基于模型驅(qū)動(dòng)的CBTC區(qū)域控制器測(cè)試序列自動(dòng)化生成策略與實(shí)踐一、引言1.1研究背景與意義1.1.1背景闡述在城市現(xiàn)代化進(jìn)程持續(xù)推進(jìn)的當(dāng)下，城市人口規(guī)模急劇膨脹，交通擁堵問(wèn)題愈發(fā)嚴(yán)峻。城市軌道交通作為一種大運(yùn)量、高效率、低能耗的公共交通方式，在緩解城市交通壓力方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，成為各大城市交通發(fā)展的重點(diǎn)方向。截至2023年12月底，我國(guó)大陸地區(qū)已有55個(gè)城市開(kāi)通運(yùn)營(yíng)城市軌道交通線路306條，運(yùn)營(yíng)里程達(dá)到10165.7公里，且這一數(shù)據(jù)仍在持續(xù)增長(zhǎng)。在城市軌道交通系統(tǒng)中，列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)是保障列車(chē)安全、高效運(yùn)行的核心關(guān)鍵?；谕ㄐ诺牧熊?chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)（Communication-BasedTrainControlSystem，CBTC），憑借高精度的列車(chē)定位技術(shù)以及雙向、大容量的車(chē)地通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了列車(chē)按照移動(dòng)閉塞制式追蹤運(yùn)行，使列車(chē)能夠以更短的追蹤間隔安全運(yùn)行，代表了列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)，被廣泛應(yīng)用于城市軌道交通領(lǐng)域。區(qū)域控制器（ZoneController，ZC）作為CBTC系統(tǒng)的地面核心設(shè)備，承擔(dān)著多項(xiàng)關(guān)鍵職責(zé)。它依據(jù)通信列車(chē)匯報(bào)的位置信息、聯(lián)鎖排列的進(jìn)路以及軌旁設(shè)備提供的軌道占用/空閑信息，為其控制范圍內(nèi)的列車(chē)生成和發(fā)送移動(dòng)授權(quán)（MovingAuthority，MA），是車(chē)-地信息處理的關(guān)鍵樞紐，對(duì)保障CBTC系統(tǒng)下通信列車(chē)的行車(chē)效率及安全運(yùn)行起著決定性作用。同時(shí)，區(qū)域控制器還具備在各種列車(chē)控制級(jí)別和駕駛模式下進(jìn)行列車(chē)管理的能力，其可靠性和穩(wěn)定性直接關(guān)系到整個(gè)CBTC系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量和安全性。隨著城市軌道交通線路的不斷增多以及列車(chē)運(yùn)行密度的持續(xù)增大，對(duì)區(qū)域控制器的性能和可靠性提出了更高的要求。為確保區(qū)域控制器能夠滿足實(shí)際運(yùn)營(yíng)的嚴(yán)苛需求，全面、深入的測(cè)試不可或缺。傳統(tǒng)的測(cè)試序列生成方法多依賴(lài)人工完成，存在效率低下、容易出現(xiàn)遺漏以及難以應(yīng)對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)測(cè)試等諸多弊端。在區(qū)域控制器功能愈發(fā)復(fù)雜、測(cè)試需求日益增長(zhǎng)的形勢(shì)下，人工生成測(cè)試序列的方式已難以滿足實(shí)際測(cè)試的需要，迫切需要一種高效、準(zhǔn)確的測(cè)試序列自動(dòng)生成方法。1.1.2研究意義測(cè)試序列自動(dòng)生成方法的研究對(duì)于區(qū)域控制器乃至整個(gè)CBTC系統(tǒng)都具有不可忽視的重要意義。從測(cè)試效率層面來(lái)看，傳統(tǒng)人工生成測(cè)試序列的方式，需要測(cè)試人員耗費(fèi)大量的時(shí)間和精力去設(shè)計(jì)和編寫(xiě)測(cè)試用例，而自動(dòng)生成測(cè)試序列能夠借助計(jì)算機(jī)的高速運(yùn)算能力，在短時(shí)間內(nèi)生成大量全面的測(cè)試用例，極大地提高了測(cè)試效率，大幅縮短了測(cè)試周期。在準(zhǔn)確性方面，人工生成測(cè)試序列時(shí)，由于人為因素的影響，如疲勞、疏忽等，很容易出現(xiàn)測(cè)試用例遺漏或錯(cuò)誤的情況，難以保證測(cè)試的全面性和準(zhǔn)確性。自動(dòng)生成測(cè)試序列則可以依據(jù)預(yù)先設(shè)定的規(guī)則和算法，全面、系統(tǒng)地覆蓋各種可能的測(cè)試場(chǎng)景，有效避免人為因素導(dǎo)致的錯(cuò)誤和遺漏，顯著提高測(cè)試的準(zhǔn)確性。成本控制也是重要的考量因素。人工測(cè)試需要投入大量的人力和時(shí)間成本，而自動(dòng)生成測(cè)試序列可以減少對(duì)人工的依賴(lài)，降低人力成本和時(shí)間成本，從而降低整個(gè)測(cè)試項(xiàng)目的成本。更為關(guān)鍵的是，區(qū)域控制器作為CBTC系統(tǒng)的核心設(shè)備，其性能和可靠性直接關(guān)乎列車(chē)的運(yùn)行安全。通過(guò)高效、準(zhǔn)確的自動(dòng)測(cè)試序列生成方法，可以及時(shí)、全面地檢測(cè)出區(qū)域控制器中可能存在的問(wèn)題和缺陷，提前采取有效的措施進(jìn)行修復(fù)和優(yōu)化，從而為列車(chē)的安全運(yùn)行提供堅(jiān)實(shí)可靠的保障，避免因設(shè)備故障而引發(fā)的安全事故，保障乘客的生命財(cái)產(chǎn)安全。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1國(guó)外研究進(jìn)展國(guó)外對(duì)于基于模型的CBTC區(qū)域控制器測(cè)試序列自動(dòng)生成方法的研究起步較早，在理論和實(shí)踐方面都取得了顯著成果。在技術(shù)層面，歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家的研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)率先將模型驅(qū)動(dòng)的測(cè)試思想應(yīng)用于CBTC系統(tǒng)測(cè)試中。例如，美國(guó)某知名軌道交通技術(shù)公司采用有限狀態(tài)機(jī)（FSM）模型對(duì)區(qū)域控制器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換進(jìn)行建模，通過(guò)對(duì)模型的分析自動(dòng)生成測(cè)試序列，有效地覆蓋了區(qū)域控制器的各種運(yùn)行狀態(tài)和功能場(chǎng)景，大大提高了測(cè)試的全面性和效率。這種方法能夠精準(zhǔn)地描述區(qū)域控制器在不同條件下的行為，通過(guò)特定的算法從模型中提取測(cè)試用例，減少了人工設(shè)計(jì)測(cè)試用例的主觀性和遺漏風(fēng)險(xiǎn)。在實(shí)際應(yīng)用案例方面，德國(guó)的某城市軌道交通項(xiàng)目在CBTC系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和測(cè)試過(guò)程中，運(yùn)用基于模型的測(cè)試工具對(duì)區(qū)域控制器進(jìn)行了全面測(cè)試。通過(guò)建立詳細(xì)的系統(tǒng)模型，包括列車(chē)運(yùn)行邏輯、通信協(xié)議以及區(qū)域控制器與其他子系統(tǒng)的交互關(guān)系，自動(dòng)生成了大量的測(cè)試序列。這些測(cè)試序列在實(shí)際測(cè)試中發(fā)現(xiàn)了多個(gè)潛在的軟件缺陷和系統(tǒng)漏洞，經(jīng)過(guò)及時(shí)修復(fù)，確保了CBTC系統(tǒng)在該城市軌道交通線路上的安全穩(wěn)定運(yùn)行。該項(xiàng)目的成功實(shí)施，不僅驗(yàn)證了基于模型的測(cè)試方法在CBTC區(qū)域控制器測(cè)試中的有效性，也為其他國(guó)家和地區(qū)的軌道交通項(xiàng)目提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)借鑒。此外，國(guó)際上一些權(quán)威的標(biāo)準(zhǔn)化組織，如國(guó)際鐵路聯(lián)盟（UIC）和電氣與電子工程師協(xié)會(huì)（IEEE），也在積極推動(dòng)基于模型的測(cè)試技術(shù)在軌道交通領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程。他們制定了一系列相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，為基于模型的CBTC區(qū)域控制器測(cè)試序列自動(dòng)生成方法的規(guī)范化和通用化提供了指導(dǎo)，促進(jìn)了該技術(shù)在全球范圍內(nèi)的推廣和應(yīng)用。1.2.2國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)在基于模型的CBTC區(qū)域控制器測(cè)試序列自動(dòng)生成方法的研究方面，近年來(lái)取得了一定的進(jìn)展，但整體仍處于快速發(fā)展階段。在理論研究方面，國(guó)內(nèi)的高校和科研機(jī)構(gòu)積極開(kāi)展相關(guān)研究工作，借鑒國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，結(jié)合國(guó)內(nèi)軌道交通的實(shí)際需求和特點(diǎn)，探索適合我國(guó)國(guó)情的測(cè)試序列自動(dòng)生成方法。一些研究團(tuán)隊(duì)運(yùn)用形式化方法，如Petri網(wǎng)模型、狀態(tài)圖模型等，對(duì)區(qū)域控制器的功能和行為進(jìn)行建模分析，通過(guò)模型檢測(cè)技術(shù)自動(dòng)生成測(cè)試序列，在提高測(cè)試覆蓋率和發(fā)現(xiàn)潛在缺陷方面取得了一定的成果。在實(shí)際應(yīng)用方面，隨著我國(guó)城市軌道交通建設(shè)的快速發(fā)展，國(guó)內(nèi)企業(yè)對(duì)CBTC系統(tǒng)的自主研發(fā)能力不斷提升，對(duì)基于模型的測(cè)試技術(shù)的應(yīng)用也逐漸增多。例如，交控科技在其自主研發(fā)的CBTC系統(tǒng)中，引入了基于模型的測(cè)試工具，對(duì)區(qū)域控制器進(jìn)行測(cè)試序列自動(dòng)生成和測(cè)試執(zhí)行，有效提高了產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性。然而，與國(guó)外先進(jìn)水平相比，國(guó)內(nèi)在該領(lǐng)域仍存在一些差距。一方面，在模型的構(gòu)建和分析技術(shù)上，還需要進(jìn)一步提高模型的準(zhǔn)確性和完整性，以更好地反映區(qū)域控制器的復(fù)雜行為和實(shí)際運(yùn)行場(chǎng)景；另一方面，在測(cè)試工具的研發(fā)和應(yīng)用方面，雖然國(guó)內(nèi)已經(jīng)有一些自主研發(fā)的工具，但在功能的完善性、易用性和與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的兼容性等方面，與國(guó)外先進(jìn)工具相比還有一定的提升空間。此外，國(guó)內(nèi)在基于模型的測(cè)試技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化方面的工作還相對(duì)滯后，缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范來(lái)指導(dǎo)測(cè)試序列的自動(dòng)生成和測(cè)試過(guò)程的實(shí)施，這在一定程度上影響了該技術(shù)在國(guó)內(nèi)軌道交通行業(yè)的廣泛應(yīng)用和推廣。1.3研究目標(biāo)與內(nèi)容1.3.1研究目標(biāo)本研究旨在深入探索基于模型的CBTC區(qū)域控制器測(cè)試序列自動(dòng)生成方法，以解決傳統(tǒng)測(cè)試方法存在的效率低、準(zhǔn)確性差等問(wèn)題，具體目標(biāo)如下：生成高效完備的測(cè)試序列：運(yùn)用先進(jìn)的建模技術(shù)和算法，構(gòu)建能夠全面、準(zhǔn)確反映區(qū)域控制器功能和行為的模型，在此基礎(chǔ)上，自動(dòng)生成涵蓋各種可能情況的測(cè)試序列，確保對(duì)區(qū)域控制器的功能、性能、安全性等方面進(jìn)行全面且深入的測(cè)試，顯著提高測(cè)試覆蓋率，使測(cè)試能夠檢測(cè)出更多潛在的缺陷和問(wèn)題。例如，通過(guò)對(duì)區(qū)域控制器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理流程等進(jìn)行精確建模，自動(dòng)生成測(cè)試序列，覆蓋從列車(chē)注冊(cè)、移動(dòng)授權(quán)生成到列車(chē)注銷(xiāo)等一系列復(fù)雜的操作流程和狀態(tài)變化。提高測(cè)試效率：借助計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大運(yùn)算能力和自動(dòng)化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)測(cè)試序列的自動(dòng)生成，將測(cè)試人員從繁瑣、重復(fù)的測(cè)試用例設(shè)計(jì)工作中解放出來(lái)，大幅縮短測(cè)試周期，提高測(cè)試工作的整體效率。相較于傳統(tǒng)人工生成測(cè)試序列，本研究期望能將測(cè)試時(shí)間縮短[X]%以上，從而加快CBTC系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和驗(yàn)證進(jìn)程，降低項(xiàng)目成本。增強(qiáng)測(cè)試準(zhǔn)確性：通過(guò)模型驅(qū)動(dòng)的測(cè)試方法，依據(jù)嚴(yán)格的規(guī)則和算法生成測(cè)試序列，減少人為因素對(duì)測(cè)試的干擾，避免因人為疏忽或遺漏導(dǎo)致的測(cè)試不全面問(wèn)題，有效提高測(cè)試的準(zhǔn)確性和可靠性，為區(qū)域控制器的質(zhì)量保障提供堅(jiān)實(shí)支撐。在測(cè)試過(guò)程中，能夠更準(zhǔn)確地定位區(qū)域控制器中存在的問(wèn)題，提高問(wèn)題診斷的準(zhǔn)確性和修復(fù)效率。提供實(shí)用的方法和工具：研究并開(kāi)發(fā)一套適用于CBTC區(qū)域控制器測(cè)試序列自動(dòng)生成的方法和工具，該方法和工具應(yīng)具有良好的通用性和可擴(kuò)展性，能夠適應(yīng)不同CBTC系統(tǒng)版本和區(qū)域控制器型號(hào)的測(cè)試需求，為CBTC系統(tǒng)的研發(fā)、測(cè)試和維護(hù)提供有力的技術(shù)支持，促進(jìn)CBTC系統(tǒng)在城市軌道交通領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用和發(fā)展。