城轨交通信号系统基于用户界面的道岔状态测试方法.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 1 城轨交通信号系统基于用户界面的道岔状态测试方法 史建友 吕 鑫 张 弛 卡斯柯信号有限公司，北京 100161 摘要：摘要：随着城市轨道交通信号系统的发展趋势，产品和项目的工作量越来越大，随之产品和项目的周期却变短，大量的首轮和回归测试占压大量人力和时间，测试方案的优化和自动化测试的应用成为公司测试的研究重点，道岔设备作为城轨交通信号系统线路连接的重要设备，在子系统和系统的产品和项目测试中都占据大量比例，本文通过将道岔设备的结构和状态细化并组合成状态列表形式，以道岔状态列表的变化作为对应操作指令的执行结果判断依据，从而在基于用户界面的测试中大大提高了测试效率和测试准确性。进而提出将此方案扩展到各类信号设备，为实现测试自动化执行提供重要支持。关键词：关键词：城市轨道交通；测试方案；道岔；用户界面；自动化 中图分类号：中图分类号：U231 1 概述 道岔，是轨道交通中线路之间重要的连接设备，其是一种使列车从一股道转入另一股道的线路连接设备，通常在车站、编组站、场段内大量铺设1。在城市轨道交通信号系统中，道岔关系处理作为联锁子系统的重点，也是测试的主要内容之一。道岔的道岔方向、道岔区段状态以及道岔锁闭状态直接决定着列车行驶的轨道，道岔的道岔方向、道岔区段状态以及道岔锁闭状态的正确与否直接影响着列车安全运行。一旦道岔的道岔方向、道岔区段状态以及道岔锁闭状态中的任意一种没有按照道岔状态列表的规划情况执行，则列车很可能发现危险。目前，由于道岔的道岔方向、道岔区段状态以及道岔锁闭状态相互组合的状态很多，且相较于国家铁路信号系统在城轨交通信号系统中道岔用户界面的可配置性很高，关于道岔的各种状态界面显示有太多种类，所以缺少一种高效的方法对道岔状态的界面显示进行测试，以测试其状态能够保证列车安全运行。因此，本文提出一种基于用户界面的道岔状态测试方法以满足高效准确识别检测道岔状态的测试要求，为实现相关的自动化测试提供支持。2 道岔的结构细分和状态细分 根据道岔的类型不同，道岔可分为单动道岔、对称道岔、双动道岔、三开道岔、交叉渡线和复式交分道岔等2。在站场图界面上，无论道岔是上述的何种结构，道岔都可以参照单动道岔进行分解，下文均以单动道岔为例进行介绍。首先定义单动道岔的结构细分，道岔的结构细分为：岔前区（FG）、岔定心区（NGCenter）、岔反心区（FGCenter）、岔定区（NG）、岔反区（FG）、定位岔后区（NDG）和反位岔后区（FDG）。其中岔定心区和岔反心区为道岔的可动区，定位和反位的岔后区不一定存在，结构如图 1 示。图 1 道岔的细分结构 接着是定义道岔的状态细分，道岔的状态分为三类，分别为道岔的方向、道岔区段的状态和道岔的锁闭状态，如下：（1）道岔的方向为定位（Normal）或者反位（Reverse）或者未知（Unkown，可以为挤岔），如图 1所示，当区段 A 移动到岔定心区时，此时道岔方向为定位。当区段 A 移动到岔反心区时，此时道岔方向为反位。当区段 A 未移动到岔定心区或岔反心区，此时道岔方向为挤岔，此时道岔即不在定位，也不在反位，呈四开状态，极易导致列车出轨和倾覆。岔前区岔定心区段岔反心区段岔反区岔定区反位岔后区定位岔后区区段A中国科技期刊数据库 工业 A 2（2）道岔区段的状态为空闲（Free）、进路锁闭（RouteLocking）、后备下占用（BM_Occupied）、CBTC下占用（CBTC_Occupied）、故障锁闭（FaultLocking）、防护锁闭（OverlapLocking）等；（3）道岔的锁闭状态分为单锁状态、防护锁闭状态和封锁状态，注意引导总锁下的道岔锁闭是单锁状态，道岔的锁闭状态为 3 个状态真假值的列表。