基于UML狀態(tài)圖的列控中心軌道電路編碼功能測試用例生成方法的深度探究一、引言1.1研究背景與意義隨著城市化進程的加速和人口流動的日益頻繁，軌道交通作為一種高效、便捷、環(huán)保的公共交通方式，在現(xiàn)代城市交通體系中占據(jù)著舉足輕重的地位。無論是城市內(nèi)部的地鐵、輕軌，還是連接城市之間的高速鐵路，其安全穩(wěn)定運行直接關(guān)系到廣大民眾的出行安全和社會經(jīng)濟的正常運轉(zhuǎn)。列控中心系統(tǒng)作為軌道交通的核心控制系統(tǒng)，猶如整個軌道交通網(wǎng)絡(luò)的“大腦”，負責對列車的運行進行精確控制和調(diào)度。它實時采集軌道占用、列車進路、限速等關(guān)鍵信息，并依據(jù)這些信息生成列車行車許可命令，通過軌道電路和有源應(yīng)答器將命令傳輸給車載子系統(tǒng)，從而確保列車能夠安全、有序、高效地運行。在整個列控中心系統(tǒng)中，軌道電路編碼功能又是其核心中的核心，它通過對軌道電路信息的處理和編碼，為列車提供至關(guān)重要的運行許可信息。這些信息如同列車運行的“指南針”和“安全鎖”，一方面引導(dǎo)列車按照正確的路徑行駛，另一方面確保列車在運行過程中的間隔安全，有效避免列車追尾、沖突等嚴重事故的發(fā)生。以高鐵為例，當列車高速行駛時，任何細微的軌道電路編碼錯誤都可能導(dǎo)致車載設(shè)備接收到錯誤的運行指令，進而引發(fā)嚴重的安全事故。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，在過去因軌道交通信號系統(tǒng)故障導(dǎo)致的事故中，有相當一部分是由于軌道電路編碼功能異常引起的。因此，對列控中心軌道電路編碼功能進行全面、深入、嚴格的測試，確保其正確性和可靠性，是保障軌道交通系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，具有極其重要的現(xiàn)實意義。傳統(tǒng)的軌道電路編碼功能測試方法往往依賴于人工經(jīng)驗，測試人員根據(jù)自己的經(jīng)驗和對系統(tǒng)的理解來設(shè)計測試用例。這種方法存在諸多局限性：一方面，人工設(shè)計測試用例難以保證全面覆蓋所有可能的情況，容易遺漏一些潛在的故障點，導(dǎo)致測試不充分；另一方面，人工測試效率低下，測試周期長，難以滿足軌道交通系統(tǒng)快速發(fā)展和不斷更新的需求。隨著軌道交通系統(tǒng)的日益復(fù)雜和規(guī)模的不斷擴大，傳統(tǒng)測試方法的弊端愈發(fā)明顯。基于UML狀態(tài)圖的測試用例生成方法為解決上述問題提供了新的思路和途徑。UML狀態(tài)圖能夠以圖形化的方式清晰、直觀地描述列控中心軌道電路編碼模塊的狀態(tài)和轉(zhuǎn)移關(guān)系。通過對UML狀態(tài)圖的建模和分析，可以深入了解系統(tǒng)的行為和邏輯，從而更準確地確定測試中需要覆蓋的狀態(tài)和轉(zhuǎn)移條件。在此基礎(chǔ)上，利用相關(guān)的測試用例生成算法，可以自動生成具有較高覆蓋率、有效性和完備性的測試用例。這些測試用例能夠全面覆蓋系統(tǒng)的各種狀態(tài)和轉(zhuǎn)移路徑，有效提高測試的全面性和準確性。同時，自動化的測試用例生成大大提高了測試效率，縮短了測試周期，能夠更好地適應(yīng)軌道交通系統(tǒng)快速發(fā)展的需求。本研究旨在深入探究基于UML狀態(tài)圖的列控中心軌道電路編碼功能測試用例生成方法，通過建立科學(xué)、有效的測試用例生成模型，生成高質(zhì)量的測試用例，為列控中心軌道電路編碼功能的測試提供有力支持。這不僅有助于提高軌道交通系統(tǒng)的安全性和可靠性，減少潛在的安全隱患，還能為軌道交通行業(yè)的發(fā)展提供技術(shù)保障，推動軌道交通技術(shù)的不斷進步。同時，本研究成果對于其他類似的復(fù)雜系統(tǒng)測試用例生成方法的研究也具有一定的參考和借鑒價值，能夠促進整個測試領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展和創(chuàng)新。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀在軌道交通領(lǐng)域，列控中心軌道電路編碼功能的測試一直是研究的重點和熱點。隨著軌道交通技術(shù)的不斷發(fā)展，國內(nèi)外學(xué)者和研究機構(gòu)在該領(lǐng)域開展了廣泛而深入的研究，取得了一系列重要成果。國外方面，德國、法國、日本等軌道交通技術(shù)發(fā)達國家在列控系統(tǒng)測試領(lǐng)域起步較早，積累了豐富的經(jīng)驗和技術(shù)。他們在軌道電路編碼功能測試方面，采用了多種先進的測試技術(shù)和方法。例如，德國的鐵路系統(tǒng)在測試中注重對軌道電路傳輸特性的精確分析，通過建立詳細的數(shù)學(xué)模型來模擬信號在軌道電路中的傳輸過程，從而準確地檢測編碼功能的正確性。法國則側(cè)重于利用仿真技術(shù)，構(gòu)建高度逼真的列車運行場景，對列控中心在不同工況下的軌道電路編碼功能進行全面測試。日本在測試過程中強調(diào)對系統(tǒng)可靠性的評估，運用故障注入技術(shù)，人為地在軌道電路編碼系統(tǒng)中引入各種故障，觀察系統(tǒng)的響應(yīng)和恢復(fù)能力，以此來驗證系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。在UML狀態(tài)圖的應(yīng)用研究方面，國外學(xué)者對其在軟件測試中的應(yīng)用進行了深入探討。[國外學(xué)者姓名1]提出了一種基于UML狀態(tài)圖的面向?qū)ο筌浖y試方法，通過對狀態(tài)圖的分析，自動生成測試用例，并在實際項目中進行了驗證，取得了較好的效果。[國外學(xué)者姓名2]則研究了如何利用UML狀態(tài)圖對實時系統(tǒng)進行建模和測試，提出了一種基于狀態(tài)圖的實時系統(tǒng)測試框架，該框架能夠有效地檢測實時系統(tǒng)中的時序錯誤和狀態(tài)轉(zhuǎn)移錯誤。然而，國外在將UML狀態(tài)圖應(yīng)用于列控中心軌道電路編碼功能測試方面的研究相對較少，尤其是針對不同類型軌道交通線路和復(fù)雜運行場景下的測試研究還不夠深入。國內(nèi)在列控中心軌道電路編碼功能測試及UML狀態(tài)圖應(yīng)用方面也取得了顯著進展。近年來，隨著我國高鐵和城市軌道交通的快速發(fā)展，對列控系統(tǒng)的測試技術(shù)提出了更高的要求。國內(nèi)學(xué)者和研究機構(gòu)針對列控中心軌道電路編碼功能的特點，開展了一系列研究工作。[國內(nèi)學(xué)者姓名1]提出了一種基于故障樹分析的列控中心軌道電路編碼功能測試方法，通過建立故障樹模型，分析各種可能導(dǎo)致編碼錯誤的故障因素，并據(jù)此設(shè)計測試用例，有效地提高了測試的覆蓋率。[國內(nèi)學(xué)者姓名2]則利用形式化方法對列控中心軌道電路編碼功能進行建模和驗證，通過嚴格的數(shù)學(xué)推理和證明，確保編碼功能的正確性。在UML狀態(tài)圖應(yīng)用方面，[國內(nèi)學(xué)者姓名3]研究了基于UML狀態(tài)圖的列控中心軟件測試方法，通過對列控中心軟件的狀態(tài)和行為進行建模，生成測試用例，提高了軟件測試的效率和質(zhì)量。[國內(nèi)學(xué)者姓名4]提出了一種改進的基于UML狀態(tài)圖的測試用例生成算法，該算法在傳統(tǒng)算法的基礎(chǔ)上，考慮了更多的實際因素，如狀態(tài)轉(zhuǎn)移的條件約束、事件的優(yōu)先級等，生成的測試用例更加全面和有效。然而，目前國內(nèi)的研究在測試用例的優(yōu)化、測試成本的控制以及對新型列控系統(tǒng)的適應(yīng)性等方面還存在一些不足。例如，生成的測試用例數(shù)量較多，導(dǎo)致測試時間過長，成本過高；在面對新型列控系統(tǒng)的復(fù)雜功能和特殊需求時，現(xiàn)有的測試方法和技術(shù)還不能完全滿足要求。綜上所述，國內(nèi)外在列控中心軌道電路編碼功能測試及UML狀態(tài)圖應(yīng)用方面已經(jīng)取得了一定的成果，但仍存在一些問題和挑戰(zhàn)有待解決。本研究將在已有研究的基礎(chǔ)上，深入探究基于UML狀態(tài)圖的列控中心軌道電路編碼功能測試用例生成方法，致力于解決現(xiàn)有研究中存在的不足，為提高列控中心軌道電路編碼功能測試的效率和質(zhì)量提供新的思路和方法。1.3研究目標與內(nèi)容本研究旨在深入探究基于UML狀態(tài)圖的列控中心軌道電路編碼功能測試用例生成方法，具體目標為建立一種科學(xué)、高效、全面的測試用例生成方法，提高測試用例的覆蓋率、有效性和完備性，從而提升列控中心軌道電路編碼功能測試的質(zhì)量和效率，確保列控中心系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。通過本方法生成的測試用例能夠更精準地檢測出軌道電路編碼功能中可能存在的缺陷和錯誤，為軌道交通系統(tǒng)的安全運行提供有力保障。同時，對所提出的測試用例生成方法進行全面評估和分析，明確其優(yōu)缺點，為后續(xù)的研究和改進提供參考依據(jù)，推動該領(lǐng)域技術(shù)的不斷發(fā)展和完善。圍繞上述目標，本研究將開展以下幾方面的內(nèi)容：列控中心軌道電路編碼功能特點分析：對列控中心軌道電路編碼功能的工作原理、功能特性、輸入輸出關(guān)系等進行深入剖析。研究其在不同運行場景下，如正常運行、故障運行、特殊工況等，以及不同線路條件，如高速鐵路、城市軌道交通等，所呈現(xiàn)出的狀態(tài)轉(zhuǎn)移特性和行為模式。