1.3.2研究?jī)?nèi)容圍繞上述研究目標(biāo)，本論文將從以下幾個(gè)方面展開(kāi)研究：區(qū)域控制器功能分析：深入剖析CBTC系統(tǒng)中區(qū)域控制器的各項(xiàng)功能，包括但不限于列車(chē)管理、移動(dòng)授權(quán)計(jì)算、與其他子系統(tǒng)的通信交互等。詳細(xì)梳理區(qū)域控制器在不同運(yùn)行場(chǎng)景下的工作流程和邏輯關(guān)系，明確其輸入、輸出以及內(nèi)部狀態(tài)變化，為后續(xù)的模型建立提供堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。以移動(dòng)授權(quán)計(jì)算功能為例，分析其依據(jù)的輸入數(shù)據(jù)（如列車(chē)位置、進(jìn)路信息、軌道占用狀態(tài)等），以及計(jì)算過(guò)程中的邏輯判斷和算法實(shí)現(xiàn)，從而全面掌握該功能的實(shí)現(xiàn)機(jī)制。模型建立：選擇合適的建模方法和工具，如有限狀態(tài)機(jī)（FSM）、Petri網(wǎng)、UML狀態(tài)圖等，對(duì)區(qū)域控制器的功能和行為進(jìn)行形式化建模。在建模過(guò)程中，充分考慮區(qū)域控制器的各種工作狀態(tài)、狀態(tài)轉(zhuǎn)換條件以及事件觸發(fā)機(jī)制，確保模型能夠準(zhǔn)確、完整地反映區(qū)域控制器的實(shí)際運(yùn)行情況。以有限狀態(tài)機(jī)模型為例，定義區(qū)域控制器的各個(gè)狀態(tài)（如初始化狀態(tài)、正常運(yùn)行狀態(tài)、故障狀態(tài)等），以及狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換條件（如列車(chē)進(jìn)入/離開(kāi)控制區(qū)域、接收到特定的命令等），通過(guò)狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖清晰地展示區(qū)域控制器的行為邏輯。測(cè)試序列生成算法研究：基于建立的區(qū)域控制器模型，研究并設(shè)計(jì)有效的測(cè)試序列自動(dòng)生成算法。該算法應(yīng)能夠根據(jù)模型的結(jié)構(gòu)和特性，自動(dòng)生成滿足一定測(cè)試覆蓋標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試序列，如狀態(tài)覆蓋、路徑覆蓋、條件覆蓋等。同時(shí)，考慮算法的效率和可擴(kuò)展性，確保能夠在合理的時(shí)間內(nèi)生成高質(zhì)量的測(cè)試序列。例如，采用遺傳算法、模擬退火算法等智能優(yōu)化算法，對(duì)測(cè)試序列進(jìn)行搜索和優(yōu)化，以提高測(cè)試序列的質(zhì)量和覆蓋率。案例驗(yàn)證與分析：選取實(shí)際的CBTC區(qū)域控制器作為案例，運(yùn)用所提出的測(cè)試序列自動(dòng)生成方法進(jìn)行測(cè)試，并將測(cè)試結(jié)果與傳統(tǒng)測(cè)試方法進(jìn)行對(duì)比分析。通過(guò)實(shí)際案例驗(yàn)證，評(píng)估本研究方法在測(cè)試效率、測(cè)試覆蓋率、發(fā)現(xiàn)缺陷能力等方面的優(yōu)勢(shì)和不足，為方法的進(jìn)一步優(yōu)化提供實(shí)踐依據(jù)。在案例驗(yàn)證過(guò)程中，詳細(xì)記錄測(cè)試過(guò)程和結(jié)果，分析測(cè)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，為后續(xù)研究提供參考。方法優(yōu)化與改進(jìn)：根據(jù)案例驗(yàn)證和分析的結(jié)果，針對(duì)測(cè)試序列自動(dòng)生成方法存在的問(wèn)題和不足，提出相應(yīng)的優(yōu)化和改進(jìn)措施。進(jìn)一步完善建模方法、改進(jìn)測(cè)試序列生成算法，提高方法的性能和適用性，使其能夠更好地滿足CBTC區(qū)域控制器測(cè)試的實(shí)際需求。例如，根據(jù)案例分析發(fā)現(xiàn)的模型精度問(wèn)題，對(duì)建模方法進(jìn)行優(yōu)化，增加更多的細(xì)節(jié)和約束條件，以提高模型的準(zhǔn)確性和可靠性；針對(duì)測(cè)試序列生成算法效率不高的問(wèn)題，通過(guò)改進(jìn)算法的參數(shù)設(shè)置或采用新的算法策略，提高算法的運(yùn)行效率和生成測(cè)試序列的質(zhì)量。1.4研究方法與技術(shù)路線1.4.1研究方法本研究綜合運(yùn)用多種研究方法，確保研究的科學(xué)性、全面性和有效性。文獻(xiàn)研究法：廣泛搜集國(guó)內(nèi)外關(guān)于基于模型的測(cè)試技術(shù)、CBTC系統(tǒng)以及區(qū)域控制器測(cè)試等方面的文獻(xiàn)資料，包括學(xué)術(shù)期刊論文、學(xué)位論文、技術(shù)報(bào)告、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等。對(duì)這些文獻(xiàn)進(jìn)行深入分析和歸納總結(jié)，了解該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)以及存在的問(wèn)題，為本研究提供堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)和研究思路。例如，通過(guò)對(duì)國(guó)外相關(guān)文獻(xiàn)的研究，學(xué)習(xí)借鑒先進(jìn)的建模方法和測(cè)試序列生成算法，分析其在實(shí)際應(yīng)用中的優(yōu)缺點(diǎn)，從而為選擇適合本研究的方法提供參考。模型構(gòu)建法：根據(jù)區(qū)域控制器的功能和行為特點(diǎn)，選擇合適的建模方法，如有限狀態(tài)機(jī)（FSM）、Petri網(wǎng)、UML狀態(tài)圖等，對(duì)區(qū)域控制器進(jìn)行形式化建模。在建模過(guò)程中，嚴(yán)格遵循相關(guān)的建模規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，確保模型的準(zhǔn)確性和可靠性。通過(guò)建立精確的模型，能夠清晰地描述區(qū)域控制器的各種工作狀態(tài)、狀態(tài)轉(zhuǎn)換條件以及事件觸發(fā)機(jī)制，為后續(xù)的測(cè)試序列自動(dòng)生成提供有效的模型基礎(chǔ)。例如，使用有限狀態(tài)機(jī)模型，定義區(qū)域控制器的各個(gè)狀態(tài)，以及狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換條件，從而準(zhǔn)確地模擬區(qū)域控制器的行為邏輯。算法設(shè)計(jì)與優(yōu)化法：基于建立的區(qū)域控制器模型，研究并設(shè)計(jì)有效的測(cè)試序列自動(dòng)生成算法。結(jié)合智能優(yōu)化算法，如遺傳算法、模擬退火算法等，對(duì)測(cè)試序列進(jìn)行搜索和優(yōu)化，以提高測(cè)試序列的質(zhì)量和覆蓋率。在算法設(shè)計(jì)過(guò)程中，充分考慮算法的效率和可擴(kuò)展性，確保能夠在合理的時(shí)間內(nèi)生成高質(zhì)量的測(cè)試序列。例如，通過(guò)遺傳算法對(duì)測(cè)試序列進(jìn)行優(yōu)化，以達(dá)到更高的狀態(tài)覆蓋和路徑覆蓋標(biāo)準(zhǔn)，從而提高測(cè)試的全面性。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證法：選取實(shí)際的CBTC區(qū)域控制器作為案例，運(yùn)用所提出的測(cè)試序列自動(dòng)生成方法進(jìn)行測(cè)試，并將測(cè)試結(jié)果與傳統(tǒng)測(cè)試方法進(jìn)行對(duì)比分析。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，嚴(yán)格控制實(shí)驗(yàn)條件，確保實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。通過(guò)實(shí)際案例驗(yàn)證，評(píng)估本研究方法在測(cè)試效率、測(cè)試覆蓋率、發(fā)現(xiàn)缺陷能力等方面的優(yōu)勢(shì)和不足，為方法的進(jìn)一步優(yōu)化提供實(shí)踐依據(jù)。例如，在實(shí)驗(yàn)中詳細(xì)記錄測(cè)試過(guò)程和結(jié)果，分析測(cè)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，為后續(xù)研究提供參考。對(duì)比分析法：將本研究提出的基于模型的測(cè)試序列自動(dòng)生成方法與傳統(tǒng)的測(cè)試方法進(jìn)行對(duì)比分析，從測(cè)試效率、測(cè)試覆蓋率、發(fā)現(xiàn)缺陷能力、成本等多個(gè)維度進(jìn)行評(píng)估。通過(guò)對(duì)比，明確本研究方法的優(yōu)勢(shì)和創(chuàng)新點(diǎn)，以及與傳統(tǒng)方法的差異，為該方法的推廣和應(yīng)用提供有力的支持。例如，對(duì)比兩種方法在相同測(cè)試任務(wù)下的測(cè)試時(shí)間、發(fā)現(xiàn)的缺陷數(shù)量等指標(biāo)，直觀地展示本研究方法的優(yōu)越性。1.4.2技術(shù)路線本研究的技術(shù)路線如圖1所示，主要包括以下幾個(gè)關(guān)鍵步驟：需求分析：對(duì)CBTC系統(tǒng)中區(qū)域控制器的功能、性能、安全性等方面的測(cè)試需求進(jìn)行深入分析，明確測(cè)試的目標(biāo)和范圍。與相關(guān)領(lǐng)域的專(zhuān)家、工程師進(jìn)行溝通交流，收集實(shí)際工程中的測(cè)試需求和問(wèn)題，為后續(xù)的研究工作提供方向。文獻(xiàn)調(diào)研：廣泛查閱國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)，了解基于模型的測(cè)試技術(shù)在CBTC區(qū)域控制器測(cè)試中的研究現(xiàn)狀和應(yīng)用情況。對(duì)不同的建模方法、測(cè)試序列生成算法進(jìn)行分析和比較，總結(jié)其優(yōu)缺點(diǎn)，為本研究選擇合適的技術(shù)和方法提供參考。模型建立：根據(jù)區(qū)域控制器的功能和行為特點(diǎn)，選擇合適的建模方法（如有限狀態(tài)機(jī)、Petri網(wǎng)等），建立區(qū)域控制器的形式化模型。在建模過(guò)程中，充分考慮區(qū)域控制器與其他子系統(tǒng)的交互關(guān)系，以及各種可能的運(yùn)行場(chǎng)景，確保模型能夠準(zhǔn)確反映區(qū)域控制器的實(shí)際工作情況。算法設(shè)計(jì)：基于建立的區(qū)域控制器模型，設(shè)計(jì)測(cè)試序列自動(dòng)生成算法。結(jié)合智能優(yōu)化算法，對(duì)測(cè)試序列進(jìn)行優(yōu)化，以提高測(cè)試覆蓋率和測(cè)試效率。同時(shí)，考慮算法的可擴(kuò)展性和通用性，使其能夠適應(yīng)不同的測(cè)試需求和場(chǎng)景。工具開(kāi)發(fā)：根據(jù)設(shè)計(jì)的算法，開(kāi)發(fā)基于模型的CBTC區(qū)域控制器測(cè)試序列自動(dòng)生成工具。該工具應(yīng)具備友好的用戶界面，方便測(cè)試人員進(jìn)行操作和管理。同時(shí)，實(shí)現(xiàn)工具與區(qū)域控制器模型的無(wú)縫集成，提高測(cè)試工作的自動(dòng)化程度。案例驗(yàn)證：選取實(shí)際的CBTC區(qū)域控制器作為案例，運(yùn)用開(kāi)發(fā)的測(cè)試序列自動(dòng)生成工具進(jìn)行測(cè)試。將測(cè)試結(jié)果與傳統(tǒng)測(cè)試方法進(jìn)行對(duì)比分析，評(píng)估本研究方法在測(cè)試效率、測(cè)試覆蓋率、發(fā)現(xiàn)缺陷能力等方面的優(yōu)勢(shì)和不足。方法優(yōu)化：根據(jù)案例驗(yàn)證的結(jié)果，對(duì)測(cè)試序列自動(dòng)生成方法和工具進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)。進(jìn)一步完善模型的準(zhǔn)確性和完整性，改進(jìn)算法的性能和效率，提高工具的易用性和可靠性，使其能夠更好地滿足CBTC區(qū)域控制器測(cè)試的實(shí)際需求。成果總結(jié)：對(duì)整個(gè)研究過(guò)程和結(jié)果進(jìn)行總結(jié)和歸納，撰寫(xiě)研究報(bào)告和學(xué)術(shù)論文。提出基于模型的CBTC區(qū)域控制器測(cè)試序列自動(dòng)生成方法的應(yīng)用建議和未來(lái)研究方向，為該領(lǐng)域的發(fā)展提供參考和借鑒。通過(guò)以上技術(shù)路線，本研究將逐步實(shí)現(xiàn)基于模型的CBTC區(qū)域控制器測(cè)試序列自動(dòng)生成方法的研究目標(biāo)，為提高CBTC系統(tǒng)的可靠性和安全性提供有力的技術(shù)支持。二、CBTC系統(tǒng)與區(qū)域控制器概述2.1CBTC系統(tǒng)架構(gòu)與原理2.1.1系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)CBTC系統(tǒng)是一個(gè)高度集成且復(fù)雜的列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)，主要由列車(chē)自動(dòng)監(jiān)控子系統(tǒng)（AutomaticTrainSupervision，ATS）、計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖子系統(tǒng)（ComputerInterlocking，CI）、區(qū)域控制器（ZoneController，ZC）、車(chē)載控制器（VehicleOn-BoardController，VOBC）以及數(shù)據(jù)通信子系統(tǒng)（DataCommunicationSystem，DCS）等部分構(gòu)成，各組成部分相互協(xié)作，共同保障列車(chē)的安全、高效運(yùn)行。ATS子系統(tǒng)處于CBTC系統(tǒng)的最高層，如同整個(gè)系統(tǒng)的“大腦”，負(fù)責(zé)對(duì)全線列車(chē)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控與管理。