铁路信号计算机联锁系统的毕业论文

铁路信号计算机联锁系统的毕业论文

《铁路信号计算机联锁系统自动测试的构造探析》

摘要：伴随着电子计算机技术的飞速发展，传统的6502电气集中联锁系统迅速地被

计算机联锁系统取代，后者已然成为了未来车站联锁系统的主要发展方向。自动测试作为

这两年兴起的联锁软件测试方式，对比手动测试更有优势，本文将重点探析铁路信号计算

机联锁系统自动测试的构造。

关键字：铁路信号；计算机联锁系统；自动测试；构造探析

计算机联锁软件凭借其高效率、测试充分等特点成为了保证铁路列车和机车安全作业

的重要软件，为了保障计算机联锁软件的高安全性我们必须对其进行安全测试。目前我国

使用的计算机联锁软件测试方法主要有手工测试和自动测试，两者相较，手工测试拥有测

试效率低和测试不充分等缺点;而自动测试系统恰好能弥补手工测试的这些弊病，它测试

效率高、所需人工少、测试时间短，并且能有效地消除联锁试验中产生的失误，减低了软

件带来的风险性。总的来说，自动测试具有简单化、需时少、效率高等优点。

一、铁路信号计算机联锁系统介绍

作为指挥铁路列车作业和机车作业的信号命令，铁路信号必须保证列车的机车运行安全、提高运行效率。铁路信号系统的发展可以追溯到蒸汽时代，随着科技的进步、时代的

发展，铁路信号系统从最初的人工操作演变为机械运行、机电结合以及电气一体，再到如

今的计算机联锁系统，可谓日新月异。目前我国广泛使用的有两种铁路信号系统，一个是

传统的6502电气集中联锁系统，一个便是计算机联锁系统。

以前由人工操作的铁路信号系统，其传递信息的方式便是通过信号员挥动各式各样的

旗帜来显示机车运行情况。这种信号传递方式不仅耗时耗力，传递的信息量还小，不能保

证信号传递的准确性和实时性，早已经被时代的发展淘汰。现代铁路信号系统是建立在网

络通信技术、视频监控技术、计算机技术基础之上的，通过计算机控制实现的一种信号系统。在这种系统中使用了信号连锁软件的控制规则，建立了包括火车轨道、道岔以及信号

机组的室外基础设备，能够实现对铁路列车运行状况的全面掌控，有利于保证火车运行的

安全。而采用特定的技术手段，将进路、信号、道岔的关系固定在一个相互制约又相互协

作的层面上，这就是联锁规则。从联锁规则我们可以看出：计算机联锁系统其实是通过制

定一系列的道岔、信号及轨道联锁关系达到约束作业，从而保证铁路运行安全;另一层是

实现联锁规则必须以技术作为手段。

和其他例如视频监控系统等实时控制系统相比，计算机联锁系统具有自身的特殊性，

不仅要有自己独特的实时可靠性指标，另外还涉及到行车的安全，具有较高的安全性指标。

二、计算机联锁系统自动测试的构造

自动测试系统产生和发展可以看做是现代工业化生产、电子技术、电子测量三体的结晶，一般也认为它是电子计算机科学与测量科学相结合的产物。自动测试系统的研究开发

工作可以追溯到50年代的美国的军事工业，自动测试系统一般定义为最少人工参与的情

况下，大量数据的自动测量、处理、输出以及适当的显示并能够自动给出测试结果的系统。目前，大部分的自动控制系统都是借助编程语言实现的，具体到铁路信号计算机连锁系统

来说，其构造主要包括以下几个部分。

一硬件构造

自动测试系统的硬件部分主要包括连锁机、PLC仿真机、上位机和主控机等，其中上

位机和连锁机被作为一个整体，然后通过网络和串行口与PLC仿真机及主控机等连接在一起，组成一个闭环测试系统。

主控机测试程序模块一方面通过NETBIOS向被测联锁系统发送按钮操作命令，同时从

上位机接收现场表示信息，另一方面通过采用TCP/护协议的MFC的cs0CKET采用流式套接字向仿真程序发送故障仿真命令。由PLC仿真机及主控机仿真程序控制模块所组成的仿真

