CN104765681A - 列车传动控制软件自动化测试系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种列车传动控制软件自动化测试系统及方法，系统包括列车传动控制软件，对列车传动控制单元中的硬件IO接口单元进行集中控制和实时驱动，实现数据的实时采集和输出控制；实时仿真设备，模拟与列车传动控制软件相关联的外部设备，通过软件建模实现外部设备动态仿真，并与列车传动控制单元进行实时数据交互；计算机，包括测试管理模块和测试执行模块，测试管理模块管理测试用例、测试脚本、测试结果数据，测试执行模块开发某一测试用例对应的测试脚本，并自动执行对应的测试脚本。本发明能够实现更加便捷、高效的测试，减少在软件设计阶段存在的问题及缺陷，并可进行现场故障及问题的再现和分析，以缩短产品开发周期、提升产品质量。

Description

列车传动控制软件自动化测试系统及方法

技术领域

本发明涉及电子电气测试领域，尤其是涉及一种应用于轨道交通领域机车、城轨、地铁、动车组等的列车传动控制软件自动化测试系统及方法。

背景技术

列车传动控制软件主要是用来完成对牵引变流器的各种逻辑控制功能，主要包括：主电路接触器控制逻辑、变流器模块脉冲启/停控制逻辑、故障诊断与保护控制逻辑、牵引制动力特性控制、功率分配控制、故障隔离复位与解锁控制逻辑、库内动车逻辑、过分相及微制动发电控制逻辑等。列车传动控制软件的外部关联设备，主要包括：主变流器、主变压器、辅助变压器、牵引电机、辅助设备、司控台及列车网络系统等。

因为机车、城轨、动车组等众多车型的差异性，导致列车传动控制软件存在较大的差异性，以传统的测试方法对其进行测试验证需要更多的人力物力。目前传动控制软件主要通过半实物实时仿真测试台进行测试，其主要注重于算法研究及列车传动控制软件控制性能分析，还远不能满足列车传动控制软件逻辑功能的测试验证需求。如附图1所示，现有的半实物实时仿真测试台，主要实现对列车电传动系统的仿真，包括列车主电路、牵引变压器、牵引变流器、牵引电机等，主要用于验证列车传动控制软件对列车电传动系统的控制性能，还存在如下几个方面的缺陷：

（1）现有半实物仿真测试台缺乏对列车司机控制台、列车网络控制系统的仿真，无法模拟真实的列车运行环境，无法针对具体的列车装车软件进行测试，列车传动控制软件的完整性功能无法得到测试验证。现有技术在没有闭环的系统中只能进行手动的测试，通过人工观察、分析，结合测试人员的经验，对结果进行判断。同时，由于没有科学的数据作为判断条件，则更缺乏对测试过程的管理，也不便于进行测试经验的积累，无法重复利用已有的测试成果。

（2）现有半实物仿真测试台列车传动控制软件与列车中相关联的设备较多，涉及到大量的逻辑控制、时序控制功能，列车传动控制软件作为列车的“心脏”，为实现对其进行完整准确的测试，往往耗费较大的人力物力。由于采用手动测试，完全依靠测试人员进行把关，在软件不断地修改过程中，需软件测试人员重复大量的测试验证，且不能严格保证测试的正确性。

（3）现有半实物仿真测试台列车传动控制软件的外部对象较多，采用实物或者半实物互联的方式，构建联合仿真平台，不便于对各个系统进行自动化的控制。

因此，为了实现对新车型列车传动控制软件的测试验证，以及对已有车型的维护，又受到日益增长的轨道交通车辆的市场压力，提出一种能够对列车传动控制软件进行自动化测试的系统及方法的重要性显得日益突出。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种列车传动控制软件自动化测试系统及方法，能够实现更加便捷、高效的测试，减少在软件设计阶段存在的问题及缺陷，并可进行现场故障及问题的再现和分析，以缩短产品开发周期、提升产品质量。

为了实现上述发明目的，本发明具体提供了一种列车传动控制软件自动化测试系统的技术实现方案，列车传动控制软件自动化测试系统，包括：

列车传动控制软件，对列车传动控制单元中的硬件IO接口单元进行集中控制，实时驱动各个硬件IO接口单元，实现数据的实时采集和输出控制；

实时仿真设备，模拟与所述列车传动控制软件相关联的所有外部设备，通过软件建模实现所述外部设备的动态仿真，并与所述列车传动控制单元进行实时的数据交互；

计算机，与所述实时仿真设备进行数据交互，所述计算机进一步包括测试管理模块和测试执行模块；测试管理模块对测试用例、测试脚本、测试结果数据进行管理，并生成测试报表，通过与所述测试执行模块相关联，实现测试执行及测试管理一体化；所述测试执行模块用于开发某一测试用例对应的测试脚本，同时按照所述测试管理模块中提供的测试序列自动化地执行对应的测试脚本。

