基于数据驱动的车载运行控制系统的测试系统及方法

专利名称：基于数据驱动的车载运行控制系统的测试系统及方法
技术领域：
本发明涉及轨道交通信号系统测试技术领域，涉及一种基于数据驱动的车载运行 控制系统测试方法及系统，特别涉及一种可对轨道交通车载运行控制系统实施互联互通测 试、功能测试和性能测试的通用的测试方法及系统。
背景技术：
随着中国轨道交通系统的迅猛发展，列车运行速度越来越高，列车发车间隔越来 越密。轨道交通系统的高速和高密度特点，对保障列车行车安全也提出了更高的要求。列 车运行控制系统是轨道交通系统中用于保障列车行车安全的重要设备。列车运行控制系统 通过实时检测列车实际位置和线路状态，综合各种因素实时计算列车最大安全运行速度， 并实时监督列车实际运行速度，实施超速防护，从而保证列车在安全的速度和安全的行车 间隔下运行。列车运行控制系统一般由控制中心设备、地面信号设备、地车信息传输设备、 车载运行控制系统等组成。其中，车载运行控制系统装备在列车上，直接检测列车的状态并 可直接输出制动干预列车运行，是实施超速防护功能的关键环节，在整个列车运行控制系 统中至关重要。另外，轨道交通系统作为大容量公共交通系统，系统故障往往会引起重大的 生命、财产损失。因此，轨道交通系统属于安全苛求系统。现代的系统安全理念要求将安全技术和意识贯穿于整个系统的设计、开发、测试 和运用维护过程中，也就是在整个安全生命周期中考虑系统安全问题。目前，我国轨道交通 运行控制系统的发展呈现出标准化和体系化的特点，制定了一系列标准规范，用于指导和 约束列车运行系统的设计与开发，有效地保障了系统的安全性。但是，针对系统的功能测试 和安全测试仍主要依赖于设备生产厂商自身的出厂测试。设备生产厂商的测试多基于自身 的设计文件，不同厂商的测试方法和手段可能有所区别，无法保证测试的全面性。另外，设 备生产厂商可能会对系统标准和用户需求的少数条款存在误解，或者出于利益考虑隐瞒部 分测试结果，也无法彻底保证测试的权威性。因此，仅依靠设备生产厂商非标准化的测试， 系统运用存在安全隐患。建立标准化的测试方法，是解决测试全面性和权威性的有效手段。另一方面，某些轨道交通系统的运营方希望建立一个开放的、标准化的轨道交通 系统。也就是说，只要满足运营方所制定的标准的列车运行控制系统设备，即可在轨道交通 系统中装备使用；不同厂商之间的同类设备可以互相替换，而不是必须整体采用某一厂商 的整个系统。开放的、标准化的系统可以打破垄断，引入竞争，降低系统造价和维护成本，有 利于整个轨道交通的健康发展。但同时也对列车运行控制系统提出了互联互通的要求，也 就是说，不同厂商的设备之间应具备互相交换信息和使用所交换信息的能力，互相配合完 成整体系统功能，具备互操作性。建立标准化的系统测试方法，对系统开展标准化测试，不 仅可以避免过多的厂商之间交叉测试，减少测试次数，而且具有测试权威性，有利于解决不 同厂商之间的争议，促进轨道交通系统的标准化进程。另外，对测试方法往往还包括可配置和可灵活变更等要求，如可迅速完成接口适 配，对不同被测系统进行测试；当系统需求和设计发生变更时，能迅速生成相关测试案例，快速执行测试。采用数据驱动的方法建立标准化系统测试方法，可以根据被测系统的特点， 对测试方法进行配置，快速完成和被测系统之间的接口适配。根据系统测试需求，快速配置 测试案例和测试序列，进行系统测试。

发明内容
(一)要解决的技术问题本发明的目的是针对现有技术的不足，提出一种基于数据驱动的轨道交通车载运 行控制系统测试方法及系统，从而可以方便地针对不同类型的车载运行控制系统进行测 试，并根据不同的测试需求灵活配置测试案例和测试序列，对系统进行完备测试提供基础 测试环境和技术手段。( 二 )技术方案为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于数据驱动的车载运行控制系统的测 试系统，包括测试管理模块、测试执行模块、测试接口适配模块和测试分析评估模块；其中，所述测试管理模块用于生成测试数据；所述测试执行模块用于执行所述测试数据，并将测试结果发送给所述测试分析评 估模块；所述测试接口适配模块用于根据被测车载设备的接口特性执行所述测试系统与 被测车载设备的信息交互；所述测试分析评估模块用于对所述测试数据执行结果进行记录、处理和评估，生 成测试报告。