它主要包括控制中心設(shè)備和車(chē)站設(shè)備，其中控制中心設(shè)備涵蓋一系列服務(wù)器（如主機(jī)服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、通信服務(wù)器）和工作站等，這些設(shè)備協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)對(duì)列車(chē)運(yùn)行計(jì)劃的制定與調(diào)整、列車(chē)進(jìn)路的自動(dòng)排列以及列車(chē)運(yùn)行狀態(tài)和設(shè)備工作狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)視等重要功能。例如，在日常運(yùn)營(yíng)中，ATS子系統(tǒng)可根據(jù)預(yù)設(shè)的列車(chē)時(shí)刻表，自動(dòng)調(diào)整列車(chē)的發(fā)車(chē)時(shí)間和運(yùn)行間隔，以確保列車(chē)能夠按照計(jì)劃準(zhǔn)點(diǎn)運(yùn)行；當(dāng)出現(xiàn)突發(fā)情況（如列車(chē)故障、客流量變化等）時(shí)，ATS子系統(tǒng)能夠及時(shí)做出響應(yīng)，調(diào)整列車(chē)運(yùn)行計(jì)劃，保障整個(gè)線路的運(yùn)營(yíng)秩序。車(chē)站設(shè)備則主要包括ATS工作站和發(fā)車(chē)指示器等，ATS工作站一般設(shè)置在設(shè)備集中站，工作人員可通過(guò)它對(duì)本車(chē)站及相鄰區(qū)域的列車(chē)運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)控和操作；發(fā)車(chē)指示器則根據(jù)ATS子系統(tǒng)的指令，向司機(jī)顯示發(fā)車(chē)時(shí)刻，引導(dǎo)列車(chē)安全發(fā)車(chē)。CI子系統(tǒng)是保障列車(chē)運(yùn)行安全的關(guān)鍵設(shè)備之一，它能夠獨(dú)立于VOBC和ZC運(yùn)行。其核心功能是實(shí)現(xiàn)道岔、信號(hào)機(jī)和軌道區(qū)段之間的聯(lián)鎖關(guān)系，確保在任何情況下，道岔、信號(hào)機(jī)的操作都符合安全規(guī)則，防止列車(chē)發(fā)生沖突、脫軌等事故。在列車(chē)進(jìn)路排列過(guò)程中，CI子系統(tǒng)會(huì)根據(jù)ATS子系統(tǒng)的指令，檢查道岔位置、軌道區(qū)段占用情況等條件，只有當(dāng)所有條件都滿足安全要求時(shí)，才會(huì)執(zhí)行進(jìn)路排列操作，開(kāi)放相應(yīng)的信號(hào)機(jī)，為列車(chē)的安全運(yùn)行提供保障。此外，在CBTC系統(tǒng)的移動(dòng)閉塞功能受限時(shí)，CI子系統(tǒng)還能提供后備模式運(yùn)行，司機(jī)可依靠軌旁信號(hào)行車(chē)，確保列車(chē)在特殊情況下仍能維持基本的運(yùn)行。ZC作為CBTC系統(tǒng)的地面核心設(shè)備，在列車(chē)運(yùn)行控制中扮演著至關(guān)重要的角色，是實(shí)現(xiàn)移動(dòng)閉塞的關(guān)鍵所在。它通過(guò)與VOBC、CI以及其他ZC之間的通信，實(shí)時(shí)獲取列車(chē)的位置信息、聯(lián)鎖排列的進(jìn)路信息以及軌旁設(shè)備提供的軌道占用/空閑信息，并基于這些信息為其控制范圍內(nèi)的每列列車(chē)精確計(jì)算和生成移動(dòng)授權(quán)（MovingAuthority，MA）。移動(dòng)授權(quán)是列車(chē)運(yùn)行的權(quán)限，它明確了列車(chē)在當(dāng)前運(yùn)行條件下可以行駛的最大距離和速度限制，確保列車(chē)之間保持安全的間隔距離，避免發(fā)生追尾等事故。例如，當(dāng)列車(chē)在區(qū)間運(yùn)行時(shí)，ZC會(huì)根據(jù)前方列車(chē)的位置、速度以及線路條件等因素，動(dòng)態(tài)調(diào)整后續(xù)列車(chē)的移動(dòng)授權(quán)，使列車(chē)能夠以合理的速度和間隔安全運(yùn)行。同時(shí)，ZC還具備列車(chē)管理功能，能夠?qū)ζ淇刂茀^(qū)域內(nèi)的列車(chē)進(jìn)行注冊(cè)、注銷(xiāo)以及狀態(tài)監(jiān)控等操作，保障列車(chē)運(yùn)行的有序性。VOBC安裝在列車(chē)上，是列車(chē)運(yùn)行的直接控制單元，它集成了列車(chē)自動(dòng)防護(hù)（AutomaticTrainProtection，ATP）和列車(chē)自動(dòng)運(yùn)行（AutomaticTrainOperation，ATO）兩個(gè)重要功能。ATP功能是列車(chē)運(yùn)行安全的最后一道防線，它嚴(yán)格遵循故障導(dǎo)向安全原則，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)列車(chē)的運(yùn)行狀態(tài)，包括列車(chē)的實(shí)際運(yùn)行位置、速度等信息。一旦列車(chē)的運(yùn)行速度超過(guò)允許速度，ATP會(huì)立即觸發(fā)緊急制動(dòng)，確保列車(chē)在安全制動(dòng)距離之內(nèi)停車(chē)，防止列車(chē)與前方障礙物或其他列車(chē)發(fā)生碰撞。ATO功能則主要負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)列車(chē)的自動(dòng)運(yùn)行，它根據(jù)ATS子系統(tǒng)下達(dá)的運(yùn)行指令和ZC提供的移動(dòng)授權(quán)，自動(dòng)控制列車(chē)的牽引、制動(dòng)和惰行等操作，使列車(chē)按照系統(tǒng)設(shè)定的最佳工況正點(diǎn)、安全、平穩(wěn)地運(yùn)行。例如，在列車(chē)啟動(dòng)時(shí)，ATO會(huì)根據(jù)線路條件和運(yùn)行計(jì)劃，自動(dòng)控制列車(chē)以合適的加速度加速；在列車(chē)進(jìn)站時(shí)，ATO能夠精確控制列車(chē)的速度，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的定點(diǎn)停車(chē)，并自動(dòng)完成車(chē)門(mén)和屏蔽門(mén)的控制操作，提高列車(chē)運(yùn)行的效率和乘客的乘坐舒適度。DCS是CBTC系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)車(chē)-地之間以及各子系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)年P(guān)鍵紐帶，它為整個(gè)系統(tǒng)提供了可靠的通信鏈路。DCS主要由有線通信網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)組成，有線通信網(wǎng)絡(luò)通常采用光纖等高速、穩(wěn)定的傳輸介質(zhì)，用于連接控制中心、車(chē)站和軌旁設(shè)備等固定設(shè)施，實(shí)現(xiàn)它們之間的數(shù)據(jù)傳輸和交互；無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)則采用無(wú)線電臺(tái)、漏泄同軸電纜、微波等通信方式，實(shí)現(xiàn)列車(chē)與地面設(shè)備之間的實(shí)時(shí)雙向通信。通過(guò)DCS，列車(chē)能夠?qū)⒆陨淼奈恢?、速度、運(yùn)行狀態(tài)等信息及時(shí)傳輸給地面設(shè)備，地面設(shè)備也能將移動(dòng)授權(quán)、運(yùn)行指令等信息準(zhǔn)確地發(fā)送給列車(chē)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)列車(chē)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和控制。同時(shí)，DCS還保障了各子系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)共享和協(xié)同工作，確保整個(gè)CBTC系統(tǒng)的高效運(yùn)行。例如，當(dāng)ATS子系統(tǒng)需要調(diào)整列車(chē)運(yùn)行計(jì)劃時(shí)，它可以通過(guò)DCS將新的運(yùn)行指令快速傳輸給VOBC，VOBC根據(jù)指令調(diào)整列車(chē)的運(yùn)行狀態(tài)；ZC在計(jì)算移動(dòng)授權(quán)時(shí)，也需要通過(guò)DCS獲取列車(chē)的位置信息和聯(lián)鎖進(jìn)路信息等。2.1.2工作原理解析CBTC系統(tǒng)的工作原理基于先進(jìn)的通信技術(shù)和精確的列車(chē)定位技術(shù)，通過(guò)車(chē)-地之間的實(shí)時(shí)雙向通信以及對(duì)列車(chē)位置的精確監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)列車(chē)運(yùn)行的安全、高效控制，其中移動(dòng)閉塞是其核心工作模式。在CBTC系統(tǒng)中，列車(chē)定位是實(shí)現(xiàn)精確控制的基礎(chǔ)。為了實(shí)現(xiàn)高精度的列車(chē)定位，系統(tǒng)采用了多種定位技術(shù)相結(jié)合的方式。信標(biāo)定位技術(shù)是其中之一，在軌道沿線特定位置安裝信標(biāo)，列車(chē)上的信標(biāo)查詢器能夠讀取信標(biāo)中的位置信息，從而確定列車(chē)在軌道上的大致位置。例如，當(dāng)列車(chē)經(jīng)過(guò)信標(biāo)時(shí)，信標(biāo)查詢器會(huì)接收到信標(biāo)發(fā)送的包含位置編碼等信息的信號(hào)，列車(chē)根據(jù)這些信息可以確定自己與信標(biāo)的相對(duì)位置。速度傳感器和加速度計(jì)則用于實(shí)時(shí)測(cè)量列車(chē)的運(yùn)行速度和加速度，通過(guò)對(duì)速度和加速度的積分運(yùn)算，結(jié)合列車(chē)的初始位置信息，能夠精確計(jì)算出列車(chē)在運(yùn)行過(guò)程中的實(shí)時(shí)位置變化。此外，一些CBTC系統(tǒng)還會(huì)結(jié)合全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（GNSS）等技術(shù)，進(jìn)一步提高列車(chē)定位的精度和可靠性，尤其是在一些特殊場(chǎng)景下（如地面線路或開(kāi)闊區(qū)域），GNSS可以為列車(chē)提供額外的位置參考信息。車(chē)-地通信是CBTC系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通過(guò)DCS，列車(chē)與地面設(shè)備之間建立了連續(xù)、雙向、高速的通信鏈路。列車(chē)上的車(chē)載通信單元（如無(wú)線電臺(tái)、天線等）與地面的軌旁通信設(shè)備（如接入點(diǎn)AP、漏泄同軸電纜等）進(jìn)行無(wú)線通信，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸。列車(chē)會(huì)周期性地向地面設(shè)備發(fā)送自身的位置、速度、運(yùn)行狀態(tài)等信息，地面設(shè)備（如ZC、ATS等）則根據(jù)這些信息對(duì)列車(chē)的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控和決策，并將移動(dòng)授權(quán)、運(yùn)行指令等信息發(fā)送給列車(chē)。這種實(shí)時(shí)的雙向通信使得地面設(shè)備能夠及時(shí)了解列車(chē)的動(dòng)態(tài)，列車(chē)也能根據(jù)地面設(shè)備的指令做出相應(yīng)的調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)列車(chē)運(yùn)行的精確控制。例如，當(dāng)列車(chē)接近前方車(chē)站時(shí)，地面設(shè)備可以通過(guò)車(chē)-地通信提前向列車(chē)發(fā)送減速、停車(chē)等指令，列車(chē)接收到指令后，VOBC會(huì)控制列車(chē)按照指令進(jìn)行相應(yīng)的操作，確保列車(chē)能夠安全、準(zhǔn)確地進(jìn)站。移動(dòng)閉塞是CBTC系統(tǒng)區(qū)別于傳統(tǒng)列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)的核心技術(shù)，它打破了傳統(tǒng)固定閉塞以軌道電路劃分閉塞分區(qū)的限制，實(shí)現(xiàn)了列車(chē)之間更加靈活、高效的追蹤運(yùn)行。在移動(dòng)閉塞模式下，列車(chē)的運(yùn)行間隔不再取決于固定的閉塞分區(qū)，而是根據(jù)列車(chē)的實(shí)際位置和運(yùn)行狀態(tài)動(dòng)態(tài)確定。具體來(lái)說(shuō)，前行列車(chē)通過(guò)車(chē)載設(shè)備將自身的位置、速度等信息實(shí)時(shí)發(fā)送給地面的ZC，ZC根據(jù)這些信息以及線路條件、后續(xù)列車(chē)的位置等因素，為后續(xù)列車(chē)計(jì)算出移動(dòng)授權(quán)。移動(dòng)授權(quán)是一個(gè)動(dòng)態(tài)的區(qū)域，它隨著前行列車(chē)的移動(dòng)而移動(dòng)，并且考慮了列車(chē)的制動(dòng)距離、安全防護(hù)距離等因素，確保后續(xù)列車(chē)在任何情況下都能夠安全地追蹤前行列車(chē)。后續(xù)列車(chē)根據(jù)接收到的移動(dòng)授權(quán)，實(shí)時(shí)調(diào)整自身的運(yùn)行速度和位置，始終保持在移動(dòng)授權(quán)所允許的范圍內(nèi)運(yùn)行。例如，當(dāng)兩列列車(chē)在區(qū)間運(yùn)行時(shí)，如果前行列車(chē)減速，它會(huì)將減速信息發(fā)送給ZC，ZC重新計(jì)算后續(xù)列車(chē)的移動(dòng)授權(quán)，并將新的移動(dòng)授權(quán)發(fā)送給后續(xù)列車(chē)，后續(xù)列車(chē)根據(jù)新的移動(dòng)授權(quán)及時(shí)減速，從而保證兩列車(chē)之間始終保持安全的間隔距離。這種基于移動(dòng)閉塞的控制方式，大大提高了列車(chē)運(yùn)行的效率和線路的通過(guò)能力，使列車(chē)能夠以更短的追蹤間隔安全運(yùn)行，適應(yīng)了城市軌道交通日益增長(zhǎng)的客流量需求。2.2區(qū)域控制器的功能與作用2.2.1核心功能剖析區(qū)域控制器承擔(dān)著多項(xiàng)核心功能，對(duì)CBTC系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行起著關(guān)鍵作用，以下對(duì)其主要功能展開(kāi)深入分析。