基于禁忌搜索的列车运行控制系统测试用例生成方法研究

作     者：邢毅 赵一莉 张雁鹏 左兴 XING Yi;ZHAO Yili;ZHANG Yanpeng;ZUO Xing

作者机构：中南大学交通运输工程学院湖南长沙410075 兰州交通大学自动化与电气工程学院甘肃兰州730070 

出 版 物：《铁道学报》 (Journal of the China Railway Society)

年 卷 期：2024年第46卷第5期

页      面：66-75页

核心收录：

学科分类：08[工学] 082302[工学-交通信息工程及控制] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：国家自然科学基金(52162050) 中国国家铁路集团有限公司科技研究开发计划(N2021G045) 兰州交通大学-天津大学联合创新基金(2021060) 甘肃省教育科技创新项目(2022QB-068) 

主　　题：中国列车运行控制系统 禁忌搜索 测试用例 临时限速 组合测试 

摘      要：当采用故障注入方法对高速铁路列车运行控制系统功能进行组合测试时,系统容易受到输入参数之间约束关系的影响,产生无效测试用例。为了应对多个故障间的耦合作用,以临时限速场景为例,提出一种基于禁忌搜索算法的测试用例生成方法。首先,提取临时限速场景的设备故障特征作为故障注入输入参数,分析设备间的约束关系,建立约束满足模型;然后,依据信号设备的特点,改进禁忌搜索算法的初始解生成方式和邻域搜索过程,生成满足约束关系的测试用例;最后,依托京张智能高速铁路列车运行控制系统仿真测试平台,结合现场线路数据和实际设备信息,验证所提算法的有效性。实验结果表明:临时限速场景中加入约束后的测试用例个数比加入约束前在覆盖维度为2、3、4时分别减少了7.7%、7.0%、4.5%;所提算法生成的测试用例个数比IPOG、IPOG-F、mAETG、TS算法分别降低了32%、30.1%、24.5%、3.7%,且组合覆盖率比随机测试和自适应随机测试提高了9.5%和3.7%。该研究成果可为列车运行控制系统优化及安全性验证提供一定的参考。