其中所述测试管理模块包括测试案例库及编辑子模块、测试序列生成子模块、 测试场景数据管理器和测试场景控制器；其中，所述测试案例库及编辑子模块用于存储测试案例，并提供用于编辑所述测试案例 的人机交互界面；所述测试序列生成子模块用于将测试案例库中的测试案例串接成可运行的测试 序列；所述测试场景数据管理器用于存储所述可运行的测试序列的线路数据和列车参 数，并根据来自所述测试场景控制器的读取命令向测试场景控制器提供指定的线路数据和 列车参数；所述测试场景控制器用于从所述测试序列生成子模块读入用于测试的测试序列， 从所述测试场景数据管理器读入指定的线路数据和列车参数，并将所述线路数据和列车参 数融合到所述测试序列中，以形成测试所需的测试数据。其中所述测试执行模块包括列车动力学仿真器、速度信息仿真器、列车接口仿 真器、应答器/信标数据仿真器、轨道电路信号仿真器和地面设备仿真器；所述列车动力学仿真器用于对列车动力学特性进行分析，以模拟列车运行时的速 度和位置变化过程；所述速度信息仿真器用于向被测车载设备的速度接口发送速度相关信息，所述速 度相关信息包括配置信息和实时速度信息；所述列车接口仿真器用于对列车状态进行模拟；
所述应答器/信标数据仿真器用于向被测车载设备发送应答器/信标数据；所述轨道电路信号仿真器用于向被测车载设备发送轨道电路信息；所述地面设备仿真器用于向被测车载设备发送无线数据。其中所述测试接口适配模块包括速度脉冲接口适配器、雷达测速接口适配器、 列车接口适配器、应答器/信标信号生成器、轨道电路信号发码器和无线信息接口适配器；所述速度脉冲接口适配器用于根据被测车载设备的测速单元的接口特性，将速度 相关信息转化为具备特定电气特性和物理特性的速度脉冲信号并发送给被测车载设备，所 述速度相关信息包括配置信息和实时速度信息，所述测速单元用于测量所述被测车载设备 的运行速度；所述雷达测速接口适配器用于根据被测车载设备的测速单元的接口特性，完成将 所述速度相关信息转化为具备特定电气特性和物理特性的串行信息，并发送给被测车载设 备；所述列车接口适配器用于根据被测车载设备与列车之间的接口特性，将来自所述 列车接口仿真器的列车状态信息转化为具备特定电气特性和物理特性的电信号并发送给 被测车载设备，同时接收来自被测车载设备的列车控制指令，并发送给列车接口仿真器；所述应答器/信标信号生成器用于根据被测车载设备的应答器/信标信息传输模 块的接口特性，将来自所述应答器/信标数据仿真器的测试数据转化为具备特定电气特性 和物理特性的电信号，并发送给被测车载设备；所述轨道电路信号发码器用于根据被测车载设备的轨道电路读取器的接口特性， 将来自轨道电路信号仿真器的测试数据转化为具备特定电气特性和物理特性的电信号，并 发送给被测车载设备；所述无线信息接口适配器用于根据被测车载设备的无线数据传输模块的接口特 性，将来自地面设备仿真器的测试数据转化为具备特定电气特性和物理特性的电信号，并 发送给被测车载设备。其中所述测试接口适配模块还包括记录数据下载器，用于从被测车载设备下载 测试过程中被测车载设备所记录的列车运行数据，并发送给测试分析评估模块。其中所述地面设备仿真器为多个。本发明还提供了一种基于上述测试系统对车载运行控制系统进行测试的方法，所 述被测车载设备为车载运行控制系统，包括以下步骤A、所述测试管理模块根据测试案例生成测试序列，然后根据所述测试序列生成测 试数据；B、所述测试执行模块执行所述测试数据，并将测试结果发送给所述测试分析评估 模块；C、所述测试分析评估模块对所述测试数据执行结果进行记录、处理和评估，生成 测试报告；在测试过程中，通过所述测试接口适配模块根据被测车载设备的接口特性执行所 述测试系统与被测车载设备的信息交互。其中，所述测试分析评估模块从测试序列中提取出测试过程的期望运行结果，并 将其与所述测试数据执行结果进行比对，统计测试通过的测试案例和测试失败的测试案例，得出测试报告。(三)有益效果(1)测试方法通用性好基于数据驱动的轨道交通车载运行控制系统测试系统，其设计和实现均采用面向 数据的方式。整个测试过程中，分为测试准备、测试执行和测试结果分析三个阶段，测试系 统在每个阶段中均只以测试数据为核心关注点，整个测试过程中无需关注被测车载设备的 内部逻辑流程，也无需模拟车载设备外围环境的逻辑功能。因此，测试系统的设计和实现具 有良好的通用性，可用于不同轨道交通车载运行控制系统的测试。