移動(dòng)授權(quán)計(jì)算：移動(dòng)授權(quán)計(jì)算是區(qū)域控制器最為核心的功能之一，其準(zhǔn)確性和及時(shí)性直接關(guān)系到列車(chē)運(yùn)行的安全與效率。區(qū)域控制器會(huì)實(shí)時(shí)收集列車(chē)的位置信息，這些信息主要通過(guò)列車(chē)上的定位設(shè)備（如信標(biāo)查詢器、速度傳感器、加速度計(jì)等）獲取，并通過(guò)車(chē)-地通信網(wǎng)絡(luò)傳輸給區(qū)域控制器。同時(shí)，區(qū)域控制器還會(huì)獲取聯(lián)鎖排列的進(jìn)路信息，聯(lián)鎖系統(tǒng)根據(jù)列車(chē)的運(yùn)行需求和軌道的占用情況，排列出安全的進(jìn)路，并將進(jìn)路信息發(fā)送給區(qū)域控制器。此外，軌旁設(shè)備（如計(jì)軸器等）會(huì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)軌道的占用/空閑狀態(tài)，并將這些信息傳遞給區(qū)域控制器。在獲取到這些關(guān)鍵信息后，區(qū)域控制器依據(jù)特定的算法和安全邏輯進(jìn)行移動(dòng)授權(quán)的計(jì)算。以某一具體場(chǎng)景為例，當(dāng)列車(chē)A在區(qū)間運(yùn)行時(shí)，區(qū)域控制器首先確定列車(chē)A的當(dāng)前位置，假設(shè)列車(chē)A前方有列車(chē)B正在運(yùn)行，區(qū)域控制器會(huì)根據(jù)列車(chē)B的位置、速度以及列車(chē)A的制動(dòng)性能等因素，計(jì)算出列車(chē)A在當(dāng)前情況下的最大安全運(yùn)行距離，這個(gè)最大安全運(yùn)行距離就是列車(chē)A的移動(dòng)授權(quán)。在計(jì)算過(guò)程中，區(qū)域控制器會(huì)充分考慮各種安全余量，如列車(chē)的制動(dòng)距離、信號(hào)傳輸延遲時(shí)間等，以確保移動(dòng)授權(quán)的計(jì)算結(jié)果能夠保障列車(chē)在任何情況下都能安全停車(chē)，避免與前方列車(chē)發(fā)生碰撞。同時(shí)，區(qū)域控制器會(huì)根據(jù)列車(chē)的運(yùn)行狀態(tài)和線路條件，為列車(chē)提供速度限制信息，列車(chē)必須在移動(dòng)授權(quán)和速度限制的范圍內(nèi)運(yùn)行，以確保行車(chē)安全。列車(chē)管理：區(qū)域控制器對(duì)其控制區(qū)域內(nèi)的列車(chē)進(jìn)行全面管理，涵蓋列車(chē)的注冊(cè)、注銷(xiāo)以及運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控等多個(gè)方面。當(dāng)列車(chē)進(jìn)入?yún)^(qū)域控制器的控制范圍時(shí)，列車(chē)會(huì)向區(qū)域控制器發(fā)送注冊(cè)請(qǐng)求，請(qǐng)求中包含列車(chē)的編號(hào)、類(lèi)型、初始位置等信息。區(qū)域控制器接收到注冊(cè)請(qǐng)求后，會(huì)對(duì)列車(chē)的身份信息進(jìn)行驗(yàn)證和登記，將列車(chē)納入其管理范圍，并為列車(chē)分配唯一的標(biāo)識(shí)，以便后續(xù)對(duì)列車(chē)進(jìn)行跟蹤和管理。例如，在某地鐵線路中，當(dāng)一列新的列車(chē)上線運(yùn)行并進(jìn)入某區(qū)域控制器的控制區(qū)域時(shí)，區(qū)域控制器會(huì)迅速對(duì)列車(chē)的注冊(cè)請(qǐng)求進(jìn)行處理，將列車(chē)的相關(guān)信息記錄在其內(nèi)部的列車(chē)管理數(shù)據(jù)庫(kù)中，并為該列車(chē)分配一個(gè)特定的ID，如“T001”，此后區(qū)域控制器將通過(guò)這個(gè)ID對(duì)列車(chē)進(jìn)行管理和監(jiān)控。在列車(chē)運(yùn)行過(guò)程中，區(qū)域控制器會(huì)實(shí)時(shí)監(jiān)控列車(chē)的運(yùn)行狀態(tài)，包括列車(chē)的位置、速度、運(yùn)行方向等信息。區(qū)域控制器通過(guò)與列車(chē)的實(shí)時(shí)通信，周期性地接收列車(chē)發(fā)送的狀態(tài)報(bào)告，一旦發(fā)現(xiàn)列車(chē)出現(xiàn)異常情況，如列車(chē)速度超過(guò)限制、列車(chē)位置與預(yù)期不符等，區(qū)域控制器會(huì)立即采取相應(yīng)的措施。例如，當(dāng)區(qū)域控制器檢測(cè)到某列車(chē)的速度超過(guò)了允許速度時(shí)，會(huì)立即向列車(chē)發(fā)送緊急制動(dòng)命令，要求列車(chē)減速停車(chē)，以避免發(fā)生安全事故。同時(shí)，區(qū)域控制器還會(huì)將列車(chē)的異常情況及時(shí)上報(bào)給ATS子系統(tǒng)，以便ATS子系統(tǒng)對(duì)全線列車(chē)的運(yùn)行進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度和管理。當(dāng)列車(chē)離開(kāi)區(qū)域控制器的控制范圍時(shí)，列車(chē)會(huì)向區(qū)域控制器發(fā)送注銷(xiāo)請(qǐng)求，區(qū)域控制器接收到注銷(xiāo)請(qǐng)求后，會(huì)從其管理列表中刪除該列車(chē)的相關(guān)信息，完成列車(chē)的注銷(xiāo)操作。例如，當(dāng)列車(chē)到達(dá)終點(diǎn)站并準(zhǔn)備退出運(yùn)營(yíng)時(shí)，列車(chē)會(huì)向當(dāng)前控制區(qū)域的區(qū)域控制器發(fā)送注銷(xiāo)請(qǐng)求，區(qū)域控制器確認(rèn)后，將該列車(chē)的信息從數(shù)據(jù)庫(kù)中刪除，釋放相關(guān)資源，以便對(duì)其他列車(chē)進(jìn)行管理。與其他子系統(tǒng)通信：區(qū)域控制器與CBTC系統(tǒng)中的其他子系統(tǒng)保持著密切的通信，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的協(xié)同工作。與VOBC的通信是實(shí)現(xiàn)列車(chē)控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，區(qū)域控制器會(huì)將移動(dòng)授權(quán)信息實(shí)時(shí)發(fā)送給VOBC，VOBC根據(jù)接收到的移動(dòng)授權(quán)控制列車(chē)的運(yùn)行。同時(shí)，VOBC會(huì)向區(qū)域控制器反饋列車(chē)的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，如列車(chē)的位置、速度、設(shè)備狀態(tài)等信息，區(qū)域控制器根據(jù)這些反饋信息，及時(shí)調(diào)整移動(dòng)授權(quán)和控制策略。例如，當(dāng)區(qū)域控制器計(jì)算出某列車(chē)的移動(dòng)授權(quán)發(fā)生變化時(shí)，會(huì)立即將新的移動(dòng)授權(quán)信息發(fā)送給該列車(chē)的VOBC，VOBC接收到信息后，會(huì)相應(yīng)地調(diào)整列車(chē)的運(yùn)行速度和位置，確保列車(chē)在新的移動(dòng)授權(quán)范圍內(nèi)安全運(yùn)行。與CI子系統(tǒng)的通信對(duì)于保障列車(chē)運(yùn)行安全至關(guān)重要，區(qū)域控制器需要從CI子系統(tǒng)獲取聯(lián)鎖進(jìn)路信息，以確定列車(chē)的運(yùn)行路徑是否安全。同時(shí)，區(qū)域控制器會(huì)將列車(chē)的位置和運(yùn)行狀態(tài)信息發(fā)送給CI子系統(tǒng)，以便CI子系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)鎖邏輯的判斷和處理。在列車(chē)進(jìn)路排列過(guò)程中，CI子系統(tǒng)會(huì)根據(jù)區(qū)域控制器提供的列車(chē)位置信息和ATS子系統(tǒng)的指令，檢查道岔位置、軌道區(qū)段占用情況等條件，只有當(dāng)所有條件都滿足安全要求時(shí)，才會(huì)執(zhí)行進(jìn)路排列操作，并將進(jìn)路排列結(jié)果反饋給區(qū)域控制器。區(qū)域控制器與ATS子系統(tǒng)之間的通信則主要用于實(shí)現(xiàn)對(duì)列車(chē)運(yùn)行的宏觀調(diào)度和管理。ATS子系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)全線列車(chē)的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控和調(diào)度，區(qū)域控制器會(huì)向ATS子系統(tǒng)上報(bào)其控制區(qū)域內(nèi)列車(chē)的運(yùn)行狀態(tài)、位置信息等，ATS子系統(tǒng)根據(jù)這些信息，制定和調(diào)整列車(chē)的運(yùn)行計(jì)劃，并將相關(guān)指令發(fā)送給區(qū)域控制器，區(qū)域控制器根據(jù)指令對(duì)列車(chē)進(jìn)行相應(yīng)的控制。例如，在早高峰期間，ATS子系統(tǒng)根據(jù)客流量和列車(chē)的實(shí)時(shí)運(yùn)行情況，決定增加某條線路的列車(chē)發(fā)車(chē)頻率，ATS子系統(tǒng)會(huì)將這一指令發(fā)送給相關(guān)的區(qū)域控制器，區(qū)域控制器根據(jù)指令調(diào)整列車(chē)的運(yùn)行間隔和移動(dòng)授權(quán)，確保列車(chē)能夠按照新的運(yùn)行計(jì)劃安全、高效地運(yùn)行。2.2.2在CBTC系統(tǒng)中的地位區(qū)域控制器作為CBTC系統(tǒng)的地面核心設(shè)備，在整個(gè)系統(tǒng)中占據(jù)著舉足輕重的地位，是保障列車(chē)運(yùn)行安全、提高系統(tǒng)運(yùn)行效率的關(guān)鍵所在。從保障列車(chē)運(yùn)行安全的角度來(lái)看，區(qū)域控制器是實(shí)現(xiàn)移動(dòng)閉塞的核心設(shè)備，其通過(guò)精確的移動(dòng)授權(quán)計(jì)算，為列車(chē)提供安全的運(yùn)行權(quán)限。在移動(dòng)閉塞模式下，列車(chē)的安全間隔不再依賴(lài)于固定的閉塞分區(qū)，而是由區(qū)域控制器根據(jù)列車(chē)的實(shí)時(shí)位置、速度以及線路條件等因素動(dòng)態(tài)計(jì)算得出。區(qū)域控制器通過(guò)與VOBC的實(shí)時(shí)通信，將移動(dòng)授權(quán)信息及時(shí)傳遞給列車(chē)，列車(chē)根據(jù)移動(dòng)授權(quán)調(diào)整運(yùn)行速度和位置，確保在任何情況下都能與前方列車(chē)保持安全的間隔距離，有效避免了列車(chē)追尾、碰撞等安全事故的發(fā)生。例如，在某城市軌道交通線路中，由于區(qū)域控制器的精確控制，即使在高峰時(shí)段列車(chē)運(yùn)行密度較大的情況下，也從未發(fā)生過(guò)因列車(chē)間隔不足而導(dǎo)致的安全事故，保障了乘客的生命財(cái)產(chǎn)安全。區(qū)域控制器在列車(chē)管理方面的功能也為列車(chē)運(yùn)行安全提供了重要保障。通過(guò)對(duì)列車(chē)的注冊(cè)、注銷(xiāo)以及運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，區(qū)域控制器能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)列車(chē)的異常情況，并采取相應(yīng)的措施進(jìn)行處理，確保列車(chē)始終處于安全可控的運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)列車(chē)出現(xiàn)故障或偏離正常運(yùn)行軌道時(shí)，區(qū)域控制器能夠迅速做出反應(yīng)，通過(guò)與VOBC和ATS子系統(tǒng)的協(xié)同工作，對(duì)列車(chē)進(jìn)行緊急制動(dòng)或引導(dǎo)至安全區(qū)域，避免事故的進(jìn)一步擴(kuò)大。在提高系統(tǒng)運(yùn)行效率方面，區(qū)域控制器同樣發(fā)揮著關(guān)鍵作用。由于區(qū)域控制器能夠?qū)崟r(shí)獲取列車(chē)的位置和運(yùn)行狀態(tài)信息，并根據(jù)這些信息動(dòng)態(tài)調(diào)整列車(chē)的移動(dòng)授權(quán)和運(yùn)行間隔，使得列車(chē)能夠以更短的追蹤間隔安全運(yùn)行，從而提高了線路的通過(guò)能力和列車(chē)的運(yùn)行效率。在移動(dòng)閉塞模式下，區(qū)域控制器可以根據(jù)列車(chē)的實(shí)際運(yùn)行情況，靈活調(diào)整列車(chē)的運(yùn)行速度和間隔，避免了傳統(tǒng)固定閉塞模式下因閉塞分區(qū)固定而導(dǎo)致的列車(chē)運(yùn)行效率低下的問(wèn)題。例如，在某地鐵線路中，采用基于區(qū)域控制器的移動(dòng)閉塞技術(shù)后，列車(chē)的最小追蹤間隔從原來(lái)的3分鐘縮短至2分鐘，大大提高了線路的運(yùn)輸能力，滿足了日益增長(zhǎng)的客流量需求。區(qū)域控制器與其他子系統(tǒng)之間的高效通信和協(xié)同工作，也為提高系統(tǒng)運(yùn)行效率提供了有力支持。通過(guò)與CI子系統(tǒng)的緊密配合，區(qū)域控制器能夠快速獲取聯(lián)鎖進(jìn)路信息，確保列車(chē)進(jìn)路的及時(shí)排列和安全開(kāi)通，減少了列車(chē)在車(chē)站的停留時(shí)間；與ATS子系統(tǒng)的通信則使得區(qū)域控制器能夠根據(jù)系統(tǒng)的整體運(yùn)行計(jì)劃，對(duì)列車(chē)進(jìn)行合理的調(diào)度和控制，優(yōu)化列車(chē)的運(yùn)行路徑和時(shí)間，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的運(yùn)行效率。2.3區(qū)域控制器測(cè)試的重要性與現(xiàn)狀2.3.1測(cè)試的必要性區(qū)域控制器作為CBTC系統(tǒng)的核心關(guān)鍵設(shè)備，其安全性和可靠性對(duì)于列車(chē)的安全運(yùn)行起著決定性作用，因此對(duì)區(qū)域控制器進(jìn)行嚴(yán)格測(cè)試具有極其重要的必要性。從安全角度來(lái)看，區(qū)域控制器負(fù)責(zé)為列車(chē)生成移動(dòng)授權(quán)，這直接關(guān)系到列車(chē)運(yùn)行的安全間隔。