优选的，在所述测试管理模块中，根据所述测试用例描述的信息，进行所述测试脚本的管理，编辑所述测试脚本组成的序列。所述测试用例包括所述测试用例的所有输入设置、测试用例的所有期望输出和测试评价规则。

优选的，通过所述测试管理模块实现所选择的测试用例一键自动化测试执行，在完成自动化测试执行后，所述测试管理模块自动根据测试用例的实际输出结果、期望输出和测试评价规则，自动进行比较分析，给出测试用例包括未执行、通过、未通过在内的测试结果数据，并对所述测试结果数据进行实时显示和/或报表打印，实现所述测试结果数据的分析。

优选的，所述测试执行模块进行测试脚本的编辑、编译，所述测试脚本能被所述测试管理模块自动化执行。所述测试脚本编辑完成后独立执行，读写所述列车传动控制软件中的模型变量，实时控制所述实时仿真设备中运行的仿真模型，将所述仿真模型中的实时数据进行存取和处理，并回传所述测试脚本执行过程中的实时数据，将所述实时数据传送至所述测试管理模块进行测试结果数据分析。

优选的，所述计算机进一步包括数据库，所述数据库用于存放模型变量，所述模型变量包括所述仿真模型中所有的输入输出变量，所述测试执行模块从所述数据库中导入数据文件，并通过所述测试脚本实时访问所述模型变量。

优选的，所述实时仿真设备中包括司机控制台模型、列车网络控制系统模型、列车电传动系统模型和列车制动系统模型。所述实时仿真设备与所述列车传动控制软件进行实时数据交互，模拟所述列车传动控制软件运行所需真实物理环境的输入和输出信号。所述实时仿真设备与所述列车传动控制软件、测试管理模块、测试执行模块组成闭环测试系统，通过组织所述列车传动控制软件的输入，来驱动所述列车传动控制软件运行，同时接收所述列车传动控制软件输出的测试结果数据。

本发明还另外具体提供了一种基于上述系统的列车传动控制软件自动化测试方法的技术实现方案，列车传动控制软件自动化测试方法，包括以下步骤：

S101：根据列车传动控制软件的测试需求，整理所述列车传动控制软件中模型变量的接口表，形成所述模型变量的数据库文件；

S102：根据所述数据库文件中的模型变量，开发出实时仿真设备中运行的仿真模型，并将所述仿真模型编译下载至所述实时仿真设备中运行，实现所述模型变量的实时访问；

S103：设计测试用例，并将所述测试用例导入至测试管理模块中；

S104：在测试执行模块中，导入所述模型变量的数据库文件，根据所述测试用例开发测试脚本，实现所述测试脚本与所述模型变量之间的关联；

S105：在所述测试管理模块中，将所述测试用例关联所述测试脚本，形成自动化执行的测试序列，实时调用所述测试执行模块中的测试脚本运行，并将测试结果反馈至所述测试管理模块。

通过实施上述本发明提供的列车传动控制软件自动化测试系统及方法，具有如下有益效果：

（1）本发明能够实现更加便捷、高效的测试，减少在列车传动控制软件设计阶段存在的问题及缺陷，并可进行现场故障及问题的再现和分析。

（2）本发明能够实现对列车传动控制软件的自动化测试，以缩短产品的开发周期、提高测试效率、提升产品质量。

（3）本发明便于进行测试经验的积累，通过重复利用已有的测试成果，解决重复性测试的难题，通过自动化的测试系统及方法能够严格保证测试的完整性和准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的实施例。

图1是现有技术中半实物实时仿真测试台的系统结构组成框图；

图2是本发明列车传动控制软件自动化测试系统一种具体实施方式的系统结构组成框图；

图3是本发明列车传动控制软件自动化测试系统一种具体实施方式的原理示意图；

图4是本发明列车传动控制软件自动化测试方法一种具体实施方式的程序流程图；

图中：1-测试管理模块，2-测试执行模块，3-数据库，4-列车传动控制软件，10-计算机，20-实时仿真设备，30-列车传动控制单元。

具体实施方式

为了引用和清楚起见，将下文中使用的技术名词、简写或缩写记载如下：

AD：将连续变化的模拟量转换为离散的数字量，简称AD。

DA：将离散的数字量转换为连续变化的模拟量，简称DA。

DIO： Digital In and Out，数字量输入输出的简称。

TCU：Traction Control Unit，传动控制单元的简称。

PWM：Pulse Width Modulation，脉宽调制的简称，是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。