(2)测试系统测试接口标准，适配性强基于数据驱动的轨道交通车载运行控制系统测试系统，其与被测车载设备之间的 接口适配均采用标准接口。被测车载设备与外部环境的接口可以有不同的接口界面，有些 接口界面属于系统内部接口，不同厂商有不同的设计实现方法。测试系统在和被测车载设 备进行互联时，均通过有标准定义的车载设备接口界面完成。因此，在对不同类型的车载运 行控制系统进行测试时，无需对测试系统的接口做过多改动，即可对被测车载设备进行测 试ο另外，在对被测车载设备进行测试时，被测车载设备无需额外提供测试口，仅通过 被测车载设备已有的功能性接口即可进行测试，测试方便灵活。(3)测试系统自动化程度高基于数据驱动的轨道交通车载运行控制系统测试系统，其各个组成模块均采用计 算机软硬件功能自动完成，包括自动执行、自动记录、自动分析，减少测试人员的工作量， 有利于开展回归性测试和重复测试，测试效率高。(4)测试方法测试效率高基于数据驱动的轨道交通车载运行控制系统测试方法，当对不同厂商设备进行互 联互通测试时，无需采用对每两个厂商的设备交叉测试的方式，可直接用标准的通用测试 方法对各个厂商设备进行一致性测试。尤其是当参测厂商较多时，采用标准的通用测试方 法进行测试，可大幅度减少测试次数，测试效率高。


图1为本发明基于数据驱动的轨道交通车载运行控制系统测试系统的结构图；图2为本发明基于数据驱动的轨道交通车载运行控制系统测试系统的实施例1的 结构图；图3为本发明基于数据驱动的轨道交通车载运行控制系统测试系统的实施例2的 结构图；图4为本发明实施例的方法流程图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步的说明。本发明基于数据驱动的轨道交通车载运行控制系统测试方法，采用面向测试数据 处理的方法构建测试系统的基础模块，采用标准的功能接口和被测车载设备(本发明实施例中指车载运行控制系统)互联，能够对不同类型车载设备进行功能测试、安全测试和互 联互通测试。测试系统的基本结构见图1所示。图1的基于数据驱动的车载运行控制系统的测试系统包括测试管理模块1、测试 执行模块2、测试接口适配模块3和测试分析评估模块4 ；其中，所述测试管理模块1用于生成测试数据；所述测试执行模块2用于执行所述测试数据，并将测试结果发送给所述测试分析 评估模块；所述测试接口适配模块3用于根据被测车载设备的接口特性执行所述测试系统 与被测车载设备的信息交互；所述测试分析评估模块4用于对所述测试数据执行结果进行记录、处理和评估， 生成测试报告。图1所示的测试管理模块1包括测试案例库及编辑工具、测试序列生成工具、测 试场景数据管理器、测试场景控制器。测试案例库及编辑工具用于存储和管理测试案例。测试案例是组织测试活动的基 本元素，是针对系统需求规范中的一个或一组需求项而设计和编制的一组测试输入、执行 条件和预期结果，从而测试和验证系统功能是否满足该组需求项。针对车载运行控制系统 的测试案例包括所覆盖的需求项、适用模式和等级、测试目标、测试方法、约束条件、车载 内部初始状态、车载接口的初始条件、测试步骤描述、前接案例和后续案例、车载内部结束 状态、车载接口的结束条件。测试案例库及编辑工具不仅以数据库的形式存储了所有用于 测试的测试案例，同时还向测试人员提供交互界面，供测试人员查看、查询、添加和修改测 试案例。测试序列生成工具用于将测试案例库中的测试案例串接成可运行的测试序列。由 于测试案例的执行必须满足一定的系统初始状态，因此测试案例不能进行单独测试。只有 通过执行特定的系统功能(该功能包含在某些指定的测试案例中)才能使系统达到指定的 初始状态，因此，必须对测试案例进行串接，形成可执行的测试序列。测试序列生成工具以 测试案例库中的测试案例为基础，自动生成一组覆盖所有测试案例的测试序列集。另外，测 试序列生成工具还可以为测试人员提供交互界面，供测试人员查看、查询、添加和修改测试 序列。测试场景数据管理器用于存储可运行的测试序列的线路数据和列车参数，并根据 来自测试场景控制器的读取命令向测试场景控制器提供指定的线路数据和列车参数。测试场景控制器根据测试人员的选择，从测试序列生成工具读入用于测试的测试 序列，从测试场景数据管理器读入指定的线路数据和列车参数，并将线路数据和列车参数 融合到测试序列中，形成测试所需的全部测试数据。在测试开始前，对测试执行模块中的各 个模块进行数据配置，将不同接口的测试步骤和数据发送给对应接口的执行模块，使其获 得整个测试过程中应采取的行动。同时，测试场景控制器完成控制整个测试过程开始和结 束的功能，以及监控整个测试过程。另外，测试场景控制器还将本次测试的测试序列发送给 测试分析评估模块，供测试分析评估模块做测试结果对比用。图1所示的测试执行模块2包括列车动力学仿真器、速度信息仿真器、列车接口 仿真器、应答器/信标数据仿真器、轨道电路信号仿真器、多个地面设备仿真器、司机操作