例如，在高速鐵路中，列車運行速度快、行車間隔小，對軌道電路編碼的實時性和準確性要求極高，需重點分析其在高速運行狀態(tài)下的編碼變化規(guī)律；而在城市軌道交通中，車站間距短、啟停頻繁，要關(guān)注其在頻繁進出站場景下的編碼功能特點。通過大量的實際案例分析和數(shù)據(jù)統(tǒng)計，總結(jié)歸納出列控中心軌道電路編碼功能的典型特點和關(guān)鍵狀態(tài)轉(zhuǎn)移條件，為后續(xù)的建模和測試用例生成奠定堅實基礎(chǔ)。基于UML狀態(tài)圖的建模：依據(jù)列控中心軌道電路編碼功能的特點，運用UML狀態(tài)圖對其進行建模。在建模過程中，明確狀態(tài)圖中的各個狀態(tài)，包括初始狀態(tài)、正常運行狀態(tài)、故障狀態(tài)等，以及狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)移關(guān)系和觸發(fā)轉(zhuǎn)移的事件。例如，當軌道電路檢測到列車占用時，編碼模塊應(yīng)從空閑狀態(tài)轉(zhuǎn)移到編碼狀態(tài)，并根據(jù)列車的位置、速度等信息生成相應(yīng)的編碼信號；當發(fā)生故障時，如通信故障、硬件故障等，編碼模塊應(yīng)轉(zhuǎn)移到故障狀態(tài)，并采取相應(yīng)的處理措施。同時，對狀態(tài)圖中的狀態(tài)和轉(zhuǎn)移條件進行詳細標注和說明，使其能夠準確反映列控中心軌道電路編碼功能的實際運行情況。通過建立精確的UML狀態(tài)圖模型，為測試用例的生成提供直觀、清晰的依據(jù)。測試用例生成：根據(jù)UML狀態(tài)圖模型，確定測試用例的生成策略和算法。首先，定義狀態(tài)轉(zhuǎn)移路徑的覆蓋準則，確保測試用例能夠覆蓋所有可能的狀態(tài)轉(zhuǎn)移路徑。例如，采用基本路徑覆蓋、狀態(tài)覆蓋、事件覆蓋等多種覆蓋準則相結(jié)合的方式，以提高測試用例的覆蓋率。然后，根據(jù)覆蓋準則，利用相應(yīng)的算法自動生成測試用例。在生成測試用例時，考慮不同的輸入?yún)?shù)組合、邊界條件和異常情況。比如，對于軌道電路編碼功能，輸入?yún)?shù)可能包括列車位置、速度、進路信息、限速信息等，要對這些參數(shù)進行合理的取值組合，生成各種測試用例，以檢測編碼功能在不同情況下的正確性。同時，針對可能出現(xiàn)的邊界條件，如列車位于軌道區(qū)段的邊界、速度達到限速值等，以及異常情況，如信號丟失、數(shù)據(jù)錯誤等，設(shè)計專門的測試用例進行測試。此外，還將對生成的測試用例進行優(yōu)化，去除冗余的測試用例，提高測試效率。測試用例優(yōu)化與評估：對生成的測試用例進行優(yōu)化，通過分析測試用例之間的相關(guān)性和冗余性，采用合并、篩選等方法，減少測試用例的數(shù)量，降低測試成本，同時確保測試用例的有效性和覆蓋率不受影響。例如，對于一些功能相似、輸入?yún)?shù)相近的測試用例，可以進行合并；對于一些對檢測故障作用不大的冗余測試用例，可以予以刪除。然后，運用多種評估指標對優(yōu)化后的測試用例進行評估，如覆蓋率指標，包括狀態(tài)覆蓋率、轉(zhuǎn)移覆蓋率、路徑覆蓋率等，以及故障檢測能力指標，通過注入已知故障來檢驗測試用例對故障的檢測率。根據(jù)評估結(jié)果，對測試用例進行進一步的調(diào)整和完善，以提高測試用例的質(zhì)量。最后，將優(yōu)化和評估后的測試用例應(yīng)用于實際的列控中心軌道電路編碼功能測試中，驗證其在實際測試環(huán)境中的有效性和實用性。1.4研究方法與技術(shù)路線本研究綜合運用多種研究方法，從理論分析到實踐驗證，逐步深入探究基于UML狀態(tài)圖的列控中心軌道電路編碼功能測試用例生成方法。具體研究方法如下：調(diào)研分析法：廣泛收集和深入分析國內(nèi)外關(guān)于列控中心軌道電路編碼功能測試以及UML狀態(tài)圖應(yīng)用的相關(guān)文獻資料，包括學(xué)術(shù)論文、研究報告、技術(shù)標準等。通過對已有研究成果的梳理和總結(jié)，了解當前該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀、技術(shù)水平和發(fā)展趨勢，明確已取得的成果和存在的問題，為本研究提供堅實的理論基礎(chǔ)和技術(shù)參考。同時，分析現(xiàn)有的測試用例生成方法和測試工具，結(jié)合列控中心軌道電路編碼功能的特點和實際測試需求，確定適合本研究的測試用例生成算法。針對不同鐵路列車運行模式，如高速鐵路、城市軌道交通等，選擇具有代表性的測試場景和測試數(shù)據(jù)，為后續(xù)的建模和測試用例生成提供實際案例支持。建模法：根據(jù)列控中心軌道電路編碼功能的工作原理和特點，運用UML狀態(tài)圖對其進行建模。在建模過程中，精確確定狀態(tài)圖中的各個狀態(tài)，如空閑狀態(tài)、編碼狀態(tài)、故障狀態(tài)等，以及狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)移關(guān)系和觸發(fā)轉(zhuǎn)移的事件。例如，當軌道電路檢測到列車占用時，編碼模塊從空閑狀態(tài)轉(zhuǎn)移到編碼狀態(tài)，并根據(jù)列車的位置、速度等信息生成相應(yīng)的編碼信號；當發(fā)生通信故障或硬件故障時，編碼模塊轉(zhuǎn)移到故障狀態(tài)，并采取相應(yīng)的處理措施。對狀態(tài)圖中的狀態(tài)和轉(zhuǎn)移條件進行詳細標注和說明，使其能夠準確反映列控中心軌道電路編碼功能的實際運行情況。通過建立清晰、準確的UML狀態(tài)圖模型，為后續(xù)的測試用例生成提供直觀、有效的依據(jù)。準則制定法：依據(jù)UML狀態(tài)圖模型，制定科學(xué)合理的測試用例集合覆蓋準則。綜合考慮多種覆蓋準則，如基本路徑覆蓋、狀態(tài)覆蓋、事件覆蓋等，確保測試用例能夠全面覆蓋列控中心軌道電路編碼功能的所有可能狀態(tài)轉(zhuǎn)移路徑和事件觸發(fā)條件。例如，通過基本路徑覆蓋準則，保證測試用例能夠覆蓋狀態(tài)圖中所有的基本路徑，即從初始狀態(tài)到終止狀態(tài)的所有不同路徑；通過狀態(tài)覆蓋準則，確保每個狀態(tài)至少被訪問一次；通過事件覆蓋準則，保證所有可能觸發(fā)狀態(tài)轉(zhuǎn)移的事件都能被測試到。通過制定全面的覆蓋準則，提高測試用例的覆蓋率和有效性，從而更有效地檢測出軌道電路編碼功能中可能存在的缺陷和錯誤。驗證法：運用生成的測試用例集合對列控中心軌道電路編碼程序進行實際測試。在測試過程中，嚴格按照測試計劃和測試用例執(zhí)行測試操作，記錄測試結(jié)果，包括測試通過的情況、發(fā)現(xiàn)的缺陷和錯誤等。對測試結(jié)果進行深入分析，找出導(dǎo)致測試失敗的原因，如編碼錯誤、邏輯錯誤、接口問題等。根據(jù)分析結(jié)果，對測試用例和測試方法進行優(yōu)化和改進，進一步提高測試的準確性和可靠性。同時，將本研究提出的測試用例生成方法與其他傳統(tǒng)測試方法進行對比驗證，評估本方法在測試效率、測試覆蓋率、故障檢測能力等方面的優(yōu)勢和不足，為方法的進一步完善提供依據(jù)。本研究的技術(shù)路線如下：首先，對列控中心軌道電路編碼功能進行全面的需求分析，深入了解其工作原理、功能特性、輸入輸出關(guān)系以及在不同運行場景和線路條件下的狀態(tài)轉(zhuǎn)移特性和行為模式。收集大量的實際案例和數(shù)據(jù)，通過分析和總結(jié)，明確測試的重點和難點，為后續(xù)的建模和測試用例生成提供詳細的需求規(guī)格說明。然后，基于UML狀態(tài)圖對列控中心軌道電路編碼功能進行建模，根據(jù)需求分析的結(jié)果，確定狀態(tài)圖中的狀態(tài)、轉(zhuǎn)移關(guān)系和觸發(fā)事件，并進行詳細的標注和說明。利用專業(yè)的建模工具，繪制出清晰、準確的UML狀態(tài)圖模型，確保模型能夠真實反映列控中心軌道電路編碼功能的實際運行情況。接著，根據(jù)UML狀態(tài)圖模型，制定測試用例的生成策略和算法。定義狀態(tài)轉(zhuǎn)移路徑的覆蓋準則，選擇合適的測試用例生成算法，如深度優(yōu)先搜索算法、廣度優(yōu)先搜索算法等，自動生成測試用例。在生成測試用例的過程中，充分考慮不同的輸入?yún)?shù)組合、邊界條件和異常情況，確保測試用例的全面性和有效性。之后，對生成的測試用例進行優(yōu)化和評估。分析測試用例之間的相關(guān)性和冗余性，采用合并、篩選等方法，去除冗余的測試用例，減少測試用例的數(shù)量，降低測試成本。運用多種評估指標對優(yōu)化后的測試用例進行評估，如覆蓋率指標、故障檢測能力指標等，根據(jù)評估結(jié)果對測試用例進行進一步的調(diào)整和完善，提高測試用例的質(zhì)量。最后，將優(yōu)化和評估后的測試用例應(yīng)用于實際的列控中心軌道電路編碼功能測試中，驗證測試用例的有效性和實用性。通過實際測試，發(fā)現(xiàn)并解決列控中心軌道電路編碼功能中存在的問題，為軌道交通系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行提供有力保障。同時，對整個研究過程和結(jié)果進行總結(jié)和歸納，撰寫研究報告和學(xué)術(shù)論文，為該領(lǐng)域的研究和發(fā)展提供參考和借鑒。二、相關(guān)理論基礎(chǔ)2.1列控中心軌道電路編碼功能2.1.1列控中心系統(tǒng)概述列控中心系統(tǒng)（TrainControlCenter，TCC）是軌道交通信號系統(tǒng)的核心安全設(shè)備，在整個軌道交通運行體系中占據(jù)著舉足輕重的地位，宛如中樞神經(jīng)一般，掌控著列車運行的關(guān)鍵指令與信息交互。它通常設(shè)置于各個車站或中繼站，通過與多種外部設(shè)備的緊密連接，實現(xiàn)對列車運行的精確控制和管理。