并行测试技术在CBTC系统中的应用研究

摘要

基于通信的列车控制(CBTC)系统已广泛应用于实际生活中，与之俱来的是对系统提出更高的要求，其中包括系统的安全性和可靠性，而对系统进行测试则是提高安全性和可靠性的重要手段之一。受测试环境限制，目前在实际工程应用中对CBTC系统的测试主要是人工测试，分阶段逐个进行，同一时刻只执行一个测试序列，这种测试方法能确保测试任务的顺利执行和测试成功率。随着生产力的提高，对CBTC系统测试效率提出了更高的要求。由于CBTC系统测试本身的测试任务繁多，对测试人员和测试设备的依赖大，测试设备利用率低，从而导致了测试效率低的问题。
　　本文旨在通过引入一种新的技术——并行测试技术来解决以上问题。并行测试通过任务调度在同一测试平台上同时对多个被测对象(UUT)进行调度并测试，这样以来不仅可以缩短总的测试时间，还能提高测试设备利用率。但是，CBTC系统测试平台和系统测试用例不符合并行测试的条件。本文首先对现有的CBTC测试平台进行改进，其次以车载(VOBC)子系统和区域控制器(ZC)子系统对象为例，对其测试任务进行分解和重组，从而达到了可并行测试的要求。
　　紧接着，对系统测试过程进行建模，用以描述测试过程中的并行行为。根据时间Petri网可以描述并发事件和具有时延的特性，建立了基于时间Petri网的CBTC系统并行测试模型。为解决并行行为描述过程中任务优先度和资源竞争的问题，文章引入模拟退火遗传算法(GASA)进行并行测试的任务调度，使问题迎刃而解。
　　在此基础上运用CPN(Colored Petri Net) Tools对CBTC系统的并行测试模型进行仿真，运用matlab对GASA算法进行仿真计算，得到优化后的测试任务调度序列，并将其运用于并行测试系统，从而获得测试任务执行路径和任务执行时间，验证了并行测试技术在CBTC系统中的可用性，并提出了下一步工作的研究方向。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 选题背景和研究意义

1．2 国内外研究现状

1．3 研究对象介绍

1．3．1 CBTC测试平台简介

1．3．2 CBTC系统测试存在的问题描述

1．4 本文创新点

1．5 论文的研究内容及各章安排

2 CBTC系统的并行测试方案

2．1 测试效率提升方法的选取

2．2 并行测试技术

2．2．1 并行测试系统简介

2．2．2 并行测试的实现方式

2．2．3 CBTC系统测试的可并行性分析

2．3 CBTC系统并行测试方案概述

2．4 本章小结

3 CBTC并行测试体系的设计及建模

3．1 CBTC并行测试体系框架

3．1．1 A和B子系统并行测试架构

3．1．2 多线路CBTC系统并行测试架构

3．1．3 子系统多任务并行测试架构

3．2 测试任务的分解

3．2．1 测试任务间的相关关系

3．2．2 并行测试任务的约束描述

3．3 CBTC系统的测试过程模型

3．3．1 时间Petri网概述

3．3．2 测试任务和测试设备间的约束

3．3．3 VOBC和ZC并行测试任务模型

3．4 并行测试任务调度

3．4．1 并行测试任务调度算法的选择

3．4．2 CBTC系统测试模型的数学表示

3．4．3 适应度评估

3．4．4 遗传进化及模拟退火过程

3．5 本章小结

4 CBTC系统并行测试的验证

4．1 VOBC和ZC子系统并行测试架构

4．2 VOBC和ZC的测试任务图

4．3 并行测试的CPN Tools仿真

4．4 GASA算法仿真结果及分析

4．5 本章小结

5 总结与展望

5．1 本文主要工作总结

5．2 需要进一步完善的内容

参考文献

图索引

表索引

作者简历

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