• ISSN 0258-2724
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高铁信号系统安全关键功能测试建模方法

李耀,张晓霞,郭进,张亚东

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李耀, 张晓霞, 郭进, 张亚东. 高铁信号系统安全关键功能测试建模方法[J]. 江南娱乐网页版入口官网下载安装学报, 2022, 57(1): 28-35, 45. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20200378
引用本文: 李耀, 张晓霞, 郭进, 张亚东. 高铁信号系统安全关键功能测试建模方法[J]. 江南娱乐网页版入口官网下载安装学报, 2022, 57(1): 28-35, 45.doi:10.3969/j.issn.0258-2724.20200378
LI Yao, ZHANG Xiaoxia, GUO Jin, ZHANG Yadong. Testing Modeling Method for Safety Critical Function of High-Speed Railway Signal System[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2022, 57(1): 28-35, 45. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20200378
Citation: LI Yao, ZHANG Xiaoxia, GUO Jin, ZHANG Yadong. Testing Modeling Method for Safety Critical Function of High-Speed Railway Signal System[J].Journal of Southwest Jiaotong University, 2022, 57(1): 28-35, 45.doi:10.3969/j.issn.0258-2724.20200378

高铁信号系统安全关键功能测试建模方法

doi:10.3969/j.issn.0258-2724.20200378
基金项目:国家自然科学基金(61703349)
详细信息
    作者简介:

    李耀(1985—),男,博士研究生,研究方向为铁路信号系统安全关键软件测试,E-mail:ly_9967@163.com

    通讯作者:

    张晓霞(1961—),女,教授,研究方向为通信技术可靠性,E-mail:xxzhang@uestc.edu.cn

  • 中图分类号:U283

Testing Modeling Method for Safety Critical Function of High-Speed Railway Signal System

  • 摘要:

    测试模型是高铁信号系统安全关键功能测试用例编制的重要基础,针对高铁信号系统安全关键功能测试建模过程中描述信号系统领域特征不够全面的问题,提出时间状态机测试建模理论和测试用例生成方法. 分析高铁信号系统测试建模的特点,提出信号系统安全关键功能测试模型的建模需求;以有限状态机理论为研究基础,结合功能逻辑和时钟约束提出时间状态机建模方法,采用Z规格说明语言给出时间状态机的形式化定义;将时间状态机转换为时间自动机,证明转换之间的一致性,并基于时间自动机的测试理论自动生成测试用例,再以计算机联锁系统中的道岔转换功能为例,建立时间状态机测试模型并生成测试用例. 最后,将两种方法生成的测试案例进行对比,结果表明:在功能逻辑方面,基于时间状态机建模方法生成的测试案例100% 地覆盖了基于时间自动机建模方法生成的测试案例,并新增了16条具有时钟约束的测试案例,能够满足高铁信号系统安全关键功能测试建模的需求.

  • 图 1有限状态机示例

    Figure 1.Example of finite state machine

    图 2TFSM与TA的测试用例的关系

    Figure 2.Relationship of test cases between TFSM and TA

    图 3道岔定位选排测试模型

    Figure 3.Testing model of switch subsystem

    图 4DTFSM_SW等价的TA模型DTA_SW

    Figure 4.TA modelDTA_SWequivalent toDTFSM_SW

    表 1道岔子系统信号的含义

    Table 1.Meaning of signals in the switch subsystem

    信号 含义 信号 含义
    g1 反位请求 g2 定位需求
    g3 正在转换 g4 请求转换
    g5 道岔锁闭 g6 选排一致
    g7 道岔定位 g8 道岔未锁闭
    g9 道岔未在定位 g10 道岔未转换
    g11 道岔定位操作
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    表 2DTFSM_SW测试用例统计

    Table 2.Test case statistics ofDTFSM_SW

    覆盖准则 用例总数/个 时钟约束用例/个
    NC 1 1
    EC 28 8
    EPC 32 8
    CPC 52 16
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    表 3DTFSM_SWDTA_SW对比

    Table 3.Comparison ofDTFSM_SWandDTA_SW

    模型 状态/个 变迁/条 信号/个
    DTFSM_SW 9 15 11
    DTA_SW 9 37 11
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    表 4不同建模方法生成的测试用例对比

    Table 4.Comparison of test cases generated by different modeling methods

    建模方法 功能逻辑
    用例/个
    时钟约束
    用例/条
    TFSM 36 16
    Petri 36 0
    UML Statechart 36 0
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    表 5DTFSM_SW具有时钟约束的测试案例

    Table 5.Test cases with clock constraints ofDTFSM_SW

    序号 时钟约束测试案例 序号 时钟约束测试案例
    1 g2,g8,g9,g10,x>1,g1 9 g2,g8,g9,g10,x>1,g9,x≥13
    2 g2,g8,g9,g10,x>1,g3 10 g2,g8,g9,g10,x>1,g1
    3 g2,g8,g9,g10,x>1,g5 11 g2,g8,g9,g10,x>1,g7,x<13,g1
    4 g2,g8,g9,g10,x>1,g7 12 g2,g8,g9,g10,x>1,g7,x<13,g1
    5 g11,g8,g9,g10,x>1,g1 13 g11,g8,g9,g10,x>1,g9,x≥13
    6 g11,g8,g9,g10,x>1,g3 14 g11,g8,g9,g10,x>1,g1
    7 g11,g8,g9,g10,x>1,g5 15 g11,g8,g9,g10,x>1,g7,x<13,g1
    8 g11,g8,g9,g10,x>1,g7 16 g11,g8,g9,g10,x>1,g7,x<13,s3,g1
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出版历程
  • 收稿日期:2020-06-12
  • 修回日期:2020-11-20
  • 网络出版日期:2021-11-15
  • 刊出日期:2020-12-25

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