铁路信号联锁软件测试用例生成方法研究

摘要

计算机联锁是实现进路控制，保证行车安全，提高运输效率的重要技术手段。联锁软件作为计算机联锁系统的关键软件，研究联锁软件的测试方法，尤其是联锁软件的测试用例生成方法，是非常必要的。
　　目前，联锁软件的测试研究还不够完善，究其原因有以下几点:一是对于这种安全苛求系统而言，测试工作量大，周期长;二是联锁软件的测试用例主要是联锁方面的专家根据联锁表和需求规范编写，容易引入人为因素，测试效率较低;而且研发人员对于逻辑复杂的联锁系统理解存在局限和偏差，埋下了错误隐患。
　　因此，本文提出了一种基于有色Petri网的联锁软件测试用例生成方法。首先，将联锁软件进行形式化描述、分析和验证，在确保联锁软件模型的正确性的基础上，采用算法生成联锁软件的测试用例。其主要内容包括:
　　(1)在总结形式化建模和测试用例生成方法现状的基础上，详细阐述了联锁系统的功能结构，重点分析了进路控制过程的控制逻辑，明确了联锁软件的测试需求。
　　(2)根据有色Petri网的性质及CPN Tools建模规则，对联锁软件的控制逻辑进行形式化描述。将联锁软件的逻辑关系抽象出来，针对结构层次的不同，分别建立每层结构对应的CPN模型。最后，将各层的CPN模型整合起来。
　　(3)以进路建立过程为例，建立具体进路的CPN模型。其中，库所用来表示设备的状态，而变迁用来表示设备状态的变化。依据计算机联锁条件，建立进路建立过程的HCPN模型，然后对模型进行仿真验证。从模型的状态空间报告可以看出，模型中无不可达状态，由此证明模型的正确性。
　　(4)通过计算上述模型的状态空间，得到该模型的状态可达图。由可达图找到模型的起止状态节点，去除冗余的状态节点，采用深度优先的算法确定测试的所有路径，由此找到用例的输入和输出信息，并生成基于模型的测试用例。
　　本文的研究结果表明，基于有色petri网的联锁软件测试用例生成方法能够生成测试用例，且用例能够覆盖模型中的所有库所、变迁和弧，在符合完全覆盖规范的前提下，减少了用例的重复度。

目录

声明

致谢

摘要

1 引言

1．1 研究背景及意义

1．2 计算机联锁系统

1．2．1 车站计算机联锁概述

1．2．2 联锁与进路控制

1．3 国内外研究现状

1．3．1 联锁软件测试研究现状

1．3．2 测试用例的生成方法研究现状

1．4 论文的主要工作和结构安排

1．5 本章小结

2 联锁系统测试用例概述

2．1 测试用例概述

2．1．1 测试用例的构造原则

2．1．2 测试用例设计方法

2．2 联锁软件的测试方法

2．2．1 联锁软件功能测试需求

2．2．2 联锁手工测试方法

2．2．3 联锁自动测试方法

2．3 目前存在的问题及解决方法

2．3．1 目前存在的问题

2．3．2 解决方案

2．4 本文思路

2．5 本章小结

3 基于Petri网的联锁软件建模

3．1 有色Petri网

3．1．1 有色Petri网建模

3．1．2 CPN模型及验证

3．2 有色Petri网的分析方法

3．2．1 CPN的性质

3．2．2 CPN Tools分析方法

3．3 联锁软件的形式化定义

3．3．1 联锁软件结构的Petri网描述

3．3．2 进路控制过程的Petri网描述

3．4 本章小结

4 基于有色Petri网的联锁软件测试用例生成

4．1 进路建立过程建模

4．1．1 进路建立模型

4．1．2 选排一致性模型

4．1．3 进路锁闭模型

4．1．4 信号开放模型

4．2 基于CPN模型的联锁测试用例生成

4．2．1 算法描述

4．2．2 测试用例生成

4．3 方法评估

4．3．1 模型验证及分析

4．3．2 测试用例评价

4．4 测试生成软件介绍

4．5 本章小结

5 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

图索引

表索引

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

学位论文数据集