3 道岔的状态检测 道岔的状态检测，就是对道岔的方向、道岔区段的状态和道岔的锁闭状态的检测。（1）道岔的方向的检查，根据道岔的岔定心和岔反心的区段状态显示可以定义道岔的方向，若岔反心为界面的背景色，岔定心为空闲或者锁闭显示，那么道岔方向是定位，如果岔定心为界面的背景色，岔反心为空闲或者锁闭，那么道岔方向是反位，除了这两种之外就是未知；（2）道岔区段状态的检查，岔定心或者岔反心的区段状态显示即为道岔区段状态的检查；（3）道岔的锁闭状态的检查，道岔的单锁状态和防护锁闭状态，根据配置不同，有两种显示，第 1 种是道岔名称字符的显示，未锁闭情况下道岔定位时，名称显示的是绿色字符，反位时名称显示的是黄色字符，单锁和防护锁闭情况下道岔定位和反位时都是红色字符，第2种是通过道岔岔定心和岔反心上的图形（如圆圈、方框等）显示锁闭，未锁闭情况下道岔上没有图形显示，单锁和防护锁闭情况下，有图形显示，且根据单锁、防护锁闭还是单锁加防护锁闭，图形的线条颜色不同；道岔的封锁状态，有多种表示方法，如岔定区岔反区岔前上限界线线条显示、岔定（反）心区 X 型标识和岔定（反）心区闪烁等，根据是否有相应的显示时来判断是否封锁。4 测试策略 通过上面章节的介绍，可以得到通过道岔 3 种状态组合的检查，可以满足对道岔的正确检查，下面详细介绍这种基于用户界面的道岔状态测试方法。（1）初始化道岔状态列表，得到初始道岔状态列表，其中，所述初始道岔状态列表中包括待测试道岔的道岔方向、道岔区段状态以及道岔锁闭状态。在实际应用中，道岔的状态信息（该状态信息包括道岔方向、道岔区段状态以及道岔锁闭状态）会通过道岔所在区段的联锁子系统反馈给站场图界面，以使站场图界面实时显示各道岔的状态信息，该状态信息与道岔的实际状态同步，该状态信息包括道岔方向、道岔区段状态以及道岔锁闭状态。因此，初始化道岔状态列表的过程就依据站场图界面当前所显示的道岔状态信息确定，该初始化道岔状态列表的过程包括如下步骤一至步骤三：图 2 基于用户界面的道岔状态测试方法的流程图 步骤一、根据所述待测试道岔中的岔反心区段和岔定心区段在所述站场图界面中的 RGB 值，确定所述待测试道岔的道岔方向。待测试道岔当前的状态信息会实时的显示在站场图界面中，因此通过待测试道岔的名称，并可以查找到待测试道岔所在的联锁区编号和待测试道岔在站场图界面上的坐标位置。在确定出待测试道岔在站场图界面上的坐标之后，根据待测试道岔在站场图界面中的坐标确定出待测试道岔中岔反心区段和岔定心区段的坐标，然后根据岔反心区段和岔定心区段的坐标便可在站场图界面中，确定待测试道岔中岔反心区段和岔定心区段的 RGB 值，从岔反心区段和岔定心区段的 RGB值便可以确定出待测试道岔的道岔方位。步骤二、根据所述站场图界面中所述待测试道岔所在道岔区段的显示信息，确定所述待测试道岔的道岔区段状态。