系统同时接受来自欧诺个级测试模块及被测系统的仿真命令，使其既能够实现对道岔、和

信号机等的控制，同时也能够实现对车站信号设备状态的模拟，能够及时向被测系统的上

位机反馈现场的状态。

自动测试系统的基础是测试事件产生和模拟的运行环境，被测联锁软件的运行依靠被

模拟的操作命令及仿真的信号设备环境状态来激励，通过被测联锁软件输出的控制命令对

仿真车站信号设备环境状态的变化进行控制，同时该控制命令也可以作为自动测试结果准

确性的判定依据，对其安全性需求进行判定。

二系统软件构造

自动测试系统的软件部门主要分为四个模块：测试用数据生成及校验模块、测试事例

生成及调度模块、测试结果记录查询模块、仿真模块、动态判定模块、通信部分。

1测试用数据生成及校验模块

该模块的主要作用是给微机联锁系统及自动测试系统的生成站提供静态数据，静态数

据种类比较复杂，包括测试结果、联锁表、设备号序列表、按钮代码表、仿真数据及站场

静态数据等。数据交换是维系系统正常运作的基础。静态数据库中的数据量及种类主要取

决于车站内的信号平面布置情况，通过计算机自动生成，静态数据库中的联锁表采用搜索

与交互相结合的自动生成算法，它对保证自动测试系统的正常运行起着非常重要的作用，

因此在系统中加入了对联锁表进行修改和校验的功能，必要情况下可以直接对联锁表进行

修改。

2测试事例生成及调度模块

测试事例生成和调度主要负责的是软件测试事例的生成，将这些事例具体化为向被测

软件发送操作命令和向仿真模块发送仿真命令。

3测试结果记录查询模块

负责把测试结果存入数据库为文本文件，并可对结果进行查询。查询时可采用实时检

查方法，即对当时的上位机站场屏幕输出进行检查，以检查输出结果是否与预期结果相一致，也可以采用测后人工检查方法。即在整个测试或某项功能测试结束之后，查询测试结

果文件，看测试结果是否正确。

4仿真模块

接收来自测试程序模块的控制命令和故障仿真命令，返回站场设备的状态信息。仿真

模拟的对象是信号机，道岔，轨道电路。仿真模块还可人为设置各类信号设备故障。

动态判定模块：

用于判定被测软件的输入-输出响应是否正常。

6通信部分：

完成站场静态数据的传送和进行各种动态信息交换。

三自动测试流程

系统在进行相关的联锁特征数据测试时，一方面向软件发送测试事例中的操作命令或

仿真设置命令，另一方面对被测连锁软件的控制命令及现场的信号设备状态进行动态的监控，从而实现测试结果的自动生成、测试结果的动态判定以及测试项的连续加载等功能。

在系统完成每一项测试以后，需要根据需要向仿真软件发出指令，以对某些设备故障状态

命令进行清除，以保证后面项目测试的正常进行。当完成某进路所有项目的测试以后，需

要将与该进路有关的公有变量初始化，以保证下一进路中项目测试的正常进行。

四自动测试系统的实现

自动测试系统的实现主要基于灰箱模型的软件测试，通过结合微机联锁系统发展的需

要而研制自测系统。自测系统的研发目的主要为了发现那些潜伏在己成熟联锁软件需求说

明和功能方面的缺陷，测试出它们并输出检测结果。

三、总结

与传统的手工测试相比，自动测试具有所需人工少、成本低、用时少、效率高、错误

率低、问题覆盖率高等优点，并且已经迅速发展、取代了手动测试。但就目前的发展看来，铁路信号计算机联锁系统自动测试系统仍旧存在研发费用高、工作频带宽度受限等缺点，

需要在未来的应用中不断加以改进。