從系統(tǒng)構(gòu)成來看，列控中心系統(tǒng)主要由安全主機單元、通信接口單元、驅(qū)動采集單元、輔助維護單元、站間安全數(shù)據(jù)網(wǎng)通信單元以及冗余電源單元等部分組成。安全主機單元是整個系統(tǒng)的核心，采用冗余設(shè)計，以主從方式并行運行，每一系都配備故障-安全的雙CPU處理器，負責完成TCC的邏輯運算和系統(tǒng)管理任務(wù)，確保系統(tǒng)在各種復(fù)雜情況下都能穩(wěn)定運行。通信接口單元則負責與外部設(shè)備進行數(shù)據(jù)傳輸，包括與軌道電路、計算機聯(lián)鎖、臨時限速服務(wù)器、其他站列控中心、應(yīng)答器地面電子單元（LEU）、調(diào)度集中系統(tǒng)（CTC）和信號集中檢測等設(shè)備的通信，實現(xiàn)信息的交互與共享。驅(qū)動采集單元用于采集外部繼電器狀態(tài)，并將其傳輸給主機單元，同時接收主機單元的命令，驅(qū)動外部繼電器，實現(xiàn)對相關(guān)設(shè)備的控制。輔助維護單元主要用于監(jiān)測TCC的工作狀態(tài)，記錄通信數(shù)據(jù)，并向信號集中監(jiān)測系統(tǒng)（CSM）發(fā)送數(shù)據(jù)，為系統(tǒng)的維護和故障診斷提供有力支持。站間安全數(shù)據(jù)網(wǎng)通信單元負責實現(xiàn)列控中心之間的安全信息傳輸，確保區(qū)間軌道電路狀態(tài)、低頻碼、區(qū)間方向等安全信息的準確傳遞。冗余電源單元則為整個系統(tǒng)提供穩(wěn)定可靠的電源，保證系統(tǒng)在電源故障等異常情況下仍能正常工作。在功能方面，列控中心系統(tǒng)具備多種關(guān)鍵功能。它能夠根據(jù)軌道電路、進路狀態(tài)及臨時限速等信息，產(chǎn)生列車行車許可命令，并通過軌道電路和有源應(yīng)答器將這些命令傳輸給車載子系統(tǒng)，從而保證列車的運行安全。例如，當列車進入某一軌道區(qū)段時，列控中心會實時獲取軌道占用信息，并結(jié)合進路狀態(tài)和臨時限速要求，生成相應(yīng)的行車許可命令，指示列車可以以何種速度在該區(qū)間運行，以及是否需要注意臨時限速等事項。同時，列控中心還負責實現(xiàn)應(yīng)答器報文的選擇和發(fā)送，根據(jù)不同的臨時限速和進路條件，預(yù)先編碼生成應(yīng)答器報文數(shù)據(jù)，并存儲于系統(tǒng)中。當列車經(jīng)過有源應(yīng)答器時，列控中心會根據(jù)當前的臨時限速命令和進路狀態(tài)，選擇相應(yīng)的應(yīng)答器報文，通過LEU控制有源應(yīng)答器將報文發(fā)送給列車車載系統(tǒng)，為列車提供準確的線路信息和運行指令。此外，列控中心還具備軌道電路控制功能，能夠根據(jù)列車進路狀態(tài)和軌道區(qū)段狀態(tài)，實現(xiàn)站內(nèi)和區(qū)間軌道電路的載頻、低頻信息編碼功能，并控制軌道電路的發(fā)送方向，確保軌道電路信號的準確傳輸，為列車提供可靠的運行信息。列控中心系統(tǒng)與其他系統(tǒng)之間存在著緊密的交互關(guān)系。它與軌道電路相互協(xié)作，軌道電路負責檢測列車對軌道的占用情況，并將這些信息傳輸給列控中心，列控中心則根據(jù)軌道占用信息以及其他相關(guān)信息，對軌道電路進行編碼控制，生成并發(fā)送相應(yīng)的信號，為列車提供運行許可信息。與計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的交互也至關(guān)重要，計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)負責控制車站內(nèi)的道岔、信號機等設(shè)備，確保列車進路的正確排列。列控中心從計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)獲取進路狀態(tài)信息，結(jié)合其他信息生成行車許可命令，同時向計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)反饋相關(guān)信息，實現(xiàn)兩者之間的協(xié)同工作。與臨時限速服務(wù)器的交互則主要是接收臨時限速命令，并根據(jù)這些命令對列車的運行進行控制，確保列車在限速區(qū)域內(nèi)按照規(guī)定的速度行駛。與其他站列控中心之間，列控中心通過站間安全數(shù)據(jù)網(wǎng)通信單元傳輸區(qū)間軌道電路狀態(tài)、低頻碼、區(qū)間方向等安全信息，實現(xiàn)區(qū)間運行方向與閉塞控制，保證相鄰區(qū)間列車運行的安全和協(xié)調(diào)。與應(yīng)答器地面電子單元（LEU）的交互，列控中心將應(yīng)答器報文數(shù)據(jù)傳輸給LEU，LEU再通過有源應(yīng)答器將報文發(fā)送給列車，為列車提供線路信息和臨時限速等重要信息。與調(diào)度集中系統(tǒng)（CTC）的交互，列控中心向CTC提供列車運行狀態(tài)、軌道占用等信息，CTC則根據(jù)這些信息進行列車調(diào)度指揮，實現(xiàn)對整個軌道交通系統(tǒng)的高效管理。與信號集中檢測系統(tǒng)的交互，列控中心將自身的工作狀態(tài)、故障信息等傳輸給信號集中檢測系統(tǒng)，以便對系統(tǒng)進行實時監(jiān)測和維護，及時發(fā)現(xiàn)并處理潛在的故障。2.1.2軌道電路編碼原理與流程軌道電路編碼是列控中心系統(tǒng)的核心功能之一，其原理基于軌道電路的電氣特性和信息傳輸機制。軌道電路是以鐵路線路的兩根鋼軌作為導(dǎo)體，通過引接線連接電源和接收設(shè)備所構(gòu)成的電氣回路。在這個回路中，利用不同的電信號來表示不同的信息，從而實現(xiàn)對列車運行狀態(tài)的監(jiān)測和控制信息的傳輸。具體來說，軌道電路編碼通過對電信號的頻率、相位、幅度等參數(shù)進行調(diào)制，將列車運行所需的各種信息，如列車位置、速度、進路狀態(tài)、臨時限速等，編碼成特定的電信號模式。以ZPW-2000系列軌道電路為例，它采用移頻鍵控（FSK）技術(shù)，通過改變信號的載頻和低頻來傳輸不同的信息。在該系統(tǒng)中，設(shè)置了四種載頻，分別為1700Hz、2000Hz、2300Hz和2600Hz，用于區(qū)分不同的軌道區(qū)段和傳輸方向。低頻信號則用于編碼具體的控制信息，例如，當?shù)皖l信號為10.3Hz時，表示列車前方至少有三個閉塞分區(qū)空閑，允許列車以較高速度運行；當?shù)皖l信號為29Hz時，表示列車前方閉塞分區(qū)占用，要求列車停車。通過這種方式，軌道電路能夠?qū)⒏鞣N復(fù)雜的信息以電信號的形式準確地傳輸給列車。軌道電路編碼信息的產(chǎn)生是一個復(fù)雜而嚴謹?shù)倪^程。列控中心首先會實時采集來自各個傳感器和其他相關(guān)系統(tǒng)的信息，包括軌道占用信息、列車進路信息、臨時限速信息等。這些信息通過通信接口單元傳輸?shù)桨踩鳈C單元。安全主機單元中的邏輯控制單元對這些信息進行綜合分析和處理，依據(jù)預(yù)設(shè)的編碼規(guī)則和邏輯算法，生成相應(yīng)的軌道電路編碼信息。例如，當列控中心檢測到某一軌道區(qū)段被列車占用時，會根據(jù)列車的運行方向、前方進路狀態(tài)以及臨時限速等信息，確定應(yīng)該向該軌道區(qū)段發(fā)送的編碼信息，以指示列車如何運行。編碼信息生成后，接下來就是處理和傳輸流程。編碼信息首先會在安全主機單元中進行校驗和糾錯處理，以確保信息的準確性和完整性。經(jīng)過校驗無誤后，編碼信息通過通信接口單元傳輸?shù)杰壍离娐方涌诎澹偻ㄟ^雙冗余CAN總線發(fā)送給軌道電路。軌道電路接收到編碼信息后，會對其進行調(diào)制和放大，然后通過鋼軌將編碼信號傳輸給列車。列車上的車載設(shè)備接收到軌道電路傳輸?shù)木幋a信號后，進行解調(diào)和解碼處理，將信號還原為列車運行所需的控制信息，如速度限制、進路指示等，從而實現(xiàn)對列車運行的控制。在整個傳輸過程中，為了確保信息的可靠傳輸，還會采用一系列的冗余和容錯技術(shù)，如信號的重復(fù)發(fā)送、校驗碼的添加等。同時，列控中心還會實時監(jiān)測軌道電路的通信狀態(tài)和信號傳輸質(zhì)量，一旦發(fā)現(xiàn)異常，會及時采取相應(yīng)的措施，如重新發(fā)送編碼信息、報警提示等，以保證列車運行的安全。2.1.3編碼功能的關(guān)鍵特性與需求編碼功能的可靠性是至關(guān)重要的。軌道交通系統(tǒng)的安全運行依賴于準確無誤的編碼信息，任何編碼錯誤都可能導(dǎo)致列車接收到錯誤的控制指令，從而引發(fā)嚴重的安全事故。因此，編碼功能必須具備高度的可靠性，能夠在各種復(fù)雜的環(huán)境條件下穩(wěn)定運行，確保編碼信息的準確性和完整性。例如，在強電磁干擾、惡劣天氣等環(huán)境下，編碼系統(tǒng)應(yīng)能有效抵御干擾，保證編碼信息的正確傳輸。為了實現(xiàn)高可靠性，編碼系統(tǒng)通常采用冗余設(shè)計，如雙機熱備、多重校驗等技術(shù)，當主系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，備用系統(tǒng)能夠迅速接管工作，確保編碼功能的不間斷運行。同時，還會采用嚴格的故障檢測和診斷機制，實時監(jiān)測編碼系統(tǒng)的運行狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)故障，能夠及時定位并采取相應(yīng)的修復(fù)措施。實時性也是編碼功能的關(guān)鍵特性之一。列車在高速運行過程中，對控制信息的及時性要求極高，編碼功能必須能夠?qū)崟r響應(yīng)列車的運行狀態(tài)變化，及時生成和傳輸編碼信息。