一旦區(qū)域控制器出現(xiàn)故障或功能異常，如移動(dòng)授權(quán)計(jì)算錯(cuò)誤，可能導(dǎo)致列車(chē)之間的安全間隔無(wú)法得到保障，極易引發(fā)列車(chē)追尾、碰撞等嚴(yán)重的安全事故，對(duì)乘客的生命財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成巨大威脅。例如，在[具體案例]中，由于區(qū)域控制器的軟件漏洞，導(dǎo)致移動(dòng)授權(quán)計(jì)算出現(xiàn)偏差，列車(chē)未能及時(shí)制動(dòng)，險(xiǎn)些與前方列車(chē)發(fā)生碰撞，雖未造成嚴(yán)重后果，但也敲響了安全警鐘。因此，通過(guò)全面、深入的測(cè)試，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)區(qū)域控制器中潛在的安全隱患，確保其在各種復(fù)雜情況下都能準(zhǔn)確、可靠地工作，為列車(chē)運(yùn)行提供堅(jiān)實(shí)的安全保障。從系統(tǒng)穩(wěn)定性方面考慮，區(qū)域控制器與CBTC系統(tǒng)中的其他子系統(tǒng)緊密協(xié)作，其穩(wěn)定性直接影響著整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。如果區(qū)域控制器在運(yùn)行過(guò)程中頻繁出現(xiàn)故障或異常，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的通信中斷、控制失效等問(wèn)題，進(jìn)而影響列車(chē)的正常運(yùn)行秩序，降低系統(tǒng)的可用性和可靠性。例如，當(dāng)區(qū)域控制器與VOBC之間的通信出現(xiàn)故障時(shí)，列車(chē)可能無(wú)法及時(shí)接收移動(dòng)授權(quán)和控制指令，導(dǎo)致列車(chē)運(yùn)行受阻，甚至可能引發(fā)安全事故。因此，通過(guò)嚴(yán)格的測(cè)試，驗(yàn)證區(qū)域控制器與其他子系統(tǒng)之間的兼容性和協(xié)同工作能力，能夠有效提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，確保CBTC系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。從性能優(yōu)化角度而言，隨著城市軌道交通客流量的不斷增加，對(duì)區(qū)域控制器的性能提出了更高的要求。通過(guò)測(cè)試，可以評(píng)估區(qū)域控制器在高負(fù)載、復(fù)雜工況下的性能表現(xiàn)，如移動(dòng)授權(quán)計(jì)算的實(shí)時(shí)性、處理大量列車(chē)信息的能力等。根據(jù)測(cè)試結(jié)果，對(duì)區(qū)域控制器的硬件配置、軟件算法等進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，能夠提高其性能，使其更好地適應(yīng)實(shí)際運(yùn)營(yíng)的需求。例如，通過(guò)性能測(cè)試發(fā)現(xiàn)區(qū)域控制器在處理高峰時(shí)段大量列車(chē)信息時(shí)出現(xiàn)響應(yīng)延遲的問(wèn)題，通過(guò)優(yōu)化軟件算法，提高了其數(shù)據(jù)處理能力，從而有效提升了系統(tǒng)的運(yùn)行效率。區(qū)域控制器在CBTC系統(tǒng)中承擔(dān)著至關(guān)重要的職責(zé)，對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)格測(cè)試是確保列車(chē)安全運(yùn)行、提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和性能的必要手段，對(duì)于保障城市軌道交通的安全、高效運(yùn)營(yíng)具有不可替代的重要意義。2.3.2現(xiàn)有測(cè)試方法與挑戰(zhàn)當(dāng)前，對(duì)區(qū)域控制器進(jìn)行測(cè)試時(shí)，人工生成測(cè)試序列的方法較為常見(jiàn)，但這種方法存在諸多局限性，面臨著一系列嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。人為因素導(dǎo)致的不確定性是人工生成測(cè)試序列的一大難題。測(cè)試人員在設(shè)計(jì)測(cè)試用例時(shí)，不可避免地會(huì)受到個(gè)人經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)水平、思維方式以及疲勞程度等因素的影響。不同的測(cè)試人員對(duì)區(qū)域控制器的理解和認(rèn)識(shí)存在差異，可能會(huì)設(shè)計(jì)出不同的測(cè)試用例，導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果缺乏一致性和可比性。例如，在測(cè)試區(qū)域控制器的移動(dòng)授權(quán)計(jì)算功能時(shí)，經(jīng)驗(yàn)豐富的測(cè)試人員可能會(huì)考慮到更多的邊界情況和異常場(chǎng)景，而經(jīng)驗(yàn)不足的測(cè)試人員則可能會(huì)遺漏一些關(guān)鍵的測(cè)試點(diǎn)，從而影響測(cè)試的全面性和準(zhǔn)確性。此外，長(zhǎng)時(shí)間的測(cè)試工作容易使測(cè)試人員產(chǎn)生疲勞，導(dǎo)致注意力不集中，進(jìn)而出現(xiàn)測(cè)試用例設(shè)計(jì)錯(cuò)誤或遺漏的情況，增加了測(cè)試的不確定性。測(cè)試不完備是人工生成測(cè)試序列面臨的另一個(gè)重要問(wèn)題。區(qū)域控制器的功能復(fù)雜，涉及眾多的輸入?yún)?shù)、狀態(tài)轉(zhuǎn)換和事件觸發(fā)條件，要全面覆蓋所有可能的情況幾乎是不可能的。人工生成測(cè)試序列時(shí)，由于受到時(shí)間、精力和思維局限等因素的限制，很難窮舉所有的測(cè)試場(chǎng)景，容易遺漏一些潛在的問(wèn)題。例如，在測(cè)試區(qū)域控制器與其他子系統(tǒng)的通信功能時(shí)，可能會(huì)遺漏某些特定的通信協(xié)議組合或數(shù)據(jù)交互場(chǎng)景，導(dǎo)致在實(shí)際運(yùn)行中出現(xiàn)通信故障時(shí)無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決。而且，隨著區(qū)域控制器功能的不斷擴(kuò)展和升級(jí)，人工測(cè)試難以快速適應(yīng)新的功能和變化，進(jìn)一步加劇了測(cè)試不完備的問(wèn)題。人工生成測(cè)試序列的效率低下也是不容忽視的問(wèn)題。人工設(shè)計(jì)測(cè)試用例需要測(cè)試人員對(duì)區(qū)域控制器的功能和需求進(jìn)行深入分析，然后手動(dòng)編寫(xiě)測(cè)試用例，這個(gè)過(guò)程耗費(fèi)大量的時(shí)間和精力。尤其是在面對(duì)大規(guī)模、復(fù)雜的區(qū)域控制器系統(tǒng)時(shí)，人工測(cè)試的工作量巨大，測(cè)試周期長(zhǎng)，嚴(yán)重影響了項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)進(jìn)度和交付時(shí)間。例如，對(duì)于一個(gè)功能復(fù)雜的區(qū)域控制器，人工生成測(cè)試序列可能需要數(shù)周甚至數(shù)月的時(shí)間，而在這段時(shí)間內(nèi)，項(xiàng)目的其他環(huán)節(jié)可能處于等待狀態(tài)，造成資源的浪費(fèi)。成本高昂是人工生成測(cè)試序列的又一弊端。人工測(cè)試需要投入大量的人力資源，包括測(cè)試人員的招聘、培訓(xùn)和薪酬等成本。此外，人工測(cè)試過(guò)程中還可能需要使用各種測(cè)試設(shè)備和工具，進(jìn)一步增加了測(cè)試成本。在項(xiàng)目預(yù)算有限的情況下，高昂的測(cè)試成本可能會(huì)對(duì)項(xiàng)目的整體經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生不利影響。例如，一個(gè)中等規(guī)模的城市軌道交通項(xiàng)目，僅人工測(cè)試區(qū)域控制器的成本就可能達(dá)到數(shù)十萬(wàn)元甚至更高。人工生成測(cè)試序列的方法在面對(duì)區(qū)域控制器復(fù)雜的功能和不斷增長(zhǎng)的測(cè)試需求時(shí)，顯得力不從心，難以滿足實(shí)際測(cè)試的需要。迫切需要一種高效、準(zhǔn)確、全面的測(cè)試序列自動(dòng)生成方法，以克服人工測(cè)試的局限性，提高區(qū)域控制器的測(cè)試質(zhì)量和效率。三、基于模型的測(cè)試序列自動(dòng)生成方法原理3.1形式化建模理論基礎(chǔ)3.1.1形式化方法介紹形式化方法是一種基于數(shù)學(xué)和邏輯的技術(shù)，在軟件和硬件系統(tǒng)的描述、開(kāi)發(fā)與驗(yàn)證過(guò)程中，發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。其核心在于運(yùn)用精確的數(shù)學(xué)符號(hào)和嚴(yán)格的邏輯推理，對(duì)系統(tǒng)的行為、屬性以及功能進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)亩x和分析。從定義層面來(lái)看，形式化方法通過(guò)構(gòu)建數(shù)學(xué)模型來(lái)準(zhǔn)確地描述系統(tǒng)，該模型涵蓋了系統(tǒng)的狀態(tài)、狀態(tài)轉(zhuǎn)換以及各種約束條件等關(guān)鍵要素，從而消除了自然語(yǔ)言描述中可能存在的模糊性和歧義性。例如，在描述一個(gè)簡(jiǎn)單的開(kāi)關(guān)系統(tǒng)時(shí)，使用自然語(yǔ)言可能會(huì)出現(xiàn)諸如“打開(kāi)開(kāi)關(guān)后，系統(tǒng)可能會(huì)有不同反應(yīng)”這樣模糊的表述，而采用形式化方法，可以通過(guò)數(shù)學(xué)邏輯精確地定義開(kāi)關(guān)打開(kāi)和關(guān)閉的狀態(tài)，以及在不同條件下系統(tǒng)的響應(yīng)。形式化方法具有諸多顯著特點(diǎn)。精確性是其最為突出的特性之一，它借助數(shù)學(xué)語(yǔ)言，能夠以極高的精度對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行刻畫(huà)，確保對(duì)系統(tǒng)的理解和描述準(zhǔn)確無(wú)誤。在對(duì)區(qū)域控制器的移動(dòng)授權(quán)計(jì)算功能進(jìn)行描述時(shí)，形式化方法可以精確地定義輸入?yún)?shù)（如列車(chē)位置、速度、進(jìn)路信息等）與輸出結(jié)果（移動(dòng)授權(quán)）之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，避免了因自然語(yǔ)言描述不精確而導(dǎo)致的理解偏差。嚴(yán)謹(jǐn)性也是形式化方法的重要特點(diǎn)，它基于嚴(yán)密的邏輯推理，對(duì)系統(tǒng)的各種屬性和行為進(jìn)行嚴(yán)格的證明和驗(yàn)證，確保系統(tǒng)在各種情況下都能滿足預(yù)期的要求。通過(guò)形式化驗(yàn)證，可以證明區(qū)域控制器在復(fù)雜的運(yùn)行場(chǎng)景下，其移動(dòng)授權(quán)計(jì)算的正確性和安全性，為系統(tǒng)的可靠性提供有力保障。在實(shí)際應(yīng)用中，形式化方法的優(yōu)勢(shì)極為明顯。一方面，它能夠簡(jiǎn)潔準(zhǔn)確地描述物理現(xiàn)象、對(duì)象或者動(dòng)作的結(jié)果，是理想的建模工具。以區(qū)域控制器與車(chē)載控制器之間的通信過(guò)程為例，形式化方法可以清晰地描述通信的協(xié)議、數(shù)據(jù)傳輸?shù)母袷揭约板e(cuò)誤處理機(jī)制等，使得整個(gè)通信過(guò)程一目了然。另一方面，形式化方法可以在不同的軟件工程活動(dòng)之間平滑過(guò)渡。在區(qū)域控制器的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，從需求分析階段使用形式化方法對(duì)系統(tǒng)需求進(jìn)行精確描述，到設(shè)計(jì)階段基于形式化模型進(jìn)行系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)，再到測(cè)試階段依據(jù)形式化模型生成測(cè)試序列，各個(gè)階段之間能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)縫銜接，提高了開(kāi)發(fā)效率和質(zhì)量。而且，形式化的規(guī)格說(shuō)明消除了二義性，這對(duì)于像區(qū)域控制器這樣對(duì)安全性和可靠性要求極高的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。在傳統(tǒng)的自然語(yǔ)言需求描述中，由于語(yǔ)言的多義性和模糊性，不同的開(kāi)發(fā)人員可能對(duì)需求有不同的理解，從而導(dǎo)致開(kāi)發(fā)出的系統(tǒng)與預(yù)期存在偏差。而形式化方法通過(guò)精確的數(shù)學(xué)定義，確保了所有參與人員對(duì)系統(tǒng)需求的理解一致，減少了因需求理解不一致而產(chǎn)生的錯(cuò)誤。此外，形式化方法鼓勵(lì)軟件開(kāi)發(fā)者在軟件工程過(guò)程的早期階段使用更嚴(yán)格的方法，從而可以減少差錯(cuò)。在區(qū)域控制器的開(kāi)發(fā)初期，使用形式化方法進(jìn)行需求分析和設(shè)計(jì)，可以提前發(fā)現(xiàn)潛在的問(wèn)題和缺陷，避免在后期開(kāi)發(fā)過(guò)程中出現(xiàn)大規(guī)模的返工，降低開(kāi)發(fā)成本和風(fēng)險(xiǎn)。3.1.2常用形式化建模語(yǔ)言在對(duì)區(qū)域控制器進(jìn)行建模時(shí)，有多種形式化建模語(yǔ)言可供選擇，不同的語(yǔ)言具有各自獨(dú)特的特點(diǎn)和適用場(chǎng)景。時(shí)間自動(dòng)機(jī)（TimedAutomata）是一種被廣泛應(yīng)用于實(shí)時(shí)系統(tǒng)建模的形式化語(yǔ)言，它在有限狀態(tài)機(jī)的基礎(chǔ)上引入了時(shí)鐘變量，能夠精確地描述系統(tǒng)中與時(shí)間相關(guān)的行為和約束。時(shí)間自動(dòng)機(jī)通過(guò)狀態(tài)和狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換來(lái)表示系統(tǒng)的行為，每個(gè)狀態(tài)都可以附加一個(gè)時(shí)鐘約束條件，只有當(dāng)滿足這些時(shí)鐘約束時(shí)，狀態(tài)轉(zhuǎn)換才會(huì)發(fā)生。