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地铁网络控制系统应用软件测试实践

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摘要：本文介绍了地铁网络控制系统的测试背景，根据测试流程完成了测试分析、设计、环境搭建、执行、问题确认与总结等测试实践工作，并对相关测试方法和工具进行了讨论与思考，为后续开展工作提供了经验。

关键词：网络控制系统；软件测试；测试实践

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引言

软件作为轨道交通领域内非常重要的产品，发挥着不可或缺的作用。随着公司软件业务的不断扩展，软件的产品质量也越来越被重视。而作为列车软件核心的网络控制系统，其稳定性、可靠性、安全性更是关键中的关键。因此，在软件生命周期中，通过软件测试来发现并改正软件中的缺陷，提高软件产品质量，就显得尤为重要。本文以某地铁网络控制系统应用软件测试为例，阐述了列车网络控制系统的测试方法实践并且进行了思考与提升。

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被测对象简介

地铁网络控制系统使用分布式控制技术，即分布采集及执行，中央集中控制与管理的模式，由车辆控制模块VCMe、数据记录模块EDRM、数字量输入输出模块DXM、数字量输入模块DIM、模拟量输入输出模块AXM和人机接口装置HMI等组成，通过MVB总线与主变流器控制单元TCU、和制动控制单元BCU等智能设备进行通信。数据流程图如下图1所示。

图1数据流程图

网络控制系统应用软件数据通信量大，响应时间要求严格，系统承载负荷大，用户日常操作频繁，因此要求软件有较高的可靠性、可用性及安全性，通过测试发现软件中存在的潜在问题缺陷并对其进行分析，促使设计人员持续改善软件设计来提升性能，提高质量。

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测试实践

项目实施过程按照测试需求分析-测试用例设计-测试环境搭建-测试执行-问题确认-测试总结的流程开展。

3.1测试需求分析

被测软件为嵌入式软件，列车网络控制系统负责整车的控制、状态监测、故障分析、安全导向等功能，与其相关联的第三方设备众多。为便于测试工作有序的开展，在进行测试设计之初，需要对软件进行需求分析。需求分析是测试策划的基础，关系着工作量的预估、人员和进度的安排、资源的优化以及测试方法的选择等；它是测试设计的依据，关系着测试用例的设计、测试数据的产生，进而影响着软件缺陷的发现，并且从实际测试项目来看，软件测评过程中发现的软件缺陷很大程度上是由软件需求所引起的。“软件测试需求必须100％覆盖软件需求”，软件测试需求必须以软件需求为基础，对一个软件需求分解n（n=1）个测试需求。

网络控制系统应用软件测试的输入文档主要是软件需求分析说明书以及其他相关设计文档，对被测软件的输入文档中所描述的需求进行分解，同时对输入文档中没有明确定义或提到的隐含软件需求进行深入挖掘以形成测试需求。

本次测试应当覆盖地铁网络控制系统软件需求说明书中提到的所有功能的需求内容，根据需求先将软件进行区分，主要包含三个方面的内容：VCMe模块软件，EDRM模块软件和HMI软件。

本次测试所覆盖的需求点较多，在做测试需求分析时需要全面考虑，才能够对软件进行充分、全面的测试。

3.2测试用例设计

针对需求分解后的测试需求项的每种情况，使用多种方法和手段，结合测试环境设计出满足要求的测试用例。为达到不同的测试充分性要求，应采用相应的测试方法设计用例，如等价类划分、功能分解、边界值分析、判定表、因果图、随机测试、猜错法和正交实验法等。在软件测试过程中，应采用适当的测试方法，实现测试要求。

以VCMe模块软件测试用例设计为例，根据测试需求分析的4个测试需求点：功能测试、安全性测试、恢复性能测试、边界测试，按照每个测试需求点逐一进行测试用例设计。功能测试主要是对软件通信功能、逻辑控制功能、其他功能等所有功能点的测试，包括正向功能测试和反向功能测试。安全性测试主要是针对软件中涉及安全功能的功能点进行测试，如故障检测、故障提示等。恢复性测试包括对软件发生故障之后，1）消除故障产生条件，故障是否会消除；2）故障复位后，软件是否接触相应的保护功能。边界测试主要是针对数据输入的边界条件进行测试，主要涉及输入参数等于最小边界值、等于最大边界值、小于最小边界值、大于最大边界值、在边界值之内的情况。

共编写用例4159条，其中，VCMe应用软件测试用例586条，EDRM应用软件测试应用2769条。HMI应用软件是人机界面，因此测试用例采用的是图文并茂的word格式风格编写，共804条。

3.3测试环境搭建

在对网络控制系统应用软件进行测试之前，应该根据被测软件特性搭建一套满足测试需求的测试环境，而测试环境是否安全稳定将直接影响到后续的测试执行工作。网络控制系统应用软件测试环境搭建中所使用到的模块较多，搭建测试环境的复杂度也较大，同时其模拟程度也较为真实，期望能够模拟出现场环境中可能出现的所有问题。

地铁网络控制系统应用软件测