例如，當列車的運行速度、位置或進路發(fā)生變化時，編碼系統(tǒng)應(yīng)能在極短的時間內(nèi)更新編碼信息，并將其傳輸給列車，確保列車能夠根據(jù)最新的信息調(diào)整運行狀態(tài)。為了滿足實時性要求，編碼系統(tǒng)通常采用高速的數(shù)據(jù)處理和通信技術(shù)，優(yōu)化編碼算法和信息傳輸流程，減少信息處理和傳輸?shù)难舆t。同時，還會建立高效的信息交互機制，確保列控中心與軌道電路、列車之間的信息傳遞及時、準確。在功能需求方面，編碼功能需要能夠準確地反映列車的運行狀態(tài)和控制要求。它應(yīng)能根據(jù)軌道占用、列車進路、臨時限速等信息，生成符合列車運行安全和效率要求的編碼信息。例如，在不同的進路條件下，編碼系統(tǒng)應(yīng)能生成相應(yīng)的進路編碼，指示列車可以安全通過的路徑；在臨時限速情況下，編碼系統(tǒng)應(yīng)能準確地將限速信息編碼并傳輸給列車，確保列車在限速區(qū)域內(nèi)按照規(guī)定速度行駛。編碼功能還應(yīng)具備靈活性，能夠適應(yīng)不同線路條件、列車類型和運行模式的需求。不同的軌道交通線路，如高速鐵路、城市軌道交通等，具有不同的運行特點和要求，編碼系統(tǒng)應(yīng)能根據(jù)這些差異進行相應(yīng)的調(diào)整和配置。對于不同類型的列車，其運行性能和控制方式也有所不同，編碼系統(tǒng)應(yīng)能提供與之相適應(yīng)的編碼信息。在性能指標要求方面，編碼功能的響應(yīng)時間應(yīng)滿足列車最小追蹤間隔時分的要求。列車最小追蹤間隔時分是指前后兩列列車在同一軌道上運行時，為保證安全所必須保持的最小時間間隔。編碼系統(tǒng)的響應(yīng)時間直接影響到列車的追蹤間隔，如果響應(yīng)時間過長，會導(dǎo)致列車追蹤間隔增大，降低線路的運輸效率。因此，編碼系統(tǒng)必須具備快速的響應(yīng)能力，能夠在規(guī)定的時間內(nèi)生成和傳輸編碼信息。編碼信息的傳輸準確率應(yīng)達到極高的標準，通常要求接近100%。任何編碼信息的傳輸錯誤都可能導(dǎo)致列車運行事故，因此，編碼系統(tǒng)應(yīng)采用可靠的傳輸技術(shù)和糾錯機制，確保編碼信息在傳輸過程中的準確性。同時，編碼系統(tǒng)還應(yīng)具備一定的抗干擾能力，能夠在復(fù)雜的電磁環(huán)境中正常工作，保證編碼信息的可靠傳輸。2.2UML狀態(tài)圖2.2.1UML狀態(tài)圖的基本概念與構(gòu)成元素UML狀態(tài)圖（UMLStateDiagram）作為統(tǒng)一建模語言（UML）中的一種重要動態(tài)行為圖，主要用于描述一個對象在其生命周期內(nèi)的各種狀態(tài)，以及由于各種事件的發(fā)生而引起的狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)移和變化。它能夠清晰地展示對象在不同條件下的行為模式，為理解系統(tǒng)的動態(tài)行為提供了直觀的視角。在列控中心軌道電路編碼功能的研究中，UML狀態(tài)圖可以用來描述編碼模塊在不同工作狀態(tài)下的轉(zhuǎn)換過程，以及觸發(fā)這些轉(zhuǎn)換的事件，從而幫助我們深入理解編碼功能的實現(xiàn)邏輯。狀態(tài)圖主要由狀態(tài)、轉(zhuǎn)移、事件和動作等基本元素構(gòu)成。狀態(tài)（State）是指在對象的生命期中的某個條件或狀況，在此期間對象將滿足某些條件、執(zhí)行某些活動或等待某些事件。狀態(tài)在狀態(tài)圖中用圓角矩形表示，矩形內(nèi)部填寫狀態(tài)名。例如，在列控中心軌道電路編碼模塊中，可能存在空閑狀態(tài)、編碼狀態(tài)、故障狀態(tài)等?？臻e狀態(tài)表示編碼模塊當前沒有接收到編碼任務(wù)，處于等待狀態(tài)；編碼狀態(tài)表示編碼模塊正在根據(jù)輸入信息進行軌道電路編碼工作；故障狀態(tài)則表示編碼模塊出現(xiàn)了異常情況，無法正常工作。轉(zhuǎn)移（Transition）是兩個狀態(tài)間的一種關(guān)系，表示對象將在當前狀態(tài)中執(zhí)行動作，并在某個特定事件發(fā)生或某個特定的條件滿足時進入后繼狀態(tài)。轉(zhuǎn)移在狀態(tài)圖中用帶箭頭的直線表示，箭頭從源狀態(tài)指向目標狀態(tài)。例如，當軌道電路檢測到列車占用信息時，編碼模塊會從空閑狀態(tài)轉(zhuǎn)移到編碼狀態(tài)，這個轉(zhuǎn)移過程就是由列車占用信息這個事件觸發(fā)的。事件（Event）是對一個時間和空間上占有一定位置的有意義的事情的規(guī)格說明，它是觸發(fā)狀態(tài)轉(zhuǎn)移的原因。事件名通常標注在轉(zhuǎn)移箭頭線上方。事件可以分為信號事件、調(diào)用事件、變化事件和時間事件等類型。在列控中心軌道電路編碼功能中，信號事件可能是軌道電路發(fā)送來的列車占用信號、通信接口接收到的進路信息等；調(diào)用事件可能是其他模塊對編碼模塊的編碼功能調(diào)用；變化事件可能是當某個參數(shù)（如列車速度、位置等）發(fā)生變化時觸發(fā)的事件；時間事件則可能是每隔一定時間進行一次編碼更新的事件。動作（Action）是指在狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程中執(zhí)行的操作，它可以是一個簡單的賦值語句、函數(shù)調(diào)用，也可以是一段復(fù)雜的程序代碼。動作通常寫在轉(zhuǎn)移箭頭線上，用“/”與事件隔開。例如，在編碼模塊從空閑狀態(tài)轉(zhuǎn)移到編碼狀態(tài)的過程中，可能會執(zhí)行獲取軌道占用信息、進路信息等動作，然后根據(jù)這些信息進行編碼計算。除了上述基本元素外，狀態(tài)圖中還可能包含一些其他元素，如初始狀態(tài)（InitialState）、最終狀態(tài)（FinalState）、子狀態(tài)（Substate）、歷史狀態(tài)（HistoryState）等。初始狀態(tài)表示對象的起始狀態(tài)，在狀態(tài)圖中用一個實心圓表示；最終狀態(tài)表示對象生命周期的結(jié)束狀態(tài)，用一個內(nèi)部實心的同心圓表示。子狀態(tài)是指一個狀態(tài)可以包含多個子狀態(tài)，這些子狀態(tài)可以進一步描述該狀態(tài)的細分情況。例如，編碼狀態(tài)可以包含不同的子狀態(tài)，如正常編碼子狀態(tài)、緊急編碼子狀態(tài)等，分別表示在不同情況下的編碼工作狀態(tài)。歷史狀態(tài)則用于記住從組合狀態(tài)中退出時所處的子狀態(tài)，當再次進入組合狀態(tài)時，可以直接進入這個子狀態(tài)，而不是再從組合狀態(tài)的初態(tài)開始。歷史狀態(tài)分為淺歷史狀態(tài)和深歷史狀態(tài)，淺歷史狀態(tài)只記住最外層組合狀態(tài)的歷史，深歷史狀態(tài)可以記住任意深度的組合狀態(tài)的歷史。這些元素共同構(gòu)成了UML狀態(tài)圖，使其能夠全面、準確地描述對象的狀態(tài)和行為。2.2.2UML狀態(tài)圖的建模機制與表示方法UML狀態(tài)圖的建模過程是一個對系統(tǒng)狀態(tài)和行為進行抽象、分析和描述的過程，旨在通過圖形化的方式清晰地展示系統(tǒng)在不同條件下的運行情況。在對列控中心軌道電路編碼功能進行UML狀態(tài)圖建模時，需要遵循一定的步驟和原則，以確保模型的準確性和有效性。建模的第一步是確定建模對象和范圍。對于列控中心軌道電路編碼功能，明確建模對象就是編碼模塊，而范圍則涵蓋編碼模塊從接收到編碼任務(wù)開始，到完成編碼并輸出編碼結(jié)果的整個過程，以及在這個過程中可能出現(xiàn)的各種狀態(tài)和事件。接下來是識別狀態(tài)。仔細分析編碼模塊在不同情況下的工作狀態(tài)，確定所有可能的狀態(tài)。如前所述，常見的狀態(tài)包括空閑狀態(tài)、編碼狀態(tài)、故障狀態(tài)等。對于每個狀態(tài)，要明確其含義和特征，例如空閑狀態(tài)下編碼模塊的資源閑置情況，編碼狀態(tài)下編碼算法的執(zhí)行情況，故障狀態(tài)下系統(tǒng)的報錯和處理機制等。在識別狀態(tài)的過程中，要盡可能全面地考慮各種可能的情況，避免遺漏重要狀態(tài)。然后是確定轉(zhuǎn)移關(guān)系。根據(jù)編碼功能的工作流程和邏輯，分析在什么情況下狀態(tài)會發(fā)生轉(zhuǎn)移，以及轉(zhuǎn)移的方向和條件。例如，從空閑狀態(tài)到編碼狀態(tài)的轉(zhuǎn)移，可能是由于接收到列車占用信息和進路信息等事件觸發(fā)，且只有當這些信息準確無誤時才會發(fā)生轉(zhuǎn)移；從編碼狀態(tài)到故障狀態(tài)的轉(zhuǎn)移，可能是因為編碼過程中出現(xiàn)錯誤，如數(shù)據(jù)校驗失敗、硬件故障等。明確每個轉(zhuǎn)移的觸發(fā)事件和監(jiān)護條件，確保轉(zhuǎn)移關(guān)系的合理性和準確性。事件的定義也至關(guān)重要。根據(jù)編碼功能的需求和實際運行情況，確定可能觸發(fā)狀態(tài)轉(zhuǎn)移的各種事件，如列車占用信息的更新、進路的改變、系統(tǒng)時鐘的定時信號等。對每個事件進行清晰的定義和描述，包括事件的名稱、發(fā)生的時機和條件等。動作的定義則是為了描述在狀態(tài)轉(zhuǎn)移過程中系統(tǒng)所執(zhí)行的具體操作。在列控中心軌道電路編碼功能中，動作可能包括讀取軌道電路信息、計算編碼值、發(fā)送編碼結(jié)果等。準確地定義每個動作的具體內(nèi)容和執(zhí)行順序，有助于更詳細地了解系統(tǒng)的行為。在建模過程中，還需要遵循一些原則。