在對(duì)區(qū)域控制器的移動(dòng)授權(quán)生成過(guò)程進(jìn)行建模時(shí)，可以使用時(shí)間自動(dòng)機(jī)來(lái)描述移動(dòng)授權(quán)的生成時(shí)間、有效期以及更新周期等與時(shí)間密切相關(guān)的因素。例如，當(dāng)列車(chē)進(jìn)入?yún)^(qū)域控制器的控制范圍時(shí)，時(shí)間自動(dòng)機(jī)可以精確地表示區(qū)域控制器在多長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)完成對(duì)列車(chē)位置信息的接收和處理，并生成相應(yīng)的移動(dòng)授權(quán)；同時(shí)，還可以規(guī)定移動(dòng)授權(quán)的有效時(shí)間，當(dāng)時(shí)間超過(guò)規(guī)定期限時(shí)，移動(dòng)授權(quán)自動(dòng)失效，區(qū)域控制器需重新生成移動(dòng)授權(quán)。這種精確的時(shí)間描述對(duì)于保障列車(chē)運(yùn)行的安全和效率至關(guān)重要，因?yàn)榱熊?chē)必須在有效的移動(dòng)授權(quán)范圍內(nèi)運(yùn)行，否則可能會(huì)引發(fā)安全事故。時(shí)間自動(dòng)機(jī)也存在一定的局限性，由于其狀態(tài)空間隨著時(shí)鐘變量的增加而迅速膨脹，在處理復(fù)雜系統(tǒng)時(shí)，計(jì)算復(fù)雜度會(huì)顯著提高，可能導(dǎo)致驗(yàn)證過(guò)程變得困難甚至不可行。Petri網(wǎng)是一種圖形化的形式化建模語(yǔ)言，它以網(wǎng)絡(luò)的形式直觀地描述系統(tǒng)中各元素之間的并發(fā)、同步和資源共享等關(guān)系，非常適合用于建模具有并發(fā)和異步特性的系統(tǒng)。Petri網(wǎng)由庫(kù)所（Place）、變遷（Transition）、?。ˋrc）和令牌（Token）組成，庫(kù)所表示系統(tǒng)的狀態(tài)或資源，變遷表示系統(tǒng)中的事件或操作，弧用于連接庫(kù)所和變遷，令牌則表示資源的數(shù)量或狀態(tài)的標(biāo)識(shí)。在區(qū)域控制器的建模中，Petri網(wǎng)可以很好地描述區(qū)域控制器與其他子系統(tǒng)（如車(chē)載控制器、聯(lián)鎖系統(tǒng)等）之間的并發(fā)通信和協(xié)同工作過(guò)程。當(dāng)區(qū)域控制器接收到車(chē)載控制器發(fā)送的位置信息時(shí)，Petri網(wǎng)可以清晰地展示該信息如何觸發(fā)區(qū)域控制器的相關(guān)操作（如移動(dòng)授權(quán)計(jì)算），以及這些操作與其他子系統(tǒng)之間的同步關(guān)系。Petri網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)在于其圖形化表示直觀易懂，便于分析和理解系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)行為；而且它具有強(qiáng)大的數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)，能夠?qū)ο到y(tǒng)的性能進(jìn)行定量分析，如計(jì)算系統(tǒng)的吞吐量、響應(yīng)時(shí)間等。然而，Petri網(wǎng)在描述復(fù)雜的系統(tǒng)邏輯和條件判斷時(shí)，可能會(huì)顯得不夠簡(jiǎn)潔和靈活，模型的可讀性會(huì)受到一定影響。3.2時(shí)間自動(dòng)機(jī)模型在區(qū)域控制器建模中的應(yīng)用3.2.1時(shí)間自動(dòng)機(jī)模型概述時(shí)間自動(dòng)機(jī)作為一種強(qiáng)大的形式化建模工具，在實(shí)時(shí)系統(tǒng)建模領(lǐng)域占據(jù)著重要地位，它能夠精確地描述系統(tǒng)中與時(shí)間緊密相關(guān)的行為和約束，為系統(tǒng)的分析和驗(yàn)證提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。從基本概念來(lái)看，時(shí)間自動(dòng)機(jī)是在有限狀態(tài)機(jī)的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展而形成的。有限狀態(tài)機(jī)由有限個(gè)狀態(tài)和狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)移關(guān)系構(gòu)成，它主要用于描述系統(tǒng)在不同離散狀態(tài)之間的切換。而時(shí)間自動(dòng)機(jī)在此基礎(chǔ)上引入了時(shí)鐘變量，這些時(shí)鐘變量可以看作是系統(tǒng)內(nèi)部的計(jì)時(shí)器，它們能夠記錄系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的時(shí)間流逝情況，從而使時(shí)間自動(dòng)機(jī)具備了處理時(shí)間相關(guān)信息的能力。例如，在一個(gè)簡(jiǎn)單的交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)中，有限狀態(tài)機(jī)可以描述信號(hào)燈的紅、黃、綠三種狀態(tài)以及它們之間的切換關(guān)系，如從紅燈狀態(tài)切換到綠燈狀態(tài)等。但對(duì)于信號(hào)燈在每個(gè)狀態(tài)下持續(xù)的時(shí)間，有限狀態(tài)機(jī)無(wú)法準(zhǔn)確描述。而時(shí)間自動(dòng)機(jī)通過(guò)引入時(shí)鐘變量，就可以精確地表示紅燈持續(xù)的時(shí)間、綠燈持續(xù)的時(shí)間以及黃燈持續(xù)的時(shí)間等，使得對(duì)交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)的描述更加完整和準(zhǔn)確。時(shí)間自動(dòng)機(jī)主要由狀態(tài)、變遷、時(shí)鐘等關(guān)鍵元素組成。狀態(tài)是時(shí)間自動(dòng)機(jī)的基本組成部分，它代表了系統(tǒng)在某一時(shí)刻的運(yùn)行狀況。在區(qū)域控制器的建模中，狀態(tài)可以包括初始化狀態(tài)、正常運(yùn)行狀態(tài)、故障狀態(tài)等。初始化狀態(tài)表示區(qū)域控制器在啟動(dòng)時(shí)進(jìn)行初始化配置的階段；正常運(yùn)行狀態(tài)則表示區(qū)域控制器按照預(yù)定的功能和流程正常工作的狀態(tài)；故障狀態(tài)則表示區(qū)域控制器出現(xiàn)異常情況時(shí)的狀態(tài)。每個(gè)狀態(tài)都可以附加特定的時(shí)鐘約束條件，這些約束條件規(guī)定了系統(tǒng)在該狀態(tài)下的時(shí)間限制。例如，在正常運(yùn)行狀態(tài)下，可能規(guī)定區(qū)域控制器必須在一定時(shí)間內(nèi)完成對(duì)列車(chē)位置信息的更新，否則將觸發(fā)相應(yīng)的處理機(jī)制。變遷是時(shí)間自動(dòng)機(jī)中狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，它描述了系統(tǒng)從一個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)移到另一個(gè)狀態(tài)的條件和過(guò)程。變遷通常由事件觸發(fā)，當(dāng)滿足特定的條件時(shí)，變遷就會(huì)發(fā)生，系統(tǒng)從當(dāng)前狀態(tài)轉(zhuǎn)換到目標(biāo)狀態(tài)。在區(qū)域控制器中，當(dāng)列車(chē)進(jìn)入?yún)^(qū)域控制器的控制范圍時(shí)，會(huì)觸發(fā)一個(gè)事件，該事件會(huì)導(dǎo)致區(qū)域控制器從當(dāng)前狀態(tài)變遷到處理列車(chē)進(jìn)入的狀態(tài)。在這個(gè)變遷過(guò)程中，可能會(huì)伴隨著一些操作，如對(duì)列車(chē)身份信息的驗(yàn)證、為列車(chē)分配唯一標(biāo)識(shí)等。變遷還與時(shí)鐘約束密切相關(guān)，只有當(dāng)時(shí)鐘變量的值滿足特定的約束條件時(shí)，變遷才能夠發(fā)生。例如，在區(qū)域控制器與車(chē)載控制器進(jìn)行通信時(shí)，規(guī)定在發(fā)送數(shù)據(jù)后的一定時(shí)間內(nèi)必須收到對(duì)方的確認(rèn)信息，否則將認(rèn)為通信失敗，觸發(fā)相應(yīng)的故障處理變遷。時(shí)鐘是時(shí)間自動(dòng)機(jī)中用于記錄時(shí)間的變量，它是時(shí)間自動(dòng)機(jī)能夠處理時(shí)間相關(guān)行為的核心元素。時(shí)鐘變量可以在狀態(tài)轉(zhuǎn)移時(shí)進(jìn)行重置或更新，以反映系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的時(shí)間變化。在區(qū)域控制器的移動(dòng)授權(quán)生成過(guò)程中，時(shí)鐘可以用于記錄從接收到列車(chē)位置信息到生成移動(dòng)授權(quán)的時(shí)間間隔，通過(guò)對(duì)這個(gè)時(shí)間間隔的監(jiān)控和約束，可以確保移動(dòng)授權(quán)的生成滿足實(shí)時(shí)性要求。時(shí)鐘還可以用于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的定時(shí)功能，如定時(shí)對(duì)區(qū)域控制器的狀態(tài)進(jìn)行檢查和維護(hù)等。時(shí)間自動(dòng)機(jī)的運(yùn)行機(jī)制基于狀態(tài)的轉(zhuǎn)移和時(shí)鐘的變化。系統(tǒng)從初始狀態(tài)開(kāi)始運(yùn)行，隨著時(shí)間的推移，時(shí)鐘變量的值不斷增加。當(dāng)滿足特定的事件和時(shí)鐘約束條件時(shí)，系統(tǒng)會(huì)發(fā)生狀態(tài)轉(zhuǎn)移，從一個(gè)狀態(tài)變遷到另一個(gè)狀態(tài)。在狀態(tài)轉(zhuǎn)移過(guò)程中，時(shí)鐘變量可能會(huì)被重置或更新，以適應(yīng)新的狀態(tài)和時(shí)間要求。通過(guò)這種不斷的狀態(tài)轉(zhuǎn)移和時(shí)鐘變化，時(shí)間自動(dòng)機(jī)能夠準(zhǔn)確地模擬系統(tǒng)在不同時(shí)間點(diǎn)的行為和狀態(tài)變化，為系統(tǒng)的分析和驗(yàn)證提供了有效的手段。例如，在區(qū)域控制器對(duì)列車(chē)的管理過(guò)程中，時(shí)間自動(dòng)機(jī)可以模擬列車(chē)從進(jìn)入控制區(qū)域到離開(kāi)控制區(qū)域的整個(gè)過(guò)程，包括列車(chē)的注冊(cè)、移動(dòng)授權(quán)的獲取、運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控以及最終的注銷(xiāo)等環(huán)節(jié)，通過(guò)對(duì)這個(gè)過(guò)程的模擬和分析，可以驗(yàn)證區(qū)域控制器對(duì)列車(chē)管理功能的正確性和可靠性。3.2.2區(qū)域控制器的時(shí)間自動(dòng)機(jī)模型構(gòu)建構(gòu)建區(qū)域控制器的時(shí)間自動(dòng)機(jī)模型，需要緊密結(jié)合區(qū)域控制器的功能和工作流程，通過(guò)合理地定義狀態(tài)、制定變遷規(guī)則以及設(shè)置時(shí)鐘，將區(qū)域控制器的復(fù)雜行為準(zhǔn)確地抽象為時(shí)間自動(dòng)機(jī)模型。在狀態(tài)定義方面，區(qū)域控制器在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中存在多種不同的工作狀態(tài)，這些狀態(tài)構(gòu)成了時(shí)間自動(dòng)機(jī)模型的基礎(chǔ)。初始化狀態(tài)是區(qū)域控制器啟動(dòng)后的初始階段，在這個(gè)狀態(tài)下，區(qū)域控制器會(huì)進(jìn)行一系列的初始化操作，如硬件設(shè)備的自檢、軟件模塊的加載以及與其他子系統(tǒng)的通信連接建立等。正常運(yùn)行狀態(tài)是區(qū)域控制器的主要工作狀態(tài)，在該狀態(tài)下，區(qū)域控制器會(huì)持續(xù)地接收來(lái)自列車(chē)、聯(lián)鎖系統(tǒng)以及其他子系統(tǒng)的信息，并根據(jù)這些信息進(jìn)行移動(dòng)授權(quán)計(jì)算、列車(chē)管理等核心功能的執(zhí)行。例如，在正常運(yùn)行狀態(tài)下，區(qū)域控制器會(huì)周期性地接收列車(chē)發(fā)送的位置信息，根據(jù)這些信息以及聯(lián)鎖系統(tǒng)提供的進(jìn)路信息，為列車(chē)生成移動(dòng)授權(quán)，并將移動(dòng)授權(quán)發(fā)送給列車(chē)。當(dāng)區(qū)域控制器檢測(cè)到自身出現(xiàn)故障，如硬件故障、軟件錯(cuò)誤或通信故障等情況時(shí)，會(huì)進(jìn)入故障狀態(tài)。在故障狀態(tài)下，區(qū)域控制器會(huì)采取相應(yīng)的故障處理措施，如記錄故障信息、向其他子系統(tǒng)發(fā)送故障報(bào)警信號(hào)以及嘗試進(jìn)行故障恢復(fù)等。為了更準(zhǔn)確地描述區(qū)域控制器的工作過(guò)程，還可以進(jìn)一步細(xì)分狀態(tài)。在列車(chē)管理過(guò)程中，可以定義列車(chē)注冊(cè)狀態(tài)，當(dāng)列車(chē)進(jìn)入?yún)^(qū)域控制器的控制范圍并發(fā)送注冊(cè)請(qǐng)求時(shí)，區(qū)域控制器進(jìn)入列車(chē)注冊(cè)狀態(tài)，在這個(gè)狀態(tài)下，區(qū)域控制器會(huì)對(duì)列車(chē)的注冊(cè)請(qǐng)求進(jìn)行處理，驗(yàn)證列車(chē)的身份信息，并為列車(chē)分配唯一的標(biāo)識(shí)。還可以定義移動(dòng)授權(quán)更新?tīng)顟B(tài)，當(dāng)區(qū)域控制器接收到與移動(dòng)授權(quán)相關(guān)的信息發(fā)生變化時(shí)，如列車(chē)位置發(fā)生較大變化、進(jìn)路信息更新等，會(huì)進(jìn)入移動(dòng)授權(quán)更新?tīng)顟B(tài)，在這個(gè)狀態(tài)下，區(qū)域控制器會(huì)重新計(jì)算移動(dòng)授權(quán)，并將更新后的移動(dòng)授權(quán)發(fā)送給列車(chē)。變遷規(guī)則的制定是構(gòu)建時(shí)間自動(dòng)機(jī)模型的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它決定了區(qū)域控制器在不同狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換條件和方式。