城市轨道交通信号控制系统软件安全完整性自动化测试方法研究

陈 浩

（哈尔滨地铁集团运营分公司，黑龙江 哈尔滨 150000）

1 城市轨道交通信号系统的发展和应用状况

首个开始使用基于通信技术的列车自动控制系统的国家的加拿大，坐落于温哥华的天车是第一个，开始于20 世纪80年代，基于通信的列车控制系统英文缩写为CBTC，一经投入运营就取得良好的效果，这种系统能够对连续的列车进行控制，能够高精度定位，通过“目标距离”的确定，缩短列车间隔距离，并且它的电路是可以独立于轨道的，能够安全地进行信号控制的工作，这个工作由车载及轨道旁边的处理器作用就能够实现。从20 世纪开始，各个国家就开始注重CBTC 在其他方面的应用，尤其是在城市轨道交通建设上的应用。CBTC 具有许多的优点，这种设备是一种自动化程度较高的系统，轨道旁边安置的设备较少，能够安全可靠的进行列车的自动控制。

2 安全完整性等级

安全完整性与安全完整性等级为安全相关系统设计、研发与评估的重要凭据。安全完整性代表的是一个安全有关系统落实所规定安全功能对应的能力水平。安全完整性等级是通过定性方法去表示安全完整性的离散程度。结合安全功能的失效频次可以细化为4 个等级，其中等级越高提示对安全完整性提出的要求越高，而不同的等级对系统提出的技术要求也存在差异。若设定的等级过高，则与之相对应的技术条件就更具复杂性，成本也会相应增加。

3 安全完整性级别的设定

在设定安全完整性等级过程中，对系统风险分析过程体现出较高依赖性。站在系统安全生命周期的视域分析，结合系统风险下降的机理，解析系统初始风险与加入安全有关系统后期许实现的安全目标，进而设定安全有关系统的安全完整性等级。

4 软件安全完整性集成自动化测试平台

为保证各类检测均能再次应用，本文提出采用一种集成自动化测试方法建设自动化测试平台，其严格遵循软件规范化的研发进程，以各种测试为媒介，进而迎合被测软件对安全完整性提出的要求。

4.1 自动化测试集成环境架构

过往文献资料中体积的自动化检测方法大部分只是论述概念、解析内涵，但是针对业内自动化测试的达成及实施方法、检验功能的准确与否、通过怎样的途径能实现对各个子系统“安全完整性”检测等为主，均未涉及。基于此，笔者勾画了自动化测试集成环境整体架构的参照图（见图1）。

4.2 子模块功能

1） 情景库：其负责存管、维护不同检测情景与智能化脚本，进而为回归检测过程创造便利条件。应结合系统、子系统的运行需求定义情景，并依次为基础规划出具体用例，且利用文档将以上三者形成的关系以文字为载体记录下来，尽量维持被测用例的可追溯性与符合检测需求的覆盖审查条件。

2） 仿真引擎：其负责原始化软件层次集成主机输送、解读智能化检测脚本，并结合解析后的检测脚本，对各个子系统形成驱动作用并和函数相接，对应用周期形成良好的调控作用，促进其依照模拟时钟运行。

图1 自动化测试集成环境架构参照图

3） 软件层次集成主机：该主机是以LINUS 操作系统为基础开发的，并在现实自系统源代码支撑下编译处应用流程。ZC 与VOBC 子系统现实代码均被存储在主机内并和支持库衔接，被编译成为差异性的应用进程，彼此间能进行信息互动。环境模拟器的职责是拟化信号机、道岔等轨旁设备接口。在以太网模拟器的支撑下，不同进程之间的信息互通互通拥有了底层通用模块，且能拟化讯息传递延迟、通信终端设备等在实验室现实场景中难以进行检测的情况。

4） 司机操作界面：其功能是对外呈现出各类车辆的运转状态，常见的有现实转速、驾驶模式、预警等信息。也可以将其作为人工操作的界面，能对人工模式、步入自动模式等性质制止，情景库内的脚本触发能传递出指令。

5） ATS（列车自动监控） 仿真子系统：功能以对外提供运营时刻表为主，进而呈现出系统的整体运转状况、轨旁计轴设备占用状态、道岔范围等多种信息;同时详细录入与操作過程相关的信息，特殊情况下能进行回放查看。

6） 子系统仿真代理接口：其是获得安全软件内数据信息的重要“媒介”，能记录软件正常运行状态下的各类属性、变量信息、状态机的工况、代码实施渠道等。

4.3 列车自动防护子系统

集中控制系统的控制中心具有传输数据类型繁多与作业量大，故而在很大程度上会对传输精确度与安全性形成负面影响。为有效扭转以上状况，本平台上增设了列车自动防护（ATP） 子系统。但ATP 系统在应用过程中会增加控制系统的成本，故而在工程设计郭恒中需综合分析多种因素，以进一步保证投资行为的合理性。

5 结语

实践证明，自动化检测的合理导入，能协助软件测试人员明显减轻工作压力，提升效率，有益于保证测试完整性、覆盖率，有广袤的使用空间。