8指不器。列车动力学仿真器对列车动力学特性进行仿真，模拟列车整个运行过程，包括列 车加速、堕行、制动等过程。列车动力学仿真器首先从测试场景控制器接收列车参数信息和 运行曲线信息，获得列车动态特性和本次测试所应执行的列车运行曲线，然后自动控制列 车加速和减速，使列车按照期望的运行曲线运行，并生成当前列车的速度信息，发送给速度 信息仿真器。同时，在模拟列车运行过程中，列车动力学仿真器还从列车接口仿真器接收列 车制动信息，包括从测试序列中接收的列车制动信息和来自被测车载设备5 (是本发明系 统的测试对象)主动输出的制动信息，干预列车的实际运行曲线，从而真实反映车载设备 对列车速度的控制。另外，列车动力学仿真器还实时计算列车的走行距离，并将列车走行距 离发送给测试执行模块的其它执行模块，供各执行模块判断当前列车所在位置。速度信息仿真器完成向被测车载设备速度接口发送速度相关信息的功能。通常被 测车载设备通过测速传感器和雷达测速传感器完成对列车速度的测量，因此，速度传感器 信息向速度脉冲接口适配器和雷达测速接口适配器发送速度相关信息，从而完成向被测车 载设备提供速度信息的功能。速度相关信息包括配置信息和实时速度信息。其中，配置信 息包括待模拟的测速传感器的参数(如速度通道数、齿槽数、波形、幅频特性)和雷达测速 传感器参数(如串口传输速率)；实时速度信息包括速度值、加速度值和方向。列车接口仿真器完成对车辆状态信息的模拟，如制动状态、牵引/制动手柄状 态、方向手柄状态、驾驶台激活状态、休眠信号状态、车门状态、制动命令、牵引切断命令。列 车接口仿真器首先从测试场景控制器接收应向列车接口输出的列车状态以及输出列车状 态应满足的前提条件信息，然后实时检测当前测试状态。当检测到输出列车状态应满足的 前提条件被满足时，列车接口仿真器通过列车接口适配器向被测车载设备输出列车状态 (如手柄位置、车门状态等)。用于判断是否在列车接口上输出列车状态的判断条件包括 列车当前位置或已经过的测试时间。另外，列车接口仿真器通过列车接口适配器从被测车 载设备接收该设备对列车输出的控制指令(如制动命令、牵引切断命令)，并把该控制指 令转发给列车动力学仿真器，用于影响对列车实际运行速度的模拟。应答器/信标数据仿真器完成向被测车载设备发送应答器/信标数据的功能。应 答器/信标数据是通过应答器或者信标这样的地面装置向车载设备传输的含有指定信息 的二进制报文，在不同运行控制系统中有不同的定义方法。根据被测车载设备的不同类型， 应答器/信标数据仿真器可配置为应答器方式或信标方式，从测试系统的角度看，该数据 仿真器的原理、实现方法和对外逻辑关系是相同的。应答器/信标数据仿真器首先从测试 场景控制器接收应向被测车载设备发送的应答器/信标数据以及发送该应答器/信标数据 应满足的前提条件，然后实时检测当前测试状态。当检测到发送应答器/信标数据的前提 条件被满足时，应答器/信标数据仿真器通过应答器/信标信号生成器向被测车载设备发 送应答器/信标数据。用于判断是否应发送应答器/信标数据的判断条件为列车当前位置。轨道电路信号仿真器完成向被测车载设备发送轨道电路信息的功能。轨道电路信 号仿真器首先从测试场景控制器接收应向被测车载设备发送的轨道电路信息以及发送该 轨道电路信息应满足的前提条件，然后实时检测当前测试状态。当检测到发送轨道电路信 息的前提条件被满足时，轨道电路信号仿真器通过轨道电路信号发码器向被测车载设备发 送轨道电路信息。轨道电路信息主要包括发送电信号的载频频率值和低频频率值，根据被测车载设备的不同类型可有所不同，但从测试系统的角度看，该信号仿真器的原理、实现方 法和对外逻辑关系是相同的。用于判断是否应发送轨道电路信息的判断条件为列车当前位置。地面设备仿真器完成对向被测车载设备发送无线数据的功能。无线数据也是一组 二进制信息流，具体信息的含义根据特定系统有所不同，该信息通过无线这一物理媒质传 输。