测试脚本：是指一个特定测试的一系列指令，这些指令可以被自动化测试工具执行，是自动执行测试过程的计算机可读指令。测试脚本可以被创建（记录）或使用测试自动化工具自动生成，或用编程语言来完成。

测试用例：是为某个特殊的目标而编制的一组测试输入、执行条件以及预期结果，是将软件测试的行为活动做一个科学化的组织归纳，目的是能够将软件测试的行为转化成可管理的模式。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如附图2至附图4所示，给出了本发明列车传动控制软件自动化测试系统及方法的具体实施例，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

为了实现更加便捷、高效地进行列车传动控制软件自动化测试，减少在列车传动控制软件设计阶段存在的问题和缺陷，并可以进行现场故障及问题的再现和分析，本发明下述具体实施例提出了一种车传动控制软件自动化测试系统及方法，以缩短产品开发周期、提升产品质量。同时，能够解决软件重复性测试的技术问题，并通过测试系统及方法严格保证整个软件自动化测试过程的完整性和准确性。

如附图2的列车传动控制软件自动化测试系统的系统结构组成框图所示，一种列车传动控制软件自动化测试系统的具体实施例，列车传动控制软件（模块）作为传动控制单元（TCU，Traction Control Unit，传动控制单元的简称）的集中控制软件（模块），能够实时驱动各种硬件IO接口单元，主要包括：AD/DA、DIO、通信接口、PWM等，实现数据的实时采集和输出控制功能。

测试系统具体包括：

列车传动控制软件（模块）4，对列车传动控制单元30中的硬件IO接口单元进行集中控制，实时驱动各个硬件IO接口单元，实现数据的实时采集和输出控制；

实时仿真设备20，模拟与列车传动控制软件4相关联的所有外部设备，通过软件建模实现外部设备的动态仿真，通过软件建模能够实时地驱动实时仿真设备中的各种硬件IO接口信号，并与列车传动控制单元30进行实时的数据交互；

计算机10，与实时仿真设备20进行数据交互，计算机10进一步包括测试管理模块1和测试执行模块2；测试管理模块1对测试用例、测试脚本、测试结果数据进行管理，便于对大量的测试脚本进行组织管理，并生成测试报表；通过与测试执行模块2相关联，实现测试执行及测试管理一体化，测试执行模块2用于开发某一测试用例对应的测试脚本，同时按照测试管理模块1中提供的测试序列自动化地执行对应的测试脚本。

如附图3中所示，在测试管理模块1中，根据测试用例描述的信息，进行测试脚本的管理，编辑测试脚本组成的序列。测试用例包括测试用例的所有输入设置、测试用例的所有期望输出和测试评价规则。通过测试管理模块1实现所选择的测试用例一键自动化测试执行，在完成自动化测试执行后，测试管理模块1自动根据测试用例的实际输出结果、期望输出和测试评价规则，自动进行比较分析，给出测试用例包括未执行、通过、未通过在内的测试结果数据，并对测试结果数据进行实时显示和/或报表打印，实现测试结果数据的分析。

如附图3中所示，测试执行模块2进行测试脚本的编辑、编译，测试脚本能被测试管理模块1自动化执行。测试脚本编辑完成后可以独立执行，读写列车传动控制软件4中的模型变量，从而实现实时地控制实时仿真设备20中运行的仿真模型，将仿真模型中的实时数据进行存取和处理，并回传测试脚本执行过程中的实时数据，将实时数据传送至测试管理模块1进行测试结果数据分析。

如附图3中所示，计算机10进一步包括数据库3，数据库3用于存放模型变量，模型变量包括仿真模型中所有的输入输出变量，测试执行模块2从数据库3中导入数据文件，并通过测试脚本实时访问模型变量。列车传动控制软件的测试，需要将列车传动控制单元相关所有对象模型（即实时仿真设备20中运行的所有模型）的输入输出变量，导入数据库3的数据文件中，测试执行模块2通过测试脚本，实时访问各种对象模型的输入输出变量（简称为模型变量）。