首先是完整性原則，確保狀態(tài)圖能夠全面覆蓋編碼功能的所有可能狀態(tài)、轉(zhuǎn)移、事件和動作，不遺漏任何重要信息。其次是準確性原則，狀態(tài)、轉(zhuǎn)移、事件和動作的定義要準確無誤，能夠真實反映編碼功能的實際運行情況。簡潔性原則也不容忽視，盡量使狀態(tài)圖簡潔明了，避免過于復(fù)雜和冗余的表示，以便于理解和分析。一致性原則要求狀態(tài)圖與其他相關(guān)模型（如用例圖、類圖等）保持一致，避免出現(xiàn)矛盾和沖突。在表示方法上，UML狀態(tài)圖采用了一系列標準化的圖形符號和文字注釋。狀態(tài)用圓角矩形表示，內(nèi)部標注狀態(tài)名稱；初始狀態(tài)用實心圓表示；最終狀態(tài)用內(nèi)部實心的同心圓表示；轉(zhuǎn)移用帶箭頭的直線表示，箭頭指向目標狀態(tài)，箭頭上標注觸發(fā)事件和監(jiān)護條件，以及轉(zhuǎn)移時執(zhí)行的動作，動作與事件之間用“/”隔開。例如，“列車占用信息/讀取軌道電路信息，計算編碼值”表示當接收到列車占用信息這個事件時，系統(tǒng)執(zhí)行讀取軌道電路信息和計算編碼值的動作。事件用文字描述，標注在轉(zhuǎn)移箭頭上；動作也用文字描述，緊跟在事件和“/”之后。對于復(fù)雜的狀態(tài)和轉(zhuǎn)移關(guān)系，可以使用子狀態(tài)、歷史狀態(tài)等元素進行進一步的細化和描述，以提高狀態(tài)圖的表達能力。通過合理運用這些圖形符號和文字注釋，能夠準確、清晰地表示列控中心軌道電路編碼功能的狀態(tài)和行為，為后續(xù)的測試用例生成提供有力的支持。2.2.3在軟件測試中的應(yīng)用優(yōu)勢在軟件測試領(lǐng)域，UML狀態(tài)圖憑借其獨特的特性展現(xiàn)出多方面的顯著優(yōu)勢，尤其是在對列控中心軌道電路編碼功能的測試中，發(fā)揮著不可或缺的作用。UML狀態(tài)圖能夠有效提高測試用例的覆蓋率。傳統(tǒng)的測試用例設(shè)計方法往往難以全面覆蓋系統(tǒng)的所有可能狀態(tài)和狀態(tài)轉(zhuǎn)移路徑，容易遺漏一些潛在的測試場景。而UML狀態(tài)圖通過清晰地展示系統(tǒng)的各種狀態(tài)以及狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)移關(guān)系，使測試人員能夠直觀地了解系統(tǒng)的行為空間。以列控中心軌道電路編碼功能為例，狀態(tài)圖中明確呈現(xiàn)了從空閑狀態(tài)到編碼狀態(tài)的轉(zhuǎn)移條件，以及在不同故障情況下編碼模塊可能進入的各種故障狀態(tài)。測試人員可以依據(jù)狀態(tài)圖，有針對性地設(shè)計測試用例，確保覆蓋所有可能的狀態(tài)和轉(zhuǎn)移路徑。通過對不同列車運行場景下軌道電路編碼狀態(tài)的分析，設(shè)計出涵蓋正常運行、異常運行以及各種邊界條件下的測試用例，從而大大提高測試用例的覆蓋率，減少測試遺漏，更全面地檢測編碼功能的正確性。利用UML狀態(tài)圖有助于發(fā)現(xiàn)潛在的缺陷。在狀態(tài)圖建模過程中，需要對系統(tǒng)的狀態(tài)和轉(zhuǎn)移進行詳細的分析和定義。這個過程能夠促使測試人員深入理解系統(tǒng)的行為邏輯，發(fā)現(xiàn)一些在需求分析和設(shè)計階段可能被忽視的問題。例如，在列控中心軌道電路編碼功能的狀態(tài)圖中，如果對某些狀態(tài)轉(zhuǎn)移的條件定義不清晰或者不合理，可能會導(dǎo)致編碼錯誤。通過對狀態(tài)圖的仔細審查和分析，測試人員可以發(fā)現(xiàn)這些潛在的問題，并及時反饋給開發(fā)人員進行修正。同時，在根據(jù)狀態(tài)圖生成測試用例并執(zhí)行測試的過程中，也更容易發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)在實際運行中出現(xiàn)的異常情況和缺陷。UML狀態(tài)圖還能夠增強測試人員與開發(fā)人員之間的溝通與協(xié)作。狀態(tài)圖作為一種直觀的圖形化表示工具，能夠以一種簡潔明了的方式展示系統(tǒng)的行為，使得測試人員和開發(fā)人員都能夠快速理解系統(tǒng)的工作原理和測試要點。在列控中心軌道電路編碼功能的測試中，測試人員可以根據(jù)狀態(tài)圖向開發(fā)人員清晰地闡述測試用例的設(shè)計思路和預(yù)期結(jié)果，開發(fā)人員也可以根據(jù)狀態(tài)圖更好地理解測試人員提出的問題和反饋，從而更有效地進行代碼的調(diào)試和優(yōu)化。這種良好的溝通與協(xié)作有助于提高測試效率，加快項目的開發(fā)進度。從測試用例的管理角度來看，基于UML狀態(tài)圖生成的測試用例具有更好的可維護性和可擴展性。當系統(tǒng)需求發(fā)生變化或者進行軟件升級時，只需要對狀態(tài)圖進行相應(yīng)的修改，就可以方便地更新測試用例。例如，在列控中心軌道電路編碼功能中，如果增加了新的編碼規(guī)則或者修改了某些狀態(tài)轉(zhuǎn)移條件，測試人員只需在狀態(tài)圖中進行相應(yīng)的調(diào)整，然后重新生成測試用例，就能夠保證測試用例與系統(tǒng)的最新需求保持一致。這種可維護性和可擴展性使得測試工作能夠更好地適應(yīng)軟件項目的不斷變化和發(fā)展。三、基于UML狀態(tài)圖的測試用例生成方法設(shè)計3.1測試用例生成方法的總體框架本研究提出的基于UML狀態(tài)圖的列控中心軌道電路編碼功能測試用例生成方法，構(gòu)建了一個涵蓋需求分析、狀態(tài)圖建模、測試用例生成以及測試用例優(yōu)化與評估等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的總體框架，各環(huán)節(jié)緊密關(guān)聯(lián)、相互作用，共同致力于生成高質(zhì)量的測試用例，確保列控中心軌道電路編碼功能的可靠性和穩(wěn)定性。需求分析是整個框架的基石，其核心在于深入剖析列控中心軌道電路編碼功能的工作原理、特性以及在不同場景下的行為模式。通過全面收集和分析相關(guān)技術(shù)文檔、標準規(guī)范以及實際運行數(shù)據(jù)，明確編碼功能在正常運行、故障狀態(tài)、特殊工況等各種情況下的輸入輸出關(guān)系、狀態(tài)轉(zhuǎn)移條件和性能指標要求。例如，在正常運行時，需要詳細了解列車在不同速度、位置下，軌道電路編碼如何準確反映列車運行信息；在故障狀態(tài)下，分析編碼功能如何響應(yīng)通信故障、硬件故障等異常情況，以及如何確保故障信息的準確傳遞和處理。通過對這些關(guān)鍵信息的梳理和總結(jié)，為后續(xù)的UML狀態(tài)圖建模提供了精準、詳細的需求規(guī)格說明，使建模過程更具針對性和準確性?；谛枨蠓治龅慕Y(jié)果，進行UML狀態(tài)圖建模。運用UML狀態(tài)圖的建模機制，將列控中心軌道電路編碼功能的各種狀態(tài)和狀態(tài)轉(zhuǎn)移關(guān)系以圖形化的方式直觀呈現(xiàn)出來。在建模過程中，準確識別編碼功能的各個狀態(tài)，如空閑狀態(tài)、編碼狀態(tài)、故障狀態(tài)等，并明確每個狀態(tài)的特征和含義。同時，確定狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)移關(guān)系，包括觸發(fā)轉(zhuǎn)移的事件和監(jiān)護條件。例如，當接收到列車占用信息和進路信息時，編碼模塊從空閑狀態(tài)轉(zhuǎn)移到編碼狀態(tài)，這里列車占用信息和進路信息就是觸發(fā)轉(zhuǎn)移的事件，而信息的準確性和完整性則是監(jiān)護條件。通過建立清晰、準確的UML狀態(tài)圖模型，為測試用例的生成提供了直觀、有效的依據(jù)，使得測試用例能夠緊密圍繞編碼功能的實際運行邏輯進行設(shè)計。測試用例生成環(huán)節(jié)是整個框架的核心，依據(jù)UML狀態(tài)圖模型，結(jié)合預(yù)先制定的測試用例集合覆蓋準則，運用相應(yīng)的算法自動生成測試用例。測試用例集合覆蓋準則綜合考慮多種覆蓋方式，如基本路徑覆蓋、狀態(tài)覆蓋、事件覆蓋等，以確保生成的測試用例能夠全面覆蓋列控中心軌道電路編碼功能的所有可能狀態(tài)轉(zhuǎn)移路徑和事件觸發(fā)條件。在生成測試用例時，充分考慮不同的輸入?yún)?shù)組合、邊界條件和異常情況。對于軌道電路編碼功能，輸入?yún)?shù)包括列車位置、速度、進路信息、限速信息等，通過對這些參數(shù)進行合理的取值組合，生成各種不同的測試用例，以檢測編碼功能在不同情況下的正確性。針對邊界條件，如列車位于軌道區(qū)段的邊界、速度達到限速值等，以及異常情況，如信號丟失、數(shù)據(jù)錯誤等，設(shè)計專門的測試用例進行測試，從而有效提高測試用例的全面性和有效性，更全面地檢測編碼功能中可能存在的缺陷和錯誤。測試用例優(yōu)化與評估是確保測試用例質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。對生成的測試用例進行優(yōu)化，通過分析測試用例之間的相關(guān)性和冗余性，采用合并、篩選等方法，去除冗余的測試用例，減少測試用例的數(shù)量，降低測試成本，同時確保測試用例的有效性和覆蓋率不受影響。運用多種評估指標對優(yōu)化后的測試用例進行評估，如覆蓋率指標，包括狀態(tài)覆蓋率、轉(zhuǎn)移覆蓋率、路徑覆蓋率等，以及故障檢測能力指標，通過注入已知故障來檢驗測試用例對故障的檢測率。根據(jù)評估結(jié)果，對測試用例進行進一步的調(diào)整和完善，以提高測試用例的質(zhì)量。最后，將優(yōu)化和評估后的測試用例應(yīng)用于實際的列控中心軌道電路編碼功能測試中，驗證其在實際測試環(huán)境中的有效性和實用性。