站场图界面中会显示出待测试道岔所在道岔区段的显示信息，由于待测试道岔所在道岔区段同一时间可能存在多个道岔区段状态，因此需要确定所述显示初始化道岔状态列表，得到初始道岔状态列表，其中，所述初始道岔状态列表中包括待测试道岔的道岔方向、道岔区段状态以及道岔锁闭状态控制所述待测试道岔进行状态修改，得到针对状态修改的期望道岔状态列表，其中，所述期望道岔状态列表中包括的道岔方向、道岔区段状态以及道岔锁闭状态中的至少一种与所述初始道岔状态列表不同判断站场图界面中显示的所述待测试道岔的状态信息与所述期望道岔状态列表是否一致判断针对所述待测试道岔的测试是否完成若一致若未完成控制所述待测试道岔进行状态修改，得到针对状态修改的期望道岔状态列表，其中，当前形成的期望道岔状态列表与之前已经形成的期望道岔状态列表均存在不同生成所述待测试道岔测试正常的测试结果若完成若不一致生成所述待测试道岔测试异常的测试结果中国科技期刊数据库 工业 A 3 信息涉及道岔区段状态的种类。若所涉及的种类为一种，则说明道岔区段的当前道岔区段状态仅为一种，故直接将显示信息所涉及的道岔区段状态确定为待测试道岔的道岔区段状态。若所涉及的种类为两种或两种以上，则将所显示信息所涉及的道岔区段状态中优先级最高的道岔区段状态，由于该优先级最高的道岔区段状态对列车运行的安全性影响最大，故将该优先级最高的道岔区段状态确定为待测试道岔的道岔区段状态。步骤三、将所述待测试道岔的道岔锁闭状态设定为预设初始值。为了更为方便的对道岔进行测试，在初始化道岔状态列表时，可将待测试道岔的道岔锁闭状态设定为预设初始值。因为道岔锁闭状态分为单锁状态、防护锁状态和封锁状态三个，所以对应的预设初始值为三个，分别设置为 False。在经过上述步骤一至步骤三之后，初始化得到的初始化道岔状态列表的格式可以为道岔方向，道岔区段状态，（False，False，False）。（2）控制所述待测试道岔进行状态修改，得到针对状态修改的期望道岔状态列表，其中，所述期望道岔状态列表中包括的道岔方向、道岔区段状态以及道岔锁闭状态中的至少一种与所述初始道岔状态列表不同。在实际应用中，为了测试道岔状态是否执行与状态修改相应的操作，则需要通过下发操作指令控制待测试道岔进行状态修改，得到针对状态修改的期望道岔状态列表。需要说明的是，控制所述待测试道岔进行状态修改时，可以修改道岔方向、道岔区段状态以及道岔锁闭状态中的一种，也可以修改道岔方向、道岔区段状态以及道岔锁闭状态中的两种以上。另外，当是第一次修改时，其修改依据是初始化得到的初始化道岔状态列表。当为非第一次修改时，其修改的是上一次修改后的得到道岔状态列表，此种情况适用于连续对同一待测试道岔进行多次测试。示例性的，该状态修改过程可以包括但不限于如下中的至少一种：将道岔方向修改为定位，以对待测试道岔进行定操，以对其定操进行检查。将道岔方向修改为反位，以对待测试道岔进行反操，以对其反操进行检查。将道岔方向修改为挤岔，以对待测试道岔进行挤岔，以对其挤岔进行检查。将道岔区段状态修改为如下中的任意一种：空闲、进路锁闭、后备下占用、CBTC 下占用、故障锁闭、防护锁闭。以判断待测试道岔是否能够进入到正确的道岔区段状态。将道岔锁闭状态修改为如下中的任意一种：单锁状态、防护锁状态和封锁状态。上述的五种状态修改过程均是对道岔的操作，该操作可在可在信号控制的用户界面或者仿真程序，业务人员通过下发命令进行操作，从而完成对道岔的定操、反操、挤岔、单锁、单解、封锁、解封、空闲、进路锁闭、后备下占用、CBTC 下占用、故障锁闭、防护锁闭等状态实现。在控制待测试道岔进行状态修改后，得到期望道岔状态列表，该期望道岔状态列表中包括的道岔方向、道岔区段状态以及道岔锁闭状态中的至少一种与所述初始道岔状态列表不同。（3）判断站场图界面中显示的所述待测试道岔的状态信息与所述期望道岔状态列表是否一致；若一致，判断针对所述待测试道岔的测试是否完成；否则，执行生成所述待测试道岔测试异常的测试结果。若判断出状态信息与期望道岔状态列表是一致的，则说明待测试道岔可以准确执行与状态修改相应的操作，其造成列车行车危险的概率较低。