根据被测车载设备的不同类型，测试系统可配置多个地面设备仿真器，如列车自动监 督系统仿真器、计算机联锁仿真器、数据库存储单元仿真器、区域控制器仿真器、无线闭塞 中心仿真器等。从测试系统的角度看，这些地面设备仿真器均按照相同的方法处理测试数 据，其原理、实现方法和对外逻辑关系都是相同的。不同的只是具体测试数据之间的区别， 而这些测试数据对地面设备仿真器而言是透明的，也就是说并不关心数据的具体内容。因 此，可按照统一的方式对地面设备仿真器进行设计和实现，然后根据被测车载设备的不同 类型进行灵活配置。地面设备仿真器首先从测试场景控制器接收应向被测车载设备发送的 无线数据以及发送该无线数据应满足的前提条件，然后实时检测当前测试状态。当检测到 发送无线数据的前提条件被满足时，地面设备仿真器通过无线网络接口适配器向被测车载 设备发送无线数据。同时，地面设备仿真器还通过无线网络接口适配器从被测车载设备接 收其发送的无线数据，用作测试状态的判断和测试数据的记录。用于判断是否应发送无线 数据的判断条件包括列车当前位置、已经过的测试时间以及当前收到的无线数据。不同的 地面设备仿真器和无线网络接口适配器通过一个小型局域网连接，实现无线数据的分发。司机操作指示器完成发送在司机操作界面进行操作的控制指令的功能。司机操作 指示器首先从测试场景控制器接收应完成的操作控制指令以及执行该操作控制指令应满 足的前提条件，然后实时检测当前测试状态。当检测到执行操作控制指令的前提条件被满 足时，司机操作指示器通过司机操作操控器在被测车载设备的司机操作界面上进行指定的 操作行为。用于判断是否执行指定操作的判断条件为列车当前位置。每一个司机操作所 对应的执行方法全部保存在测试数据中，司机操作指示器无需知道每个司机操作的具体含 义，只需知道该如何指挥司机操作控制器动作可以，也就是说，测试数据中直接指明了所有 操作的动作方法。这样做使测试系统无需关心被测车载设备关于司机操作的具体方法，只 需对测试数据进行处理即可，提高了测试方法的通用性。另外，测试执行模块中的所有子模块，在测试执行过程中均要将所有输入输出信 息发送给测试分析评估模块，供其将所有信息记录下来，供测试完毕后对测试结果进行分 析用。图1所示的测试接口适配模块3包括速度脉冲接口适配器、雷达测速接口适配 器、列车接口适配器、应答器/信标信号生成器、轨道电路信号发码器、无线信息接口适配 器、司机操作操控器、记录数据下载器。速度脉冲接口适配器根据被测车载设备的测速单元的接口特性，完成将速度相关 信息(包括配置信息和实时速度信息)转化为具备特定电气特性和物理特性的速度脉冲信 号并发送给被测车载设备的功能。速度脉冲接口适配器可支持测速传感器和测速电机两种 速度脉冲方式，可对绝大多数轨道交通车载运行控制系统的测速接口进行适配。速度脉冲 接口适配器从速度信息仿真器接收速度相关信息，然后转化成与被测车载设备测速接口相 一致的速度脉冲信号，发送给被测车载设备，完成发送速度信息的功能。
雷达测速接口适配器根据被测车载设备的测速单元的接口特性，完成将速度相关 信息(包括配置信息和实时速度信息)转化为具备特定电气特性和物理特性的串行信息并 发送给被测车载设备的功能。雷达测速接口适配器从速度信息仿真器接收速度相关信息， 然后转化成与被测车载设备测速接口相一致的串行信息，发送给被测车载设备，完成发送 速度和加速度信息的功能。列车接口适配器根据被测车载设备与真实列车之间的接口特性，将来自列车接口 仿真器的列车状态转化为具备特定电气特性和物理特性的电信号并发送给被测车载设备， 同时接收来自将被测车载设备的列车控制指令，发送给列车接口仿真器。列车接口适配器 可支持开关量和MVB (Multifunction Vehicle Bus，多功能车辆总线)总线两种方式，可对 绝大多数轨道交通车载运行控制系统的列车接口进行适配。应答器/信标信号生成器根据被测车载设备的应答器/信标信息传输模块的接口 特性，将来自应答器/信标数据仿真器的测试数据转化为具备特定电气特性和物理特性的 电信号并发送给被测车载设备。其中，应答器/信标是布置在轨道交通地面沿线的物理装 置，在列车经过该应答器/信标时，安装在列车上的特定设备可从该应答器/信标中读得事 先存储在应答器/信标中的信息。应答器/信标信号生成器可支持应答器和信标两种信息 传输方式，可对绝大多数轨道交通车载运行控制系统的应答器/信标接口进行适配。应答 器/信标信号生成器和被测车载设备之间的接口采用应答器天线和地面应答器之间的空 气间隙。