摘要
近年来，随着社会经济的飞速发展，中国各城市之间的高速铁路陆续开通。为提高列车运行速度并保证其安全性，专家们通过引进、消化、吸收、再创新的科学决策，设计出适合中国铁路的列车运行控制系统等级3(Chinese Train Control System Level 3,简称CTCS-3)。CTCS-3级列控系统由两部分组成:地面设备和车载设备。其中，无线闭塞中心(Radio Block Center,简称RBC)是地面设备的核心子系统，通过其它设备提供的列车信息生成行车许可来控制列车安全运行。在实际现场中，为确保RBC系统满足技术规范的要求，测试人员将在列车正式开通前对RBC进行全面的仿真测试来确保其功能的完备性。目前，在对RBC进行仿真测试时大多采用人工生成的测试序列进行测试，不但测试周期长，而且对于测试的完备性和有效性也很难保证。因此，为提升测试效率并降低测试成本，提高测试序列的科学性和有效性，针对RBC系统测试序列生成及优化进行研究具有很强的现实意义。 论文采用基于模型的测试方法对RBC系统典型功能场景进行形式化建模，通过验证确保模型符合无线闭塞中心技术规范的要求后，对模型文件进行解析、遍历以及串接，生成符合测试要求的测试序列，最后用改进的萤火虫算法对模型生成的测试序列进行优化。本文主要研究内容包括: (1)根据技术规范以及需求规范分析RBC系统的功能特征和技术要求，采用基于时间自动机理论的建模工具UPPAAL对行车许可生成、RBC切换场景进行形式化建模。然后通过模拟器生成的仿真时序图对模型的动态行为进行分析，同时使用验证器对模型的安全性和受限活性进行验证。通过分析验证，行车许可生成模型以及RBC切换模型均满足无线闭塞中心技术规范中对以上两个场景所要求的功能属性。 (2)分析时间自动机模型的文件格式，首先对模型文件进行解析，其次采用全变迁覆盖标准和深度优先搜索算法对模型文件进行遍历，得到测试案例集。最后根据测试案例串接流程以及测试序列生成原则将测试案例串接生成测试序列。为实现测试序列自动生成，提升测试自动化水平，使用QT Creator工具设计了一款测试序列自动生成的应用程序，当在应用程序中加载模型文件后，可自动提取模型状态、迁移等信息，通过选择测试序列的起始、结束状态以及关键状态自动生成符合要求的测试序列。 (3)针对模型生成的测试序列存在冗余度较高的问题，选用改进的萤火虫算法对生成的测试序列进行优化。通过与模型生成的测试序列对比发现，优化后的测试序列在保证原有测试序列覆盖度的同时有效降低了序列的重复率，减少重复测试，且改进的萤火虫算法在收敛速度上优于传统的萤火虫算法，可有效提升测试效率。
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