如附图3中所示，实时仿真设备20中包括司机控制台模型、列车网络控制系统模型、列车电传动系统模型（包括列车主电路、牵引变压器、牵引变流器、牵引电机等）和列车制动系统模型。实时仿真设备20与列车传动控制软件4进行实时数据交互，模拟列车传动控制软件4运行所需真实物理环境的输入和输出信号，模拟列车的动态运行环境过程。实时仿真设备20与列车传动控制软件4、测试管理模块1、测试执行模块2组成闭环测试系统，通过组织列车传动控制软件4的输入，来驱动列车传动控制软件4运行，同时接收列车传动控制软件4输出的测试结果数据。再结合测试管理模块1和测试执行模块2，就能形成一个自动的、实时的、非侵入性的闭环测试系统，能够组织列车传动控制软件的输入，来驱动列车传动控制软件运行，同时接收列车传动控制软件的输出结果。例如：当逆变器作为列车传动控制单元（TCU）的被控对象时，可通过仿真模型软件建立逆变器模型，将其运行在实时仿真设备20中，就可以与列车传动控制单元进行实时数据交互，形成一个闭环的系统。在逆变器模型中可以模拟逆变电流故障，就可以测试列车传动控制软件的功能。

如附图4所示，为本发明列车传动控制软件自动化测试方法一种具体实施方式的程序流程。在这里以列车传动控制软件的逆变过流保护功能测试作为一种典型的列车传动控制软件自动化测试项目为例对本发明具体实施例进行详细介绍。

一种基于上述系统的列车传动控制软件自动化测试方法的具体实施例，包括以下步骤：

S101：根据列车传动控制软件4的测试需求，整理列车传动控制软件4中模型变量的接口表，形成模型变量的数据库文件。

例如：列车传动控制软件的逆变过流保护功能测试，需要对逆变器的（三相）逆变电流分别进行测试，则将三相电流分别形成相应的模型变量，并整理成模型变量接口表，再将其导入数据库3的数据文件中，形成模型变量的数据库文件。

S102：根据数据库文件中的模型变量，开发出实时仿真设备20中运行的仿真模型，并将仿真模型编译下载至实时仿真设备20中运行，实现模型变量的实时访问。

例如：根据数据库文件中的模型变量，开发出在实时仿真设备20中运行的逆变器模型。在开发完成逆变器模型后，将其下载至实时仿真设备20中，逆变器模型中的逆变电流，分别与模型变量在数据库文件中的逆变电流一一关联，从而可以实时访问仿真模型中的变量。

S103：设计测试用例，并将测试用例导入至测试管理模块1中。

例如：设计逆变器的U相逆变电流测试用例，U相逆变电流测试用例将输入逆变器U相的电流值强制为500A，期望输出为无过流保护故障出现，测试评价规则（准则）为无故障发生则通过，否则不通过（当然测试用例还有其他大量的信息，均依照此方法实现，在此不再赘述）。将测试用例的所有信息导入至测试管理模块（软件）1中。

S104：在测试执行模块2中，导入所述模型变量的数据库文件，根据测试用例开发测试脚本，实现测试脚本与模型变量之间的关联。

例如：在测试执行模块（软件）2中，将模型变量的数据库文件导入，查找到U相逆变电流变量，通过编写测试脚本，将其值设置为500A，并通过测试脚本读取过流保护故障变量，测试是否有故障出现。

S105：在测试管理模块1中，将测试用例关联测试脚本，形成自动化执行的测试序列，实时调用测试执行模块2中的测试脚本运行，并将测试结果反馈至测试管理模块1。

例如：按照以上U相逆变电流测试用例和测试脚本的设计步骤，分别完成V相逆变电流、W相逆变电流的测试用例及测试脚本的设计，在测试管理模块（软件）1中分别将其测试用例与测试脚本关联，形成3个测试用例组成的一个测试序列，运行测试序列，就可分别调用测试执行模块（软件）2中相应的测试脚本，将测试结果写入至测试报表中，并记录于列车传动控制软件中，从而实现了测试序列的自动化执行。

通过实施本发明具体实施例描述的列车传动控制软件自动化测试系统及方法，能够达到以下技术效果：

（1）本发明具体实施例描述的列车传动控制软件自动化测试系统及方法能够实现更加便捷、高效的测试，减少在列车传动控制软件设计阶段存在的问题及缺陷，并可进行现场故障及问题的再现和分析。

（2）本发明具体实施例描述的列车传动控制软件自动化测试系统及方法能够实现对列车传动控制软件的自动化测试，以缩短产品的开发周期、提高测试效率、提升产品质量。

（3）本发明具体实施例描述的列车传动控制软件自动化测试系统及方法便于进行测试经验的积累，通过重复利用已有的测试成果，解决重复性测试的难题，通过自动化的测试系统及方法能够严格保证测试的完整性和准确性。

（4）具体实施例描述的列车传动控制软件自动化测试系统及方法通过测试管理软件、测试执行软件、数据库文件、仿真模型软件之间的协同实现列车传动控制软件自动化测试，对列车传动控制软件的所有外部对象进行仿真，便于测试管理和测试执行。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神实质和技术方案的情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (7)