测试系统如果提供地面应答器，被测车载设备则应包括应答器天线，测试系统和被 测车载设备通过应答器天线和地面应答器之间的空气间隙进行信息交互。这种接口方式采 用了标准化接口，可直接和被测车载设备互联，基本无需针对特定型号的被测车载设备进 行接口适配改造工作。轨道电路信号发码器根据被测车载设备的轨道电路读取器的接口特性，将来自轨 道电路信号仿真器的测试数据转化为具备特定电气特性和物理特性的电信号并发送给被 测车载设备，从而使被测车载设备可通过自身的轨道电路读取器读得轨道电路信息。轨道 电路信号发码器和被测车载设备之间的接口采用轨道电路接收天线和地面钢轨之间的空 气间隙。测试系统如果提供地面钢轨，被测车载设备则应包括轨道电路接收天线，测试系统 和被测车载设备通过轨道电路接收天线和地面钢轨之间的空气间隙进行信息交互。这种接 口方式采用了标准化接口，可直接和被测车载设备互联，无需针对特定型号的被测车载设 备进行接口适配改造工作。无线信息接口适配器根据被测车载设备的无线数据传输模块的接口特性，将来自 地面设备仿真器的测试数据转化为具备特定电气特性和物理特性的无线信号，并发送给被 测车载设备，从而使被测车载设备可通过自身的无线数据传输模块读得无线信息。无线信 息接口适配器采用的无线信息通信协议可支持GSMR (英文全称是GSM forRai lways,是专 门为铁路通信设计的现有的综合专用数字移动通信系统)和IEEE802. 11两种方式，采用的 物理接口可支持自由波、漏泄电缆和波导管三种方式。无线信息接口适配器可对绝大多数 轨道交通车载运行控制系统的无线信息接口进行适配。无线信息接口适配器和被测车载设 备之间的接口采用空中无线电波进行耦合。测试系统如果提供地面无线信号的收发装置， 被测车载设备则应包括车载无线信号收发天线，测试系统和被测车载设备通过空中的无线 电波进行信息交互。这种接口方式采用了标准化接口，可直接和被测车载设备互联，无需针对特定型号的被测车载设备进行接口适配改造工作。司机操作操控器将来自司机操作指示器的司机操作控制命令，通过机械装置转化 为在司机操作界面进行操作的实际动作，完成按控制命令操作司机操作界面的功能。司机 操作界面一般为可触摸的显示屏和按键，司机操作操控器则通过控制机械装置的在操作平 面的移动以及按下/抬起动作，完成对司机操作界面的操作。司机操作操控器只需按照 司机操作指示器进行动作即可，无需关系操作的具体含义，因此，这种接口方式具有适应性 强、配置方便灵活的特点。记录数据下载器从被测车载设备的数据记录单元下载测试过程中被测车载设备 记录的运行数据，并发送给测试分析评估模块，供对测试结果分析评估用。记录数据下载器 采用轨道交通运行控制系统数据记录规范中规定的数据记录接口，和被测车载设备互联， 实现记录数据下载。图1所示的测试分析评估模块4包括测试系统事件记录器、司机操作界面事件记 录器、车载设备记录数据分析器、分析评估单元。测试系统事件记录器在整个测试过程中， 从测试执行模块中的各个模块接收所有测试数据并记录，离线分析时将记录数据发送给分 析评估单元。司机操作界面事件记录器通过摄录机记录司机操作界面上的所有显示信息， 并通过图像识别技术识别出在测试过程中司机操作界面上的关键运行数据并记录，离线分 析时将记录数据发送给分析评估单元。车载设备记录数据分析器从记录数据下载器获得 被测车载设备在测试过程中记录的所有数据，并从记录数据中提取出和测试相关的记录数 据，发送给分析评估单元。分析评估单元首先接收到来自测试方法事件记录器、司机操作界 面时间记录器和车载设备记录数据分析器的测试记录数据，然后从来自测试场景控制器的 测试序列中提取出整个测试过程的期望运行结果，通过对两者数据进行比对，对测试结果 进行评估，统计测试通过的测试案例和测试失败的测试案例，得出测试报告。图2给出了本发明基于数据驱动的轨道交通车载运行控制系统测试系统的一个 实施例，包括测试管理模块1，、测试执行模块2’、测试接口适配模块3’、测试分析评估模块 4’。该实施例按照高速铁路列车运行控制系统(CTCS3)的车载设备特性进行配置得到。高 速铁路CTCS3车载设备(为被测车载设备5’ )的测速单元采用了速度脉冲方式，因此测试 系统对测试接口适配模块3 ’进行了变型，去掉了雷达测速接口适配器。高速铁路CTCS3车 载设备只和无线闭塞中心这一个地面设备有直接的信息接口，因此测试系统对测试执行模 块2 ’进行了配置，只采用了 一个地面设备仿真器，即无线闭塞中心仿真器。