其通过了针对状态修改的测试，继续为了确定是否还有其他的测试需要对待测试道岔进行，执行生成所述待测试道岔测试异常的测试结果。若判断出状态信息与期望道岔状态列表是不一致的，则说明待测试道岔不能准确执行与状态修改相应的操作，其造成列车行车危险的概率较高，其通过不测试，则停止对待测试道岔的测试，生成待测试道岔测试异常的测试结果，以使业务人员及时对待测试道岔以及待测试道岔对应的联锁子系统进行异常处理。（4）判断针对所述待测试道岔的测试是否完成；若未完成，执行继续测试；否则，执行生成结果完成测试。若判断出针对待测试道岔的测试完成了，则说明没有其他针对待测试道岔的测试需求，则生成待测试道岔测试正常的测试结果。若判断出针对待测试道岔的测试未完成，则说明还其他针对待测试道岔的测试需求，为了保证对待测中国科技期刊数据库 工业 A 4 试道岔测试的完整性，则继续按照前几步对待测试道岔进行测试。控制所述待测试道岔进行状态修改，得到针对状态修改的期望道岔状态列表，其中，当前形成的期望道岔状态列表与之前已经形成的期望道岔状态列表均存在不同。5 测试方案应用场景 5.1 测试方案的基本应用场景 因为道岔设备是联锁子系统的基本设备之一，相关的测试占很大比重，所以这种基于用户界面的针对道岔的测试方案在城轨交通信号系统相关测试涉及用户界面测试中使用广泛。如联锁子系统中功能测试的大部分用例、ATS 子系统（自动列车监控）功能的一部分和系统集成和确认测试的大部分用例都会用到。图 3 道岔相关的部分子系统和系统测试 如下列举一些联锁子系统的应用场景：道岔的基本操作，包含定操、反操、挤岔、单锁、单解，防护锁闭、封锁，解封以及道岔区段各种锁闭；道岔无法按照指令操动到正确位置时，联锁是否能按时切断驱动的测试；Overlap 防护进路的建立，除特殊情况外，基本分为 1 个、2 个、3 个和 4 个道岔点的防护建立，如防护单动道岔是 1 个道岔点、防护双动道岔是 2 个道岔点、防护 1 个单动和 1 个双动是 3 个道岔点以及防护交叉渡线是 4 个道岔点；有关道岔的各种进路测试，普通进路、自动通过进路、自动折返进路、引导进路、调车进路等的建立、取消、占用出清等等测试；其他的测试，如引导总锁、进路人解测试等等。5.2 测试方案的重点应用场景 这种测试方案可以应用到信号机、轨道和屏蔽门等设备上，这对于自动化测试中最难的用户界面测试实现提供了非常必要的支持。城轨交通信号系统部分产品和项目的自动化测试工具开发的重点在于UI交互自动化测试，这种针对联锁信号设备的测试方案在自动化测试中用用场景广泛，在实现全流程的自动化测试的测试执行和测试结果判断起到不可缺少的作用3。图 4 城轨交通信号系统的全自动化流水线流程图 6 结束语 将道岔设备的状态分类细化后运用组合态列表表示，从而基于用户界面的这种道岔状态测试方案，主要目的在于提高道岔状态测试的效率和准确率，从而达到实现关于道岔的 UI 自动化测试，依此作为推广对于信号设备 UI 自动化测试提供了解决方案。参考文献 1徐月圆,匡荣杰.浅析城市轨道交通道岔J.科学技术创新,2020(16).2杨涛,谢伟,姚燕芸.常用道岔主要技术参数速查手册M.北京:中共铁道出版社,2019.3张弛,张瑞,吕鑫,等.一种适用于联锁系统的自动化测试云平台J.铁路技术创新,2021(1):116-120.测试任务启动任务检测分发系统测试单获取软件数据版本持续集成流水线阶段管理软件和数据存储库获取软件数据文件自动部署测试环境自动测试执行测试报告日志生成自动环境清理恢复环境初始化