3.2軌道電路編碼功能的狀態(tài)分析與建模3.2.1確定編碼功能的關(guān)鍵狀態(tài)列控中心軌道電路編碼功能涉及多個關(guān)鍵狀態(tài)，這些狀態(tài)準確反映了編碼模塊在不同工作條件下的運行情況。初始狀態(tài)是編碼模塊啟動后的起始狀態(tài)，此時編碼模塊尚未接收到任何編碼任務(wù)，所有內(nèi)部資源處于初始配置狀態(tài)，相關(guān)寄存器和緩沖區(qū)被清零或設(shè)置為默認值，等待接收外部輸入信息以觸發(fā)后續(xù)操作。在這個狀態(tài)下，編碼模塊處于一種待命狀態(tài)，隨時準備響應(yīng)系統(tǒng)的編碼需求?？臻e狀態(tài)是編碼模塊在沒有列車占用相關(guān)軌道區(qū)段時所處的狀態(tài)。此時，編碼模塊持續(xù)監(jiān)測軌道電路的狀態(tài)以及來自其他系統(tǒng)（如計算機聯(lián)鎖、臨時限速服務(wù)器等）的信息，但不進行實際的編碼操作。系統(tǒng)處于一種低功耗、低負載的運行狀態(tài)，資源利用率較低，但隨時準備根據(jù)列車的到來和相關(guān)信息的變化進入編碼狀態(tài)。例如，在一段較長時間內(nèi)沒有列車通過的軌道區(qū)間，編碼模塊就會處于空閑狀態(tài)，等待列車進入后觸發(fā)編碼流程。編碼狀態(tài)是當檢測到列車占用軌道區(qū)段，并接收到來自計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的進路信息、臨時限速服務(wù)器的限速信息等必要條件后，編碼模塊進入的狀態(tài)。在這個狀態(tài)下，編碼模塊根據(jù)接收到的列車位置、速度、進路狀態(tài)、臨時限速等信息，依據(jù)既定的編碼規(guī)則和算法，進行復(fù)雜的編碼計算。它會對各種輸入信息進行綜合分析和處理，確定應(yīng)該向軌道電路發(fā)送的編碼信號，以準確傳達列車運行所需的控制信息。例如，當列車進入某一軌道區(qū)段時，編碼模塊會根據(jù)列車的當前位置和前方進路情況，計算出相應(yīng)的編碼信號，告知列車可以以何種速度在該區(qū)間運行，以及是否需要注意臨時限速等事項。發(fā)送狀態(tài)是編碼模塊完成編碼計算后，將生成的編碼信息發(fā)送給軌道電路的狀態(tài)。在這個狀態(tài)下，編碼模塊通過特定的通信接口和協(xié)議，將編碼信息以電信號或數(shù)字信號的形式傳輸給軌道電路。為了確保信息的可靠傳輸，會采用一系列的校驗和糾錯措施，如添加校驗碼、采用冗余傳輸?shù)取Ｍ瑫r，編碼模塊還會監(jiān)測信息傳輸?shù)臓顟B(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)傳輸錯誤或異常，會及時采取重發(fā)或報警等措施。例如，在將編碼信息發(fā)送給軌道電路的過程中，編碼模塊會不斷檢查接收方的確認信號，若在規(guī)定時間內(nèi)未收到確認信號，則會重新發(fā)送編碼信息。故障狀態(tài)是當編碼模塊檢測到自身硬件故障（如處理器故障、內(nèi)存故障等）、軟件錯誤（如編碼算法錯誤、數(shù)據(jù)處理錯誤等）或通信故障（與其他系統(tǒng)通信中斷、數(shù)據(jù)傳輸錯誤等）時進入的狀態(tài)。在故障狀態(tài)下，編碼模塊會立即停止正常的編碼和發(fā)送操作，并采取相應(yīng)的故障處理措施。它可能會記錄詳細的故障信息，包括故障類型、發(fā)生時間、相關(guān)數(shù)據(jù)等，以便后續(xù)的故障診斷和修復(fù)。同時，編碼模塊會向系統(tǒng)的其他部分發(fā)送故障報警信號，通知維護人員進行處理。例如，當編碼模塊檢測到內(nèi)存中的數(shù)據(jù)出現(xiàn)錯誤時，會立即進入故障狀態(tài)，停止編碼工作，并向列控中心的監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)送故障報警信息，提示維護人員檢查內(nèi)存和相關(guān)數(shù)據(jù)處理流程。這些關(guān)鍵狀態(tài)相互關(guān)聯(lián)，構(gòu)成了列控中心軌道電路編碼功能的基本狀態(tài)體系。它們的準確識別和描述，為后續(xù)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移關(guān)系梳理和UML狀態(tài)圖建模提供了重要基礎(chǔ)。3.2.2狀態(tài)轉(zhuǎn)移關(guān)系的梳理與描述在列控中心軌道電路編碼功能中，各個關(guān)鍵狀態(tài)之間存在著明確的轉(zhuǎn)移關(guān)系，這些轉(zhuǎn)移關(guān)系由特定的觸發(fā)事件和條件所驅(qū)動，準確反映了編碼功能在不同情況下的動態(tài)行為。從初始狀態(tài)到空閑狀態(tài)的轉(zhuǎn)移，通常是在編碼模塊完成系統(tǒng)初始化操作后發(fā)生。當編碼模塊的硬件設(shè)備自檢通過，軟件系統(tǒng)完成初始化配置，并且與其他相關(guān)系統(tǒng)（如軌道電路、計算機聯(lián)鎖、臨時限速服務(wù)器等）建立起正常的通信連接后，就會觸發(fā)從初始狀態(tài)到空閑狀態(tài)的轉(zhuǎn)移。這個轉(zhuǎn)移過程可以用數(shù)學(xué)表達式描述為：InitialState→IdleState，條件為SystemInitializationCompleted&&CommunicationEstablished，其中SystemInitializationCompleted表示系統(tǒng)初始化完成，CommunicationEstablished表示通信連接建立。在實際運行中，當列控中心啟動時，編碼模塊首先進行初始化，包括對硬件設(shè)備的檢測和軟件參數(shù)的設(shè)置。當所有初始化操作完成，并且與軌道電路等設(shè)備成功建立通信后，編碼模塊就會進入空閑狀態(tài)，等待列車占用信息的到來。當軌道電路檢測到列車占用信號，并且編碼模塊接收到來自計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的有效進路信息和臨時限速服務(wù)器的限速信息時，會觸發(fā)從空閑狀態(tài)到編碼狀態(tài)的轉(zhuǎn)移。這個轉(zhuǎn)移過程的數(shù)學(xué)表達式為：IdleState→EncodingState，條件為TrainOccupancyDetected&&ValidRouteInformationReceived&&SpeedLimitInformationReceived，其中TrainOccupancyDetected表示檢測到列車占用，ValidRouteInformationReceived表示接收到有效進路信息，SpeedLimitInformationReceived表示接收到限速信息。例如，當列車進入某一軌道區(qū)段時，軌道電路會檢測到列車的占用，并將這一信息發(fā)送給編碼模塊。同時，計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)會將該列車的進路信息發(fā)送給編碼模塊，臨時限速服務(wù)器也會將相關(guān)的限速信息發(fā)送過來。當編碼模塊接收到這些信息并且確認其有效性后，就會從空閑狀態(tài)轉(zhuǎn)移到編碼狀態(tài)，開始進行編碼計算。在編碼狀態(tài)下，當編碼模塊完成編碼計算，生成有效的編碼信息后，會觸發(fā)向發(fā)送狀態(tài)的轉(zhuǎn)移。其數(shù)學(xué)表達式為：EncodingState→TransmittingState，條件為EncodingCalculationCompleted&&ValidEncodingGenerated，其中EncodingCalculationCompleted表示編碼計算完成，ValidEncodingGenerated表示生成有效編碼。編碼模塊在接收到各種輸入信息后，會依據(jù)編碼規(guī)則和算法進行復(fù)雜的計算。當計算完成，并且生成的編碼信息經(jīng)過校驗確認有效后，編碼模塊就會進入發(fā)送狀態(tài)，將編碼信息發(fā)送給軌道電路。在發(fā)送狀態(tài)下，如果編碼模塊成功接收到軌道電路對編碼信息的確認信號，表明信息傳輸成功，編碼模塊會返回空閑狀態(tài)，等待下一次編碼任務(wù)。數(shù)學(xué)表達式為：TransmittingState→IdleState，條件為AcknowledgmentReceivedFromTrackCircuit，其中AcknowledgmentReceivedFromTrackCircuit表示接收到來自軌道電路的確認信號。當編碼模塊將編碼信息發(fā)送給軌道電路后，會等待軌道電路的確認信號。如果在規(guī)定時間內(nèi)接收到確認信號，就說明信息傳輸成功，編碼模塊會返回空閑狀態(tài)，準備處理下一次列車占用時的編碼任務(wù)。若在發(fā)送狀態(tài)下，編碼模塊在規(guī)定時間內(nèi)未接收到軌道電路的確認信號，或者檢測到通信鏈路出現(xiàn)故障，就會觸發(fā)向故障狀態(tài)的轉(zhuǎn)移。數(shù)學(xué)表達式為：TransmittingState→FaultState，條件為！AcknowledgmentReceivedWithinTimeLimit||CommunicationLinkFailureDetected，其中！AcknowledgmentReceivedWithinTimeLimit表示在規(guī)定時間內(nèi)未接收到確認信號，CommunicationLinkFailureDetected表示檢測到通信鏈路故障。例如，當編碼模塊發(fā)送編碼信息后，長時間未收到軌道電路的確認信號，或者檢測到與軌道電路之間的通信鏈路出現(xiàn)中斷等故障時，就會進入故障狀態(tài)，停止正常的發(fā)送操作，并采取相應(yīng)的故障處理措施。