高速铁路CTCS3 车载设备采用GSMR方式实现无线信息传输，因此测试系统将无线信息接口适配器改造为 GSMR无线信息接口适配器。测试系统的其余模块保持不变，这样，就构成了针对高速铁路列 车运行控制系统的车载设备测试需求的测试系统。图3给出了本发明基于数据驱动的轨道交通车载运行控制系统测试系统的另一 个实施例，包括测试管理模块1”、测试执行模块2”、测试接口适配模块3”、测试分析评估模 块4”。该实施例按照城市轨道交通列车运行控制系统CBTC的车载设备特性进行配置得到。 城市轨道交通CBTC系统(为被测车载设备5”)不采用轨道电路方式传输信息，因此测试系 统对测试执行模块2”和测试接口适配模块3”进行了变型，去掉了轨道电路信号仿真器和 轨道电路信号发码器。城市轨道交通CBTC系统车载设备和多个地面设备有直接的信息交 互关系，包括列车自动监督系统、计算机联锁、数据库存储单元、区域控制器。因此，测试系统对测试执行模块进行了配置，采用了四个地面设备仿真器，即列车自动监督系统仿真器、 计算机联锁仿真器、数据库存储单元仿真器、区域控制器仿真器。城市轨道交通CBTC系统 车载设备采用IEEE802. 11方式实现无线信息传输，因此测试系统将无线网络接口适配器 改造为802. 11无线网络接口适配器。测试系统的其余模块保持不变，这样，就构成了针对 城市轨道交通CBTC系统的车载设备测试需求的测试系统。本发明实施例的基于上述测试系统对车载运行控制系统进行测试的方法流程图 如图4所示，包括以下步骤A、所述测试管理模块根据测试案例生成测试序列，然后根据所述测试序列生成测 试数据；B、所述测试执行模块执行所述测试数据，并将测试结果发送给所述测试分析评估 模块；C、所述测试分析评估模块从测试序列中提取出测试过程的期望运行结果，并将其 与所述测试数据执行结果进行比对，统计测试通过的测试案例和测试失败的测试案例，得 出测试报告。本发明提供的基于数据驱动的轨道交通车载运行控制系统测试系统及方法，系统 中各组成模块均采用面向数据的方式进行设计和实现，通过测试数据生成、测试数据执行、 测试数据分析评估等步骤完成整个测试过程。测试方法各组成模块并不模拟列车运行控制 系统的逻辑功能，而是通过对测试数据的处理完成测试。因此，测试方法具有良好的通用性 和灵活性，对测试系统进行适当变型，可广泛适用于多种类型的车载运行控制系统的测试。为了举例说明本发明的实现，描述了上述具体实施方案，但本发明的其他变化和 修改，对本领域技术人员是显而易见的。本发明并不局限于所描述的具体实施方式
。因此， 在本发明所公开内容的真正实质和基本原则范围内的任何修改、变化或仿效变换都属于本 发明的权利保护范围。
权利要求
1.一种基于数据驱动的车载运行控制系统的测试系统，其特征在于，包括测试管理模 块、测试执行模块、测试接口适配模块和测试分析评估模块；其中，所述测试管理模块用于生成测试数据；所述测试执行模块用于执行所述测试数据，并将测试结果发送给所述测试分析评估模块；所述测试接口适配模块用于根据被测车载设备的接口特性执行所述测试系统与被测 车载设备的信息交互；所述测试分析评估模块用于对所述测试数据执行结果进行记录、处理和评估，生成测 试报告。
2.根据权利要求1所述的基于数据驱动的车载运行控制系统的测试系统，其特征在 于所述测试管理模块包括测试案例库及编辑子模块、测试序列生成子模块、测试场景数 据管理器和测试场景控制器；其中，所述测试案例库及编辑子模块用于存储测试案例，并提供用于编辑所述测试案例的人 机交互界面；所述测试序列生成子模块用于将测试案例库中的测试案例串接成可运行的测试序列；所述测试场景数据管理器用于存储所述可运行的测试序列的线路数据和列车参数，并 根据来自所述测试场景控制器的读取命令向测试场景控制器提供指定的线路数据和列车 参数；所述测试场景控制器用于从所述测试序列生成子模块读入用于测试的测试序列，从所 述测试场景数据管理器读入指定的线路数据和列车参数，并将所述线路数据和列车参数融 合到所述测试序列中，以形成测试所需的测试数据。
