，如果每次都通过白盒测试来操作，效率会很低，因此需要采取这样的一种灰盒的方法。

灰盒测试由方法和工具组成，这些方法和工具取材于应用程序的内部知识和与之交互的环境，能够用于黑盒测试以增强测试效率、错误发现和错误分析的效率。该自动测试系统主要负责对HJ04A联锁系统的联锁运算层中的上位机联锁软件和复核驱动层中的下位机软件进行联合测试，作为一位测试者我们无法了解联锁软件的内部程序，可用的只有运行程序及相关通讯协议，无法知道程序内部的结构。而对于下位机PLC程序来说，因为我们要对铁路设备状态进行回测与模拟以及模拟行车需要涉及到具体的设备信息，所以我们必须要知道其内部程序结构，为此我们选择将黑盒测试和白盒测试进行结合的方式即灰盒测试。

4、结尾

有以上分析可知，研究计算机联锁软件自动测试是一项极有意义的工作，可以促使联锁试验面向规范化、程序化、简单化，从而提高工作效率、缩短试验时间，并能消除因联锁试验失误带来的事故隐患。

【参考文献】

[1]《智能容错技术及应用》王仲生等，国防工业出版社

[2] 《车站信号控制系统》赵志熙等，中国铁道出版社

[3] 《自动测试系统一硬件及软件技术》秦红磊等，高等教育出版社