變遷通常由事件觸發(fā)，這些事件可以是外部事件，如列車(chē)發(fā)送的位置信息、聯(lián)鎖系統(tǒng)發(fā)送的進(jìn)路信息等；也可以是內(nèi)部事件，如區(qū)域控制器自身的定時(shí)任務(wù)觸發(fā)、故障檢測(cè)模塊檢測(cè)到故障等。當(dāng)區(qū)域控制器處于初始化狀態(tài)，完成所有初始化操作且與其他子系統(tǒng)建立正常通信連接后，接收到來(lái)自ATS子系統(tǒng)的啟動(dòng)命令這一事件，就會(huì)觸發(fā)從初始化狀態(tài)到正常運(yùn)行狀態(tài)的變遷。在正常運(yùn)行狀態(tài)下，當(dāng)區(qū)域控制器接收到列車(chē)發(fā)送的位置信息超出了當(dāng)前移動(dòng)授權(quán)的范圍這一事件時(shí)，會(huì)觸發(fā)移動(dòng)授權(quán)更新變遷，區(qū)域控制器進(jìn)入移動(dòng)授權(quán)更新?tīng)顟B(tài)，重新計(jì)算移動(dòng)授權(quán)。如果區(qū)域控制器在正常運(yùn)行狀態(tài)下檢測(cè)到與車(chē)載控制器的通信中斷這一事件，會(huì)觸發(fā)從正常運(yùn)行狀態(tài)到故障狀態(tài)的變遷，進(jìn)入故障處理流程。變遷規(guī)則還需要考慮時(shí)鐘約束條件。在區(qū)域控制器與車(chē)載控制器進(jìn)行通信時(shí)，規(guī)定在發(fā)送移動(dòng)授權(quán)信息后的一定時(shí)間內(nèi)必須收到車(chē)載控制器的確認(rèn)信息。如果在這個(gè)規(guī)定的時(shí)間內(nèi)沒(méi)有收到確認(rèn)信息，就會(huì)觸發(fā)通信故障變遷，區(qū)域控制器進(jìn)入故障狀態(tài)，并進(jìn)行相應(yīng)的故障處理，如重新發(fā)送移動(dòng)授權(quán)信息、嘗試重新建立通信連接等。時(shí)鐘設(shè)置在區(qū)域控制器的時(shí)間自動(dòng)機(jī)模型中起著至關(guān)重要的作用，它能夠準(zhǔn)確地描述區(qū)域控制器中與時(shí)間相關(guān)的行為和約束。在移動(dòng)授權(quán)計(jì)算過(guò)程中，可以設(shè)置一個(gè)時(shí)鐘，用于記錄從區(qū)域控制器接收到所有相關(guān)信息（如列車(chē)位置、進(jìn)路信息等）到完成移動(dòng)授權(quán)計(jì)算的時(shí)間。通過(guò)對(duì)這個(gè)時(shí)鐘的監(jiān)控，可以確保移動(dòng)授權(quán)計(jì)算在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成，以滿足列車(chē)運(yùn)行的實(shí)時(shí)性要求。例如，規(guī)定移動(dòng)授權(quán)計(jì)算必須在100毫秒內(nèi)完成，如果時(shí)鐘計(jì)時(shí)超過(guò)100毫秒仍未完成移動(dòng)授權(quán)計(jì)算，就會(huì)觸發(fā)相應(yīng)的報(bào)警機(jī)制或采取其他處理措施。在區(qū)域控制器與其他子系統(tǒng)進(jìn)行通信時(shí)，也可以設(shè)置時(shí)鐘來(lái)監(jiān)控通信的時(shí)效性。設(shè)置一個(gè)時(shí)鐘用于記錄區(qū)域控制器向聯(lián)鎖系統(tǒng)發(fā)送進(jìn)路請(qǐng)求后等待響應(yīng)的時(shí)間，規(guī)定在500毫秒內(nèi)必須收到聯(lián)鎖系統(tǒng)的響應(yīng)信息。如果在這個(gè)時(shí)間內(nèi)沒(méi)有收到響應(yīng)，區(qū)域控制器會(huì)認(rèn)為通信出現(xiàn)問(wèn)題，可能會(huì)重新發(fā)送請(qǐng)求或進(jìn)行其他處理，以確保通信的可靠性和系統(tǒng)的正常運(yùn)行。3.3測(cè)試序列自動(dòng)生成算法原理3.3.1基于搜索的測(cè)試序列生成算法基于搜索的測(cè)試序列生成算法，是一種通過(guò)對(duì)測(cè)試空間進(jìn)行系統(tǒng)搜索來(lái)生成測(cè)試序列的方法，在軟件測(cè)試領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，其原理和步驟具有一定的邏輯性和系統(tǒng)性。深度優(yōu)先搜索（DFS）算法是基于搜索的測(cè)試序列生成算法中的一種重要算法。它的基本原理是從起始狀態(tài)開(kāi)始，沿著一條路徑盡可能深地探索下去，直到無(wú)法繼續(xù)前進(jìn)（即到達(dá)葉子節(jié)點(diǎn)或滿足特定的終止條件），然后回溯到上一個(gè)狀態(tài)節(jié)點(diǎn)，選擇另一條未探索的路徑繼續(xù)探索，直到遍歷完所有可能的路徑。在區(qū)域控制器的測(cè)試序列生成中，假設(shè)區(qū)域控制器的時(shí)間自動(dòng)機(jī)模型中有多個(gè)狀態(tài)和變遷，DFS算法從初始狀態(tài)出發(fā)，首先選擇一條變遷進(jìn)入下一個(gè)狀態(tài)，然后繼續(xù)沿著這個(gè)狀態(tài)的某條變遷深入，不斷重復(fù)這個(gè)過(guò)程。在探索過(guò)程中，算法會(huì)記錄已經(jīng)訪問(wèn)過(guò)的狀態(tài)和路徑，以避免重復(fù)訪問(wèn)。當(dāng)?shù)竭_(dá)一個(gè)無(wú)法繼續(xù)變遷的狀態(tài)時(shí)，算法回溯到上一個(gè)狀態(tài)，選擇另一條未走過(guò)的變遷繼續(xù)探索，如此循環(huán)，直到生成覆蓋所有狀態(tài)或滿足特定覆蓋標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試序列。例如，在測(cè)試區(qū)域控制器的移動(dòng)授權(quán)計(jì)算功能時(shí)，DFS算法可以從列車(chē)進(jìn)入控制區(qū)域的初始狀態(tài)開(kāi)始，沿著移動(dòng)授權(quán)生成的相關(guān)變遷路徑，深入探索不同的參數(shù)設(shè)置和狀態(tài)變化情況，從而生成相應(yīng)的測(cè)試序列，以檢測(cè)移動(dòng)授權(quán)計(jì)算功能在各種情況下的正確性。廣度優(yōu)先搜索（BFS）算法則與DFS算法有所不同。BFS算法從起始狀態(tài)開(kāi)始，首先訪問(wèn)起始狀態(tài)的所有直接后繼狀態(tài)，然后依次訪問(wèn)這些后繼狀態(tài)的后繼狀態(tài)，以此類(lèi)推，按照層次的順序逐層擴(kuò)展搜索空間，優(yōu)先遍歷所有從初始狀態(tài)出發(fā)的最短路徑。在區(qū)域控制器測(cè)試序列生成中，BFS算法從初始狀態(tài)開(kāi)始，將與初始狀態(tài)直接相連的所有狀態(tài)加入隊(duì)列中。然后，從隊(duì)列中取出一個(gè)狀態(tài)，訪問(wèn)該狀態(tài)，并將其所有未訪問(wèn)過(guò)的直接后繼狀態(tài)加入隊(duì)列。不斷重復(fù)這個(gè)過(guò)程，直到隊(duì)列為空或生成滿足要求的測(cè)試序列。通過(guò)這種方式，BFS算法可以確保在生成測(cè)試序列時(shí)，首先覆蓋距離初始狀態(tài)較近的狀態(tài)和路徑，有助于發(fā)現(xiàn)淺層的邏輯錯(cuò)誤和邊緣情況。例如，在測(cè)試區(qū)域控制器與車(chē)載控制器的通信功能時(shí)，BFS算法可以從建立通信連接的初始狀態(tài)開(kāi)始，依次探索不同的通信指令和數(shù)據(jù)交互情況，優(yōu)先覆蓋那些最基本、最常見(jiàn)的通信場(chǎng)景，從而快速發(fā)現(xiàn)可能存在的通信問(wèn)題。基于搜索的測(cè)試序列生成算法在實(shí)際應(yīng)用中具有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。DFS算法的優(yōu)點(diǎn)在于它可以快速深入到測(cè)試空間的深處，對(duì)于發(fā)現(xiàn)程序深層結(jié)構(gòu)的錯(cuò)誤非常有效。由于它沿著一條路徑深入探索，能夠更全面地覆蓋復(fù)雜的狀態(tài)轉(zhuǎn)換路徑，對(duì)于一些需要深入測(cè)試特定功能或場(chǎng)景的情況非常適用。DFS算法在實(shí)現(xiàn)上相對(duì)簡(jiǎn)單，不需要額外的復(fù)雜數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)存儲(chǔ)中間狀態(tài)。然而，DFS算法也存在明顯的缺點(diǎn)。由于它可能會(huì)沿著一條很長(zhǎng)的路徑一直探索下去，導(dǎo)致在遇到復(fù)雜的測(cè)試空間時(shí)，可能會(huì)陷入無(wú)窮的搜索中，無(wú)法在合理的時(shí)間內(nèi)找到最優(yōu)解或完整的測(cè)試序列，這種情況被稱(chēng)為“無(wú)限循環(huán)”或“死胡同”問(wèn)題。DFS算法對(duì)于淺層的邏輯錯(cuò)誤和邊緣情況的檢測(cè)能力相對(duì)較弱，因?yàn)樗鼈?cè)重于深入探索，而不是全面覆蓋淺層的各種可能性。BFS算法的優(yōu)點(diǎn)在于它能夠全面地覆蓋距離初始狀態(tài)較近的所有狀態(tài)和路徑，這使得它在發(fā)現(xiàn)淺層的邏輯錯(cuò)誤和邊緣情況方面具有很大的優(yōu)勢(shì)。由于BFS算法按照層次順序進(jìn)行搜索，能夠保證找到的路徑是從初始狀態(tài)到目標(biāo)狀態(tài)的最短路徑，這對(duì)于一些對(duì)路徑長(zhǎng)度有要求的測(cè)試場(chǎng)景非常重要。BFS算法在搜索過(guò)程中相對(duì)比較穩(wěn)定，不容易陷入無(wú)限循環(huán)的情況。然而，BFS算法也存在一些不足之處。由于它需要存儲(chǔ)大量的中間狀態(tài)和路徑信息，在處理復(fù)雜的測(cè)試空間時(shí)，會(huì)消耗大量的內(nèi)存資源，導(dǎo)致內(nèi)存占用過(guò)高。BFS算法的搜索效率相對(duì)較低，尤其是在測(cè)試空間較大時(shí)，搜索時(shí)間會(huì)顯著增加，因?yàn)樗枰闅v大量的狀態(tài)和路徑才能找到目標(biāo)測(cè)試序列。3.3.2基于覆蓋準(zhǔn)則的測(cè)試序列優(yōu)化算法基于覆蓋準(zhǔn)則的測(cè)試序列優(yōu)化算法，是在生成測(cè)試序列的基礎(chǔ)上，依據(jù)特定的覆蓋準(zhǔn)則對(duì)測(cè)試序列進(jìn)行優(yōu)化，以提高測(cè)試覆蓋率和效率，從而更全面、高效地檢測(cè)區(qū)域控制器的功能和性能。狀態(tài)覆蓋準(zhǔn)則是基于覆蓋準(zhǔn)則的測(cè)試序列優(yōu)化算法中常用的準(zhǔn)則之一。其核心目標(biāo)是確保測(cè)試序列能夠使區(qū)域控制器的時(shí)間自動(dòng)機(jī)模型中的每個(gè)狀態(tài)至少被訪問(wèn)一次。在區(qū)域控制器中，不同的狀態(tài)代表著不同的工作模式或運(yùn)行階段，如初始化狀態(tài)、正常運(yùn)行狀態(tài)、故障狀態(tài)等。通過(guò)滿足狀態(tài)覆蓋準(zhǔn)則，可以保證測(cè)試覆蓋到區(qū)域控制器在各種可能狀態(tài)下的行為，從而有效地檢測(cè)出與狀態(tài)相關(guān)的問(wèn)題。例如，在測(cè)試區(qū)域控制器的列車(chē)管理功能時(shí)，需要確保測(cè)試序列能夠使區(qū)域控制器從初始狀態(tài)開(kāi)始，依次進(jìn)入列車(chē)注冊(cè)狀態(tài)、正常運(yùn)行狀態(tài)、列車(chē)注銷(xiāo)狀態(tài)等，通過(guò)對(duì)這些狀態(tài)的全面覆蓋，驗(yàn)證區(qū)域控制器在不同階段對(duì)列車(chē)管理功能的正確性。為了實(shí)現(xiàn)狀態(tài)覆蓋，在優(yōu)化算法中，可以采用貪心算法等策略。貪心算法在每次選擇測(cè)試用例時(shí)，優(yōu)先選擇能夠覆蓋未訪問(wèn)狀態(tài)的用例，逐步增加狀態(tài)覆蓋率，直到所有狀態(tài)都被覆蓋。在區(qū)域控制器的測(cè)試中，貪心算法會(huì)首先選擇那些能夠使區(qū)域控制器進(jìn)入新?tīng)顟B(tài)的測(cè)試輸入，如不同的列車(chē)位置信息、進(jìn)路請(qǐng)求等，通過(guò)不斷地選擇這樣的測(cè)試用例，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)所有狀態(tài)的覆蓋。時(shí)間覆蓋準(zhǔn)則則側(cè)重于考慮時(shí)間因素，要求測(cè)試序列能夠覆蓋區(qū)域控制器在不同時(shí)間點(diǎn)的行為。區(qū)域控制器在實(shí)際運(yùn)行中，很多功能都與時(shí)間密切相關(guān)，如移動(dòng)授權(quán)的生成時(shí)間、通信的時(shí)效性等。通過(guò)滿足時(shí)間覆蓋準(zhǔn)則，可以檢測(cè)區(qū)域控制器在時(shí)間相關(guān)方面的性能和正確性。例如，在測(cè)試區(qū)域控制器的移動(dòng)授權(quán)生成功能時(shí)，需要驗(yàn)證移動(dòng)授權(quán)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)生成，并且在不同的時(shí)間間隔下，移動(dòng)授權(quán)的更新是否準(zhǔn)確及時(shí)。在優(yōu)化算法中，可以根據(jù)時(shí)間自動(dòng)機(jī)模型中的時(shí)鐘約束條件，設(shè)計(jì)測(cè)試用例，確保在不同的時(shí)間點(diǎn)和時(shí)間區(qū)間內(nèi)對(duì)區(qū)域控制器進(jìn)行測(cè)試?？梢栽O(shè)置不同的時(shí)鐘值，模擬不同的時(shí)間場(chǎng)景，如列車(chē)快速移動(dòng)時(shí)的時(shí)間變化、通信延遲時(shí)的時(shí)間情況等，通過(guò)這些測(cè)試用例，覆蓋區(qū)域控制器在不同時(shí)間條件下的行為，從而發(fā)現(xiàn)與時(shí)間相關(guān)的潛在問(wèn)題?；诟采w準(zhǔn)則的測(cè)試序列優(yōu)化算法在提高測(cè)試覆蓋率和效率方面具有顯著的優(yōu)勢(shì)。通過(guò)滿足各種覆蓋準(zhǔn)則，可以更全面地檢測(cè)區(qū)域控制器的功能和性能，發(fā)現(xiàn)更多潛在的問(wèn)題，從而提高區(qū)域控制器的可靠性和穩(wěn)定性。優(yōu)化算法能夠根據(jù)覆蓋準(zhǔn)則對(duì)測(cè)試序列進(jìn)行篩選和優(yōu)化，去除冗余的測(cè)試用例，減少不必要的測(cè)試時(shí)間和資源消耗，提高測(cè)試效率。通過(guò)貪心算法等策略，優(yōu)先選擇能夠覆蓋更多未覆蓋狀態(tài)或時(shí)間場(chǎng)景的測(cè)試用例，避免了盲目測(cè)試，使測(cè)試更加有針對(duì)性，進(jìn)一步提高了測(cè)試效率。然而，該算法也存在一些局限性。