3.根据权利要求1所述的基于数据驱动的车载运行控制系统的测试系统，其特征在 于所述测试执行模块包括列车动力学仿真器、速度信息仿真器、列车接口仿真器、应答 器/信标数据仿真器、轨道电路信号仿真器和地面设备仿真器；所述列车动力学仿真器用于对列车动力学特性进行分析，以模拟列车运行时的速度和 位置变化过程；所述速度信息仿真器用于向被测车载设备的速度接口发送速度相关信息，所述速度相 关信息包括配置信息和实时速度信息；所述列车接口仿真器用于对列车状态进行模拟；所述应答器/信标数据仿真器用于向被测车载设备发送应答器/信标数据； 所述轨道电路信号仿真器用于向被测车载设备发送轨道电路信息； 所述地面设备仿真器用于向被测车载设备发送无线数据。
4.根据权利要求3所述的基于数据驱动的车载运行控制系统的测试系统，其特征在 于所述测试接口适配模块包括速度脉冲接口适配器、雷达测速接口适配器、列车接口适 配器、应答器/信标信号生成器、轨道电路信号发码器和无线信息接口适配器；所述速度脉冲接口适配器用于根据被测车载设备的测速单元的接口特性，将速度相关 信息转化为具备特定电气特性和物理特性的速度脉冲信号并发送给被测车载设备，所述速 度相关信息包括配置信息和实时速度信息，所述测速单元用于测量所述被测车载设备的运行速度；所述雷达测速接口适配器用于根据被测车载设备的测速单元的接口特性，完成将所述 速度相关信息转化为具备特定电气特性和物理特性的串行信息，并发送给被测车载设备；所述列车接口适配器用于根据被测车载设备与列车之间的接口特性，将来自所述列车 接口仿真器的列车状态信息转化为具备特定电气特性和物理特性的电信号并发送给被测 车载设备，同时接收来自被测车载设备的列车控制指令，并发送给列车接口仿真器；所述应答器/信标信号生成器用于根据被测车载设备的应答器/信标信息传输模块的 接口特性，将来自所述应答器/信标数据仿真器的测试数据转化为具备特定电气特性和物 理特性的电信号，并发送给被测车载设备；所述轨道电路信号发码器用于根据被测车载设备的轨道电路读取器的接口特性，将来 自轨道电路信号仿真器的测试数据转化为具备特定电气特性和物理特性的电信号，并发送 给被测车载设备；所述无线信息接口适配器用于根据被测车载设备的无线数据传输模块的接口特性，将 来自地面设备仿真器的测试数据转化为具备特定电气特性和物理特性的电信号，并发送给 被测车载设备。
5.根据权利要求4所述的基于数据驱动的车载运行控制系统的测试系统，其特征在 于所述测试接口适配模块还包括记录数据下载器，用于从被测车载设备下载测试过程中 被测车载设备所记录的列车运行数据，并发送给测试分析评估模块。
6.根据权利要求3所述的基于数据驱动的车载运行控制系统的测试系统，其特征在 于所述地面设备仿真器为多个。
7.一种基于权利要求1 6任一项所述的测试系统对车载运行控制系统进行测试的方 法，其特征在于，所述被测车载设备为车载运行控制系统，包括以下步骤A、所述测试管理模块根据测试案例生成测试序列，然后根据所述测试序列生成测试数据；B、所述测试执行模块执行所述测试数据，并将测试结果发送给所述测试分析评估模块；C、所述测试分析评估模块对所述测试数据执行结果进行记录、处理和评估，生成测试 报告；在测试过程中，通过所述测试接口适配模块根据被测车载设备的接口特性执行所述测 试系统与被测车载设备的信息交互。
8.如权利要求7所述的测试方法，其特征在于，所述测试分析评估模块对所述测试数 据执行结果进行记录、处理和评估，生成测试报告的步骤具体为所述测试分析评估模块从 测试序列中提取出测试过程的期望运行结果，并将其与所述测试数据执行结果进行比对， 统计测试通过的测试案例和测试失败的测试案例，得出测试报告。
全文摘要
本发明公开了一种基于数据驱动的轨道交通车载运行控制系统的测试系统及方法，属于轨道交通信号系统测试技术领域。测试系统包括测试管理模块、测试执行模块、测试接口适配模块和测试分析评估模块，并通过测试接口适配模块和被测车载运行控制系统连接。测试管理模块完成测试数据的存储、修改和配置功能，测试执行模块完成测试数据执行功能，测试分析评估模块完成测试数据的记录、处理和分析评估功能，测试接口适配模块完成适应真实被测车载设备的接口特性、与被测设备进行实际信息交互的功能。本发明可方便的用于多种类型的列车运行控制系统车载设备的测试中，包括功能测试和互联互通测试等，具有良好的通用性和灵活性。
文档编号G05B23/02GK102004489SQ20101051583
公开日2011年4月6日 申请日期2010年10月15日 优先权日2010年10月15日
发明者刘雨, 唐涛, 李开成, 袁磊, 魏国栋 申请人:北京交通大学