1.一种列车传动控制软件自动化测试系统，其特征在于，包括：

列车传动控制软件（4），对列车传动控制单元（30）中的硬件IO接口单元进行集中控制，实时驱动各个硬件IO接口单元，实现数据的实时采集和输出控制；

实时仿真设备（20），模拟与所述列车传动控制软件（4）相关联的所有外部设备，通过软件建模实现所述外部设备的动态仿真，并与所述列车传动控制单元（30）进行实时的数据交互；

计算机（10），与所述实时仿真设备（20）进行数据交互，所述计算机（10）进一步包括测试管理模块（1）和测试执行模块（2）；测试管理模块（1）对测试用例、测试脚本、测试结果数据进行管理，并生成测试报表，通过与所述测试执行模块（2）相关联，实现测试执行及测试管理一体化；所述测试执行模块（2）用于开发某一测试用例对应的测试脚本，同时按照所述测试管理模块（1）中提供的测试序列自动化地执行对应的测试脚本。

2.根据权利要求1所述的列车传动控制软件自动化测试系统，其特征在于：在所述测试管理模块（1）中，根据所述测试用例描述的信息，进行所述测试脚本的管理，编辑所述测试脚本组成的序列；所述测试用例包括所述测试用例的所有输入设置、测试用例的所有期望输出和测试评价规则。

3.根据权利要求2所述的列车传动控制软件自动化测试系统，其特征在于：通过所述测试管理模块（1）实现所选择的测试用例一键自动化测试执行，在完成自动化测试执行后，所述测试管理模块（1）自动根据测试用例的实际输出结果、期望输出和测试评价规则，自动进行比较分析，给出测试用例包括未执行、通过、未通过在内的测试结果数据，并对所述测试结果数据进行实时显示和/或报表打印，实现所述测试结果数据的分析。

4.根据权利要求2或3所述的列车传动控制软件自动化测试系统，其特征在于：所述测试执行模块（2）进行测试脚本的编辑、编译，所述测试脚本能被所述测试管理模块（1）自动化执行；所述测试脚本编辑完成后独立执行，读写所述列车传动控制软件（4）中的模型变量，实时控制所述实时仿真设备（20）中运行的仿真模型，将所述仿真模型中的实时数据进行存取和处理，并回传所述测试脚本执行过程中的实时数据，将所述实时数据传送至所述测试管理模块（1）进行测试结果数据分析。

5.根据权利要求4所述的列车传动控制软件自动化测试系统，其特征在于：所述计算机（10）进一步包括数据库（3），所述数据库（3）用于存放模型变量，所述模型变量包括所述仿真模型中所有的输入输出变量，所述测试执行模块（2）从所述数据库（3）中导入数据文件，并通过所述测试脚本实时访问所述模型变量。

6.根据权利要求1、2、3、5中任一项所述的列车传动控制软件自动化测试系统，其特征在于：所述实时仿真设备（20）中包括司机控制台模型、列车网络控制系统模型、列车电传动系统模型和列车制动系统模型；所述实时仿真设备（20）与所述列车传动控制软件（4）进行实时数据交互，模拟所述列车传动控制软件（4）运行所需真实物理环境的输入和输出信号；所述实时仿真设备（20）与所述列车传动控制软件（4）、测试管理模块（1）、测试执行模块（2）组成闭环测试系统，通过组织所述列车传动控制软件（4）的输入，来驱动所述列车传动控制软件（4）运行，同时接收所述列车传动控制软件（4）输出的测试结果数据。

7.一种基于权利要求1至6中任一项所述系统的列车传动控制软件自动化测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

S101：根据列车传动控制软件（4）的测试需求，整理所述列车传动控制软件（4）中模型变量的接口表，形成所述模型变量的数据库文件；

S102：根据所述数据库文件中的模型变量，开发出实时仿真设备（20）中运行的仿真模型，并将所述仿真模型编译下载至所述实时仿真设备（20）中运行，实现所述模型变量的实时访问；

S103：设计测试用例，并将所述测试用例导入至测试管理模块（1）中；

S104：在测试执行模块（2）中，导入所述模型变量的数据库文件，根据所述测试用例开发测试脚本，实现所述测试脚本与所述模型变量之间的关联；

S105：在所述测试管理模块（1）中，将所述测试用例关联所述测试脚本，形成自动化执行的测试序列，实时调用所述测试执行模块（2）中的测试脚本运行，并将测试结果反馈至所述测试管理模块（1）。