浅谈列控中心产品大修改造时的室内测试方法

一、概述

2005 至今前开通了许多CTCS-2 级和CTCS-3 级客专，列控中心产品作为CTCS-2 级列控系统的地面核心控制设备，代表的线路如合宁、合武客专；作为 CTCS-3 级列控系统的后备设备，代表的线路武广、京沪；从 2005开始截至 2024 年，短短 20 年时间里面，中国客运专线（客专）的总长度为 1.2 万公里以上，取得了举世瞩目的伟大成就。

随着现场的铁路信号设备老化，列控中心的大修工作已经陆续展开。本文是根据之前列控中心产品大修时遇到的一些问题，探讨通过测试方法优化提高测试效率，保障产品质量安全；

二、大修过程中列控中心产品需要考虑的几方面变更点

1、列控中心软件逻辑变化，常见的原因是列控中心技术条件变更、列控中心硬件平台变更后引起的基础软件修改；

2、列控中心平台变化：平台换代升级、平台元器件换型等；

3、列控中心站场配置数据变化：常见的原因是设计方案变更、基础软件变化的适配性修改

三、大修过程中列控中心产品室内软件测试

针对列控中心产品大修过程中的三大变更点，大修过程中列控中心产品室内软件测试聚焦 三个方向：软件功能测试、系统功能测试、车站列控中心测试；

1 软件功能测试：验证软件本身是否完全、正确地实现了软件需求规格说明（SRS） 中定义的所有功能需求和非功能需求，关注 软件集成后的整体行为，确保软件在隔离的或受控的软件测试环境下（通常在仿真平台或目标硬件上运行），其内部逻辑、数据处理、算法、状态机转换、接口响应等符合设计预期。

在测试过程中，应按照先基础功能测试后特殊功能点测试、先白盒测试后黑（灰）盒测试的原则进行如下测试故障：

测试内容如下：

功能需求全覆盖：针对 SRS 中的每一条功能需求设计测试用例，验证软件是否能正确执行预期的操作（如协议解析、正常改方）

正常与异常流程：测试软件在各种有效输入组合下的正确输出，以及针对无效输入、边界值、错误条件（如数据超范围、格式错误）的健壮性和预期处理（如拒绝、告警、安全状态保持）。

内部接口验证：测试软件模块间的接口调用、数据传递、消息交互是否正确、完整、及时。软件状态机与逻辑：深入验证软件内部复杂的状态转换（如进路状态、轨道区段状态）、条件判断和逻辑分支是否覆盖所有场景且行为正确。

配置数据应用：测试软件加载和应用不同站场配置数据后，其功能行为是否按配置正确变化。

软件安全性需求验证： 专门测试软件设计中实现的安全机制，如：数据一致性检查（数据代码分离）、安全通信协议处理、看门狗机制等是否有效触发和执行。

2 产品系统确认测试:在硬件平台、列控中心软件开发、测试、确认工作完成后，通过系统测试验证作为一个产品，整体是否满足系统需求规格说明（SYRS） 和用户需求所定义的功能要求，能否在接近真实运行环境下正确执行其预定任务，关注系统功能行为、外部接口交互、人机交互以及在系统环境下的整体表现：

测试内容如下：

功能性：核心功能验证：测试系统是否能正确执行所有设计功能。

需求覆盖性：确保所有用户需求、系统需求和规范（如技术规格书、功能需求规格书）都得到满足和验证。

接口功能：验证系统与外部系统的接口功能是否正确实现，数据交互是否准确。

安全性：故障导向安全： 这是铁路信号系统的核心原则。测试在各种故障条件下（硬件故障、软件故障、通信中断、电源中断等），系统是否能自动导向或保持在安全状态（通常是“禁止通行”或“限制通行”状态）。危险侧失效防护： 严格测试系统是否具备防止产生危险侧输出（如错误发码、错误发报文）的能力。

安全相关功能验证： 特别针对涉及安全的关键功能（红灯转移、区间双发防护等）进行详尽测试。

冗余切换测试： 测试在主系故障时，备用系能否无扰切换并正确接管控制，不影响行车安全。性能：响应时间：测试关键操作的响应时间是否满足规范要求（与联锁通信建立、主备系切换时间、进路和限速响应等）。

处理能力：验证系统在最大设计负荷下（100 个区段、10 个移频柜、10 个邻站）的性能表现。

吞吐量：测试系统在单位时间内处理消息、事件或指令的能力（如单周期同时都到 N 包同一邻站站间数资源占用：监控关键资源（CPU、系统耗时）的使用情况，确保在峰值负载下仍有足够余量。

维护界面：验证维护终端的功能是否完善（如状态监控、故障诊断、日志查询、告警管理等）。

可靠性与可用性：长时间稳定性运行： 进行长时间的稳定性测试（如72 小时、7 天连续运行），监测系统是否出现死机、重启、性能下降或功能异常。

可用性指标验证： 通过测试和项目组分析，评估系统是否满足设计的可用性指标（如99.99%）

容错能力：测试系统对非关键性故障或异常输入的处理能力，能否继续降级运行或快速恢复。

环境适应性：环境条件： 在模拟或实际的环境条件下（如高/低温、湿度、振动、冲击、粉尘）进行测试，验证系统性能不受影响或影响在可接受范围内（此项通常结合型式试验进行。

电磁兼容性：验证系统在预期的电磁干扰环境下（EMI）能正常工作。

电源适应性：测试系统对电压波动、瞬间中断(ups)、等电源异常的适应、两路独立电源供电能力。3 车站列控中心交付测试：在列控中心系统版本完成发布入库后， X₁^q)^s,c 品的工程应用数据及接口数据的完整性及正确性进行的测试，寻找与工程设计需求不相符的工程配置数据。

在开始前测试，需与设计单位、公司内部项目等明确产品遵循的技术条款的版本

如在轨设备17 年开通仍执行《TB-3439 列控中心技术条件》，大修后是否参照最新《Q/CR-817 列控中心技术条件》执行、作为测试活动的重要判定依据：在轨运行软件的特殊功能的处理方式，常见的有下几类方式：删除既有特殊功能、保持既有特殊功能、重新设计、优化特殊功能；

与外部设备的接口是否变化，包括既有约定的接口是否需要变更、新软件增加的接口需要重新约定；

明确工程设计的输入文件：如码序表、工程数据表、接口文件、线路或车站说明书测试通过数据遍历测试，重点聚焦发现并修正工程配置数据中存在的以下问题：

数据缺失（如未配置某线路临时限速）、数据错误（如报文数据长度填写错误）

CTC 的车站编号不一致）、设计冲突（如进路存在18 号以下道岔但设计发码为UUS 码

若存在软件特殊功能点，还应参考软件（系统）确认测试的方式结合特殊功能点的设计文档，进行特殊功能确认测试工作。

四、 结论与展望

1 结论

通过三级测试体系的协同实施，可系统性管控大修改造中的数据-软件-硬件变更风险。重点需关注：

既有特殊功能在改造过程中的兼容接口变更导致的联调复杂性上升；

2 未来展望

构建基于数字孪生的测试平台，实现“预灌装-仿真-优化”闭环开发AI 驱动的测试用例生成引擎，提升场景覆盖率

参考文献：

[1] 国铁集团. Q/CR 817-2022 列控中心技术条件[S]. 北京, 2022.

[2] IEC 62280. Railway applications-Communication, signaling and processing systems[S]. 2017.

作者简介：沈鑫森，1987 年9 月，男，汉，江苏省泰州市，本科，中级工程师，主要研究方向：铁路信号列控中心产品测试。