在實(shí)際應(yīng)用中，要滿足所有可能的覆蓋準(zhǔn)則往往是非常困難的，甚至在某些情況下是不可能的，因?yàn)閰^(qū)域控制器的功能和行為非常復(fù)雜，測(cè)試空間巨大，難以窮舉所有的情況。不同的覆蓋準(zhǔn)則之間可能存在沖突，例如，滿足狀態(tài)覆蓋準(zhǔn)則的測(cè)試序列可能無(wú)法很好地滿足時(shí)間覆蓋準(zhǔn)則，或者滿足一種時(shí)間覆蓋準(zhǔn)則的測(cè)試序列可能與另一種時(shí)間覆蓋準(zhǔn)則相矛盾，這就需要在優(yōu)化過(guò)程中進(jìn)行權(quán)衡和取舍。四、基于模型的CBTC區(qū)域控制器測(cè)試序列自動(dòng)生成方法實(shí)現(xiàn)4.1區(qū)域控制器功能分析與模型建立4.1.1功能需求梳理區(qū)域控制器在CBTC系統(tǒng)中承擔(dān)著多項(xiàng)關(guān)鍵功能，對(duì)其功能需求進(jìn)行全面、細(xì)致的梳理，是后續(xù)建立準(zhǔn)確模型以及生成有效測(cè)試序列的重要基礎(chǔ)。正常運(yùn)行情況下，區(qū)域控制器的功能涵蓋多個(gè)方面。在移動(dòng)授權(quán)生成功能方面，它需要實(shí)時(shí)接收列車(chē)發(fā)送的位置信息，這些信息通過(guò)列車(chē)上的多種定位設(shè)備（如信標(biāo)查詢器、速度傳感器、加速度計(jì)等）獲取，并通過(guò)車(chē)-地通信網(wǎng)絡(luò)傳輸給區(qū)域控制器。同時(shí)，區(qū)域控制器還需獲取聯(lián)鎖系統(tǒng)提供的進(jìn)路信息，以及軌旁設(shè)備（如計(jì)軸器）反饋的軌道占用/空閑信息。基于這些信息，區(qū)域控制器依據(jù)特定的算法和安全邏輯，精確計(jì)算出列車(chē)的移動(dòng)授權(quán)，明確列車(chē)在當(dāng)前運(yùn)行條件下可以行駛的最大距離和速度限制，以保障列車(chē)運(yùn)行的安全間隔。例如，當(dāng)列車(chē)A在區(qū)間運(yùn)行時(shí)，區(qū)域控制器會(huì)根據(jù)列車(chē)A的位置、前方列車(chē)B的位置和速度，以及線路的坡度、彎道等條件，計(jì)算出列車(chē)A的移動(dòng)授權(quán)，確保列車(chē)A在任何情況下都能安全停車(chē)，避免與前方列車(chē)發(fā)生碰撞。在列車(chē)管理功能上，區(qū)域控制器負(fù)責(zé)對(duì)進(jìn)入其控制區(qū)域的列車(chē)進(jìn)行全面管理。當(dāng)列車(chē)進(jìn)入控制區(qū)域時(shí)，區(qū)域控制器會(huì)接收列車(chē)發(fā)送的注冊(cè)請(qǐng)求，請(qǐng)求中包含列車(chē)的編號(hào)、類(lèi)型、初始位置等信息。區(qū)域控制器對(duì)這些信息進(jìn)行驗(yàn)證和登記，將列車(chē)納入管理范圍，并為列車(chē)分配唯一的標(biāo)識(shí)，以便后續(xù)對(duì)列車(chē)進(jìn)行跟蹤和監(jiān)控。在列車(chē)運(yùn)行過(guò)程中，區(qū)域控制器會(huì)實(shí)時(shí)監(jiān)控列車(chē)的位置、速度、運(yùn)行方向等狀態(tài)信息，確保列車(chē)按照預(yù)定的計(jì)劃和移動(dòng)授權(quán)安全運(yùn)行。當(dāng)列車(chē)離開(kāi)控制區(qū)域時(shí)，區(qū)域控制器接收列車(chē)的注銷(xiāo)請(qǐng)求，從管理列表中刪除該列車(chē)的相關(guān)信息，完成列車(chē)的注銷(xiāo)操作。區(qū)域控制器與其他子系統(tǒng)之間的通信交互功能也至關(guān)重要。與車(chē)載控制器（VOBC）通信時(shí)，區(qū)域控制器將移動(dòng)授權(quán)信息實(shí)時(shí)發(fā)送給VOBC，VOBC根據(jù)移動(dòng)授權(quán)控制列車(chē)的運(yùn)行；同時(shí)，VOBC會(huì)向區(qū)域控制器反饋列車(chē)的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，如列車(chē)的位置、速度、設(shè)備狀態(tài)等信息，區(qū)域控制器根據(jù)這些反饋信息，及時(shí)調(diào)整移動(dòng)授權(quán)和控制策略。與計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖子系統(tǒng)（CI）通信，區(qū)域控制器從CI子系統(tǒng)獲取聯(lián)鎖進(jìn)路信息，以確定列車(chē)的運(yùn)行路徑是否安全；同時(shí)，區(qū)域控制器將列車(chē)的位置和運(yùn)行狀態(tài)信息發(fā)送給CI子系統(tǒng)，以便CI子系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)鎖邏輯的判斷和處理。與列車(chē)自動(dòng)監(jiān)控子系統(tǒng)（ATS）通信，區(qū)域控制器向ATS子系統(tǒng)上報(bào)其控制區(qū)域內(nèi)列車(chē)的運(yùn)行狀態(tài)、位置信息等，ATS子系統(tǒng)根據(jù)這些信息，制定和調(diào)整列車(chē)的運(yùn)行計(jì)劃，并將相關(guān)指令發(fā)送給區(qū)域控制器，區(qū)域控制器根據(jù)指令對(duì)列車(chē)進(jìn)行相應(yīng)的控制。在故障處理功能方面，區(qū)域控制器具備多種應(yīng)對(duì)機(jī)制。當(dāng)檢測(cè)到硬件故障時(shí)，如處理器故障、通信模塊故障等，區(qū)域控制器會(huì)立即啟動(dòng)硬件故障處理流程。它會(huì)記錄故障信息，包括故障發(fā)生的時(shí)間、類(lèi)型、位置等，以便后續(xù)進(jìn)行故障分析和排查。同時(shí)，區(qū)域控制器會(huì)向其他子系統(tǒng)發(fā)送故障報(bào)警信號(hào)，通知相關(guān)系統(tǒng)采取相應(yīng)的措施。如果區(qū)域控制器具備冗余硬件配置，它會(huì)自動(dòng)切換到備用硬件設(shè)備，以確保系統(tǒng)的持續(xù)運(yùn)行。在軟件故障處理方面，當(dāng)區(qū)域控制器檢測(cè)到軟件錯(cuò)誤，如程序崩潰、內(nèi)存溢出等情況時(shí)，會(huì)嘗試進(jìn)行軟件復(fù)位操作，重新加載軟件程序，恢復(fù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。如果軟件故障無(wú)法通過(guò)復(fù)位解決，區(qū)域控制器會(huì)進(jìn)入安全模式，采取相應(yīng)的安全措施，如限制列車(chē)的運(yùn)行速度、范圍等，確保列車(chē)運(yùn)行的安全。在通信故障處理方面，當(dāng)區(qū)域控制器與其他子系統(tǒng)之間的通信出現(xiàn)故障時(shí)，它會(huì)嘗試重新建立通信連接。它會(huì)發(fā)送多次通信請(qǐng)求，若在規(guī)定時(shí)間內(nèi)未能成功建立通信連接，區(qū)域控制器會(huì)根據(jù)故障的嚴(yán)重程度采取不同的措施。對(duì)于與車(chē)載控制器的通信故障，可能會(huì)導(dǎo)致列車(chē)失去移動(dòng)授權(quán)，此時(shí)區(qū)域控制器會(huì)立即向列車(chē)發(fā)送緊急制動(dòng)命令，確保列車(chē)安全停車(chē)；對(duì)于與其他子系統(tǒng)的通信故障，區(qū)域控制器會(huì)記錄故障信息，并在通信恢復(fù)后及時(shí)同步數(shù)據(jù)，保證系統(tǒng)的一致性。4.1.2時(shí)間自動(dòng)機(jī)模型構(gòu)建步驟構(gòu)建區(qū)域控制器的時(shí)間自動(dòng)機(jī)模型，需要遵循一定的步驟，逐步將區(qū)域控制器的復(fù)雜功能和行為準(zhǔn)確地抽象為時(shí)間自動(dòng)機(jī)模型。確定狀態(tài)集合是構(gòu)建模型的首要步驟。區(qū)域控制器在實(shí)際運(yùn)行中存在多種狀態(tài)，初始化狀態(tài)是區(qū)域控制器啟動(dòng)后的初始階段，在這個(gè)狀態(tài)下，區(qū)域控制器會(huì)進(jìn)行硬件設(shè)備的自檢、軟件模塊的加載以及與其他子系統(tǒng)的通信連接建立等操作。正常運(yùn)行狀態(tài)是區(qū)域控制器的主要工作狀態(tài)，在該狀態(tài)下，區(qū)域控制器持續(xù)執(zhí)行移動(dòng)授權(quán)計(jì)算、列車(chē)管理以及與其他子系統(tǒng)通信等核心功能。故障狀態(tài)則是當(dāng)區(qū)域控制器檢測(cè)到自身出現(xiàn)硬件故障、軟件錯(cuò)誤或通信故障等異常情況時(shí)進(jìn)入的狀態(tài)。為了更細(xì)致地描述區(qū)域控制器的工作過(guò)程，還可以進(jìn)一步細(xì)分狀態(tài)。在列車(chē)管理過(guò)程中，可定義列車(chē)注冊(cè)狀態(tài)，當(dāng)列車(chē)進(jìn)入?yún)^(qū)域控制器的控制范圍并發(fā)送注冊(cè)請(qǐng)求時(shí)，區(qū)域控制器進(jìn)入此狀態(tài)，對(duì)列車(chē)的注冊(cè)請(qǐng)求進(jìn)行處理，驗(yàn)證列車(chē)身份信息并為其分配唯一標(biāo)識(shí)。還可定義移動(dòng)授權(quán)更新?tīng)顟B(tài)，當(dāng)區(qū)域控制器接收到與移動(dòng)授權(quán)相關(guān)的信息發(fā)生變化時(shí)，如列車(chē)位置發(fā)生較大變化、進(jìn)路信息更新等，會(huì)進(jìn)入該狀態(tài)重新計(jì)算移動(dòng)授權(quán)。定義變遷關(guān)系是構(gòu)建模型的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。變遷通常由事件觸發(fā)，這些事件可以是外部事件，如列車(chē)發(fā)送的位置信息、聯(lián)鎖系統(tǒng)發(fā)送的進(jìn)路信息等；也可以是內(nèi)部事件，如區(qū)域控制器自身的定時(shí)任務(wù)觸發(fā)、故障檢測(cè)模塊檢測(cè)到故障等。當(dāng)區(qū)域控制器處于初始化狀態(tài)，完成所有初始化操作且與其他子系統(tǒng)建立正常通信連接后，接收到來(lái)自ATS子系統(tǒng)的啟動(dòng)命令這一事件，就會(huì)觸發(fā)從初始化狀態(tài)到正常運(yùn)行狀態(tài)的變遷。在正常運(yùn)行狀態(tài)下，當(dāng)區(qū)域控制器接收到列車(chē)發(fā)送的位置信息超出當(dāng)前移動(dòng)授權(quán)范圍這一事件時(shí)，會(huì)觸發(fā)移動(dòng)授權(quán)更新變遷，區(qū)域控制器進(jìn)入移動(dòng)授權(quán)更新?tīng)顟B(tài)，重新計(jì)算移動(dòng)授權(quán)。如果區(qū)域控制器在正常運(yùn)行狀態(tài)下檢測(cè)到與車(chē)載控制器的通信中斷這一事件，會(huì)觸發(fā)從正常運(yùn)行狀態(tài)到故障狀態(tài)的變遷，進(jìn)入故障處理流程。變遷關(guān)系還需考慮時(shí)鐘約束條件。在區(qū)域控制器與車(chē)載控制器進(jìn)行通信時(shí)，規(guī)定在發(fā)送移動(dòng)授權(quán)信息后的一定時(shí)間內(nèi)必須收到車(chē)載控制器的確認(rèn)信息。如果在這個(gè)規(guī)定的時(shí)間內(nèi)沒(méi)有收到確認(rèn)信息，就會(huì)觸發(fā)通信故障變遷，區(qū)域控制器進(jìn)入故障狀態(tài)，并進(jìn)行相應(yīng)的故障處理，如重新發(fā)送移動(dòng)授權(quán)信息、嘗試重新建立通信連接等。設(shè)置時(shí)鐘變量是構(gòu)建時(shí)間自動(dòng)機(jī)模型的重要步驟，它能夠準(zhǔn)確地描述區(qū)域控制器中與時(shí)間相關(guān)的行為和約束。在移動(dòng)授權(quán)計(jì)算過(guò)程中，可以設(shè)置一個(gè)時(shí)鐘，用于記錄從區(qū)域控制器接收到所有相關(guān)信息（如列車(chē)位置、進(jìn)路信息等）到完成移動(dòng)授權(quán)計(jì)算的時(shí)間。通過(guò)對(duì)這個(gè)時(shí)鐘的監(jiān)控，可以確保移動(dòng)授權(quán)計(jì)算在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成，以滿足列車(chē)運(yùn)行的實(shí)時(shí)性要求。例如，規(guī)定移動(dòng)授權(quán)計(jì)算必須在100毫秒內(nèi)完成，如果時(shí)鐘計(jì)時(shí)超過(guò)100毫秒仍未完成移動(dòng)授權(quán)計(jì)算，就會(huì)觸發(fā)相應(yīng)的報(bào)警機(jī)制或采取其他處理措施。在區(qū)域控制器與其他子系統(tǒng)進(jìn)行通信時(shí)，也可以設(shè)置時(shí)鐘來(lái)監(jiān)控通信的時(shí)效性。設(shè)置一個(gè)時(shí)鐘用于記錄區(qū)域控制器向聯(lián)鎖系統(tǒng)發(fā)送進(jìn)路請(qǐng)求后等待響應(yīng)的時(shí)間，規(guī)定在500毫秒內(nèi)必須收到聯(lián)鎖系統(tǒng)的響應(yīng)信息。如果在這個(gè)時(shí)間內(nèi)沒(méi)有收到響應(yīng)，區(qū)域控制器會(huì)認(rèn)為通信出現(xiàn)問(wèn)題，可能會(huì)重新發(fā)送請(qǐng)求或進(jìn)行其他處理，以確保通信的可靠性和系統(tǒng)的正常運(yùn)行。確定初始狀態(tài)和終止?fàn)顟B(tài)是構(gòu)建模型的必要步驟。初始狀態(tài)為區(qū)域控制器啟動(dòng)后的初始化狀態(tài)，在這個(gè)狀態(tài)下，區(qū)域控制器完成一系列初始化操作，為進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)做好準(zhǔn)備。終止?fàn)顟B(tài)則根據(jù)具體的測(cè)試需求和模型應(yīng)用場(chǎng)景來(lái)確定。在某些情況下，當(dāng)區(qū)域控制器完成特定的任務(wù)或達(dá)到特定的條件時(shí)，可以定義為終止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)區(qū)域控制器成功完成對(duì)所有列車(chē)的移動(dòng)授權(quán)計(jì)算，并確保所有列車(chē)在安全的移動(dòng)授權(quán)范圍內(nèi)運(yùn)行一段時(shí)間后，可以將此狀態(tài)定義為終止?fàn)顟B(tài)。在故障處理場(chǎng)景中，當(dāng)區(qū)域控制器成功解決故障并恢復(fù)到正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，也可以將其定義為終止?fàn)顟B(tài)。通過(guò)明