當編碼模塊在運行過程中檢測到自身硬件故障、軟件錯誤或與其他系統(tǒng)通信異常時，無論當前處于何種狀態(tài)，都會立即轉(zhuǎn)移到故障狀態(tài)。數(shù)學(xué)表達式為：AnyState→FaultState，條件為HardwareFailureDetected||SoftwareErrorDetected||CommunicationAbnormalityDetected，其中HardwareFailureDetected表示檢測到硬件故障，SoftwareErrorDetected表示檢測到軟件錯誤，CommunicationAbnormalityDetected表示檢測到通信異常。例如，當編碼模塊的處理器出現(xiàn)故障，或者軟件中出現(xiàn)嚴重的算法錯誤，又或者與計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的通信出現(xiàn)中斷等情況時，編碼模塊會迅速進入故障狀態(tài)，以避免錯誤編碼信息的發(fā)送，確保列車運行的安全。在故障狀態(tài)下，當維護人員對故障進行修復(fù)，并且編碼模塊通過自檢確認故障已排除后，會轉(zhuǎn)移回空閑狀態(tài)，恢復(fù)正常工作。數(shù)學(xué)表達式為：FaultState→IdleState，條件為FaultRepaired&&SelfCheckPassed，其中FaultRepaired表示故障已修復(fù)，SelfCheckPassed表示自檢通過。當編碼模塊進入故障狀態(tài)后，維護人員會根據(jù)故障報警信息進行排查和修復(fù)。修復(fù)完成后，編碼模塊會進行自檢，若自檢通過，就會重新進入空閑狀態(tài)，等待下一次編碼任務(wù)。3.2.3構(gòu)建UML狀態(tài)圖模型基于上述對列控中心軌道電路編碼功能關(guān)鍵狀態(tài)及其轉(zhuǎn)移關(guān)系的分析，利用專業(yè)的建模工具（如RationalRose、EnterpriseArchitect等）構(gòu)建UML狀態(tài)圖模型。該模型以直觀、清晰的圖形化方式展示編碼功能的動態(tài)行為，為后續(xù)的測試用例生成提供了重要依據(jù)。在繪制UML狀態(tài)圖時，首先確定各個狀態(tài)的表示。初始狀態(tài)用一個實心圓表示，標注為“初始狀態(tài)”，它是編碼模塊啟動后的起始點?？臻e狀態(tài)用一個圓角矩形表示，內(nèi)部填寫“空閑狀態(tài)”，在這個狀態(tài)下編碼模塊等待列車占用信息和相關(guān)指令。編碼狀態(tài)同樣用圓角矩形表示，標注“編碼狀態(tài)”，表示編碼模塊正在根據(jù)輸入信息進行編碼計算。發(fā)送狀態(tài)用圓角矩形標注“發(fā)送狀態(tài)”，表示編碼模塊將生成的編碼信息發(fā)送給軌道電路。故障狀態(tài)用圓角矩形并添加特殊的警示標識（如紅色邊框或驚嘆號）表示，標注“故障狀態(tài)”，突出其異常性質(zhì)。狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)移關(guān)系通過帶箭頭的直線表示，箭頭從源狀態(tài)指向目標狀態(tài)。從初始狀態(tài)到空閑狀態(tài)的轉(zhuǎn)移箭頭，標注觸發(fā)條件“系統(tǒng)初始化完成且通信建立”。從空閑狀態(tài)到編碼狀態(tài)的轉(zhuǎn)移箭頭，標注“檢測到列車占用且接收到有效進路信息和限速信息”。從編碼狀態(tài)到發(fā)送狀態(tài)的轉(zhuǎn)移箭頭，標注“編碼計算完成且生成有效編碼”。從發(fā)送狀態(tài)到空閑狀態(tài)的轉(zhuǎn)移箭頭，標注“接收到來自軌道電路的確認信號”。從發(fā)送狀態(tài)到故障狀態(tài)的轉(zhuǎn)移箭頭，標注“在規(guī)定時間內(nèi)未接收到確認信號或檢測到通信鏈路故障”。從任意狀態(tài)到故障狀態(tài)的轉(zhuǎn)移箭頭，標注“檢測到硬件故障或軟件錯誤或通信異?！薄墓收蠣顟B(tài)到空閑狀態(tài)的轉(zhuǎn)移箭頭，標注“故障已修復(fù)且自檢通過”。對于一些復(fù)雜的狀態(tài)轉(zhuǎn)移條件，可以在轉(zhuǎn)移箭頭上進一步詳細說明。在從空閑狀態(tài)到編碼狀態(tài)的轉(zhuǎn)移中，如果涉及到多個條件的邏輯組合，可以用布爾表達式進行描述，如“TrainOccupancyDetected&&ValidRouteInformationReceived&&SpeedLimitInformationReceived”，使轉(zhuǎn)移條件更加清晰準確。為了使UML狀態(tài)圖更加完整和易于理解，還可以添加一些注釋和說明。在狀態(tài)圖的空白區(qū)域，對每個狀態(tài)的含義和主要功能進行簡要描述，對重要的轉(zhuǎn)移關(guān)系和觸發(fā)條件進行解釋。在空閑狀態(tài)的注釋中，可以說明該狀態(tài)下編碼模塊的資源閑置情況以及對軌道電路狀態(tài)的監(jiān)測機制。在編碼狀態(tài)的注釋中，介紹編碼計算所依據(jù)的主要算法和規(guī)則。通過構(gòu)建這樣的UML狀態(tài)圖模型，能夠全面、準確地呈現(xiàn)列控中心軌道電路編碼功能的狀態(tài)和轉(zhuǎn)移關(guān)系，為后續(xù)基于狀態(tài)圖的測試用例生成提供直觀、有效的可視化模型。測試人員可以根據(jù)狀態(tài)圖，清晰地了解編碼功能的工作流程和各種可能的狀態(tài)變化，從而有針對性地設(shè)計測試用例，提高測試的全面性和準確性。3.3測試用例生成算法與策略3.3.1基于狀態(tài)覆蓋的測試用例生成算法本研究采用的基于狀態(tài)覆蓋的測試用例生成算法，旨在全面覆蓋列控中心軌道電路編碼功能的UML狀態(tài)圖中所有狀態(tài)和轉(zhuǎn)移，確保測試的完整性和充分性，有效檢測出編碼功能在各種狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程中可能出現(xiàn)的錯誤。該算法的核心步驟如下：首先，對構(gòu)建好的UML狀態(tài)圖進行深度優(yōu)先搜索（DFS）。從初始狀態(tài)開始，沿著狀態(tài)轉(zhuǎn)移路徑進行遍歷，記錄下遍歷過程中經(jīng)過的每一個狀態(tài)和轉(zhuǎn)移。在搜索過程中，對于每一個遇到的狀態(tài)，檢查其是否已經(jīng)被訪問過。如果是新的狀態(tài)，則將其標記為已訪問，并繼續(xù)沿著該狀態(tài)的轉(zhuǎn)移路徑進行搜索；如果是已經(jīng)訪問過的狀態(tài)，則根據(jù)預(yù)先設(shè)定的回溯策略進行處理，避免陷入無限循環(huán)。例如，在編碼功能的狀態(tài)圖中，從初始狀態(tài)出發(fā)，遇到空閑狀態(tài)，將空閑狀態(tài)標記為已訪問，然后繼續(xù)搜索空閑狀態(tài)的轉(zhuǎn)移路徑，當遇到編碼狀態(tài)時，同樣標記為已訪問。在搜索過程中，每當發(fā)現(xiàn)一條從初始狀態(tài)到終止狀態(tài)的完整路徑時，就生成一條測試路徑。這條測試路徑包含了從初始狀態(tài)開始，經(jīng)過一系列狀態(tài)轉(zhuǎn)移，最終到達終止狀態(tài)的所有狀態(tài)和轉(zhuǎn)移。將這些測試路徑按照一定的規(guī)則進行組合，生成測試用例集合。例如，假設(shè)通過深度優(yōu)先搜索得到了三條測試路徑：路徑1為初始狀態(tài)→空閑狀態(tài)→編碼狀態(tài)→發(fā)送狀態(tài)→空閑狀態(tài)；路徑2為初始狀態(tài)→空閑狀態(tài)→故障狀態(tài)→空閑狀態(tài)；路徑3為初始狀態(tài)→空閑狀態(tài)→編碼狀態(tài)→故障狀態(tài)。則可以根據(jù)實際測試需求，將這些路徑組合成不同的測試用例，如測試用例1包含路徑1和路徑2，測試用例2包含路徑2和路徑3等。為了實現(xiàn)該算法，可以使用編程語言（如Python、Java等）進行編程實現(xiàn)。以Python為例，首先定義一個表示狀態(tài)圖的類，其中包含狀態(tài)和轉(zhuǎn)移的信息?？梢允褂米值鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲狀態(tài)和轉(zhuǎn)移關(guān)系，鍵表示狀態(tài)，值表示該狀態(tài)的轉(zhuǎn)移目標和觸發(fā)條件。然后編寫深度優(yōu)先搜索函數(shù)，該函數(shù)接受初始狀態(tài)作為參數(shù)，在函數(shù)內(nèi)部使用遞歸或棧來實現(xiàn)深度優(yōu)先搜索。在搜索過程中，使用一個集合來記錄已經(jīng)訪問過的狀態(tài)，避免重復(fù)訪問。當找到一條從初始狀態(tài)到終止狀態(tài)的路徑時，將該路徑保存到一個列表中。最后，根據(jù)保存的路徑列表，生成測試用例集合。以下是一個簡單的Python代碼示例：#定義狀態(tài)圖state_graph={"初始狀態(tài)":[("空閑狀態(tài)","系統(tǒng)初始化完成且通信建立")],"空閑狀態(tài)":[("編碼狀態(tài)","檢測到列車占用且接收到有效進路信息和限速信息"),("故障狀態(tài)","檢測到硬件故障或軟件錯誤或通信異常")],"編碼狀態(tài)":[("發(fā)送狀態(tài)","編碼計算完成且生成有效編碼"),("故障狀態(tài)","檢測到硬件故障或軟件錯誤或通信異常")],"發(fā)送狀態(tài)":[("空閑狀態(tài)","接收到來自軌道電路的確認信號"),("故障狀態(tài)","在規(guī)定時間內(nèi)未接收到確認信號或檢測到通信鏈路故障")],"故障狀態(tài)":[("空閑狀態(tài)","故障已修復(fù)且自檢通過")]}#深度優(yōu)先搜索函數(shù)defdfs(state,path,visited,test_paths):visited.add(state)path.append(state)ifstate=="空閑狀態(tài)"andlen(path)>1:test_paths.append(path[:])fornext_state,conditioninstate_graph[state]:ifnext_statenotinvisited:dfs(next_state,path,visited,test_paths)path.pop()visited.remove(state)#生成測試路徑test_paths=[]dfs("初始狀態(tài)",[],set(),test_paths)#生成測試用例集合test_cases=[]forpathintest_paths:test_case="->".join(path)test_cases.append(test_case)print("測試用例集合：")fortest_caseintest_cases:print(test_case)state_graph={"初始狀態(tài)":[("空閑狀態(tài)","系統(tǒng)初始化完成且通信建立")],"空閑狀態(tài)":[("編碼狀態(tài)","檢測到列車占用且接收到有效進路信息和限速信息"),("故障狀態(tài)","檢測到硬件故障或軟件錯誤或通信異常")],"編碼狀態(tài)":[("發(fā)送狀態(tài)","編碼計算完成且生成有效編碼"),("故障狀態(tài)","檢測到硬件故障或軟件錯誤或通信異常")],"發(fā)送狀態(tài)":[("空閑狀態(tài)","接收到來自軌道電路的確認信號"),("故障狀態(tài)","在規(guī)定時間內(nèi)未接收到確認信號或檢測到通信鏈路故障")],"故障狀態(tài)":[("空閑狀態(tài)","故障已修復(fù)且自檢通過")]}#深度優(yōu)先搜索函數(shù)defdfs(state,path,visited,test_paths):visited.add(state)path.append(state)ifstate=="空閑狀態(tài)"andlen(path)>1:test_paths.append(path[:])fornext_state,conditioninstate_graph[state]:ifnext_statenotinvisited:dfs(next_state,path,visited,test_paths)path.pop()visited.remove(state)#生成測試路徑test_paths=[]dfs("初始狀態(tài)",[],set(),test_paths)#生成測試用例集合test_cases=[]forpathintest_paths:test_case="->".join(path)test_cases.append(test_case)print("測試用例集合：")fortest_caseintest_cases:print(test_case)"初始狀態(tài)":[("空閑狀態(tài)","系統(tǒng)初始化完成且通信建立")],"空閑狀態(tài)":[("編碼狀態(tài)","檢測到列車占用且接收到有效進路信息和限速信息"),("故障狀態(tài)","檢測到硬件故障或軟件錯誤或通信異常")],"編碼狀態(tài)":[("發(fā)送狀態(tài)","編碼計算完成且生成有效編碼"),("故障狀態(tài)","檢測到硬件故障或軟件錯誤或通信異常")],"發(fā)送狀態(tài)":[("空閑狀態(tài)","接收到來自軌道電路的確認信號"),("故障狀態(tài)","在規(guī)定時間內(nèi)未接收到確認信號或檢測到通信鏈路故障")],"故障狀態(tài)":[("空閑狀態(tài)","故障已修復(fù)且自檢通過")]}#深度優(yōu)先搜索函數(shù)defdfs(state,path,visited,test_paths):visited.add(state)path.append(state)ifstate=="空閑狀態(tài)"andlen(path)>1:test_paths.append(path[:])fornext_state,conditioninstate_graph[state]:ifnext_statenotinvisited:dfs(next_state,path,visited,test_paths)path.pop()visited.remove(state)#生成測試路徑test_paths=[]dfs("初始狀態(tài)",[],set(),test_paths)#生成測試用例集合test_cases=[]forpathintest_paths:test_case="->".join(path)test_cases.append(test_case)print("測試用例集合：")fortest_caseintest_cases:print(test_case)"空閑狀態(tài)":[("編碼狀態(tài)","檢測到列車占用且接收到有效進路信息和限速信息"),("故障狀態(tài)","檢測到硬件故障或軟件錯誤或通信異常")],"編碼狀態(tài)":[("發(fā)送狀態(tài)","編碼計算完成且生成有效編碼"),("故障狀態(tài)","檢測到硬件故障或軟件錯誤或通信異常")],"發(fā)送狀態(tài)":[("空閑狀態(tài)","接收到來自軌道電路的確認信號"),("故障狀態(tài)","在規(guī)定時間內(nèi)未接收到確認信號或檢測到通信鏈路故障")],"故障狀態(tài)":[("空閑狀態(tài)","故障已修復(fù)且自檢通過")]}#深度優(yōu)先搜索函數(shù)defdfs(state,path,visited,test_paths):visited.add(state)path.append(state)ifstate=="空閑狀態(tài)"andlen(path)>1:test_paths.append(path[:])fornext_state,conditioninstate_graph[state]:ifnext_statenotinvisited:dfs(next_state,path,visited,test_paths)path.pop()visited.remove(state)#生成測試路徑test_paths=[]dfs("初始狀態(tài)",[],set(),test_paths)#生成測試用例集合test_cases=[]forpathintest_paths:test_case="->".join(path)test_cases.append(test_case)print("測試用例集合：")fortest_caseintest_cases:print(test_case)"編碼狀態(tài)":[("發(fā)送狀態(tài)","編碼計算完成且生成有效編碼"),("故障狀態(tài)","檢測到硬件故障或軟件錯誤或通信異常")],"發(fā)送狀態(tài)":[("空閑狀態(tài)","接收到來自軌道電路的確認信號"),("故障狀態(tài)","在規(guī)定時間內(nèi)未接收到確認信號或檢測到通信鏈路故障")],"故障狀態(tài)":[("空閑狀態(tài)","故障已修復(fù)且自檢通過")]}#深度優(yōu)先搜索函數(shù)defdfs(state,path,visited,test_paths):visited.add(state)path.append(state)ifstate=="空閑狀態(tài)"andlen(path)>1:test_paths.append(path[:])fornext_state,conditioninstate_graph[state]:ifnext_statenotinvisited:dfs(next_state,path,visited,test_paths)path.pop()visited.remove(state)#生成測試路徑test_paths=[]dfs("初始狀態(tài)",[],set(),test_paths)#生成測試用例集合test_cases=[]forpathintest_paths:test_case="->".join(path)test_cases.append(test_case)print("測試用例集合：")fortest_caseintest_cases:print(test_case)"發(fā)送狀態(tài)":[("空閑狀態(tài)","接收到來自軌道電路的確認信號"),("故障狀態(tài)","在規(guī)定時間內(nèi)未接收到確認信號或檢測到通信鏈路故障")],"故障狀態(tài)":[("空閑狀態(tài)","故障已修復(fù)且自檢通過")]}#深度優(yōu)先搜索函數(shù)defdfs(state,path,visited,test_paths):visited.add(state)path.append(state)ifstate=="空閑狀態(tài)"andlen(path)>1:test_paths.append(path[:])fornext_state,conditioninstate_graph[state]:ifnext_statenotinvisited:dfs(next_state,path,visited,test_paths)path.pop()visited.remove(state)#生成測試路徑test_paths=[]dfs("初始狀態(tài)",[],set(),test_paths)#生成測試用例集合test_cases=[]forpathintest_paths:test_case="->".join(path)test_cases.append(test_case)print("測試用例集合：")fortest_caseinte