轨道交通AFC系统综合测试方案设计及实践
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摘要：通过西安地铁开通测试的实践经验，对AFC系统综合测试的方案、标准、实施以及验证提出了具有实际操作性的方案设计与实施建议，明确提出测试的方法、关键点以及控制措施，实现更加准确的测试目标，为线路开通提供科学依据。
中图分类号： C913 文献标识码： A
AFC系统的综合测试是在AFC系统的所有子系统测试（PAT）、144小时连续测试、系统测试（SIV）等都已经完成的情况下，为检验系统的适应性、可靠性，模拟系统的真实环境进行的测试。目的在于测试AFC系统的功能（用户需求）、性能（设备可靠率、设备完好率等），是否符合国家相关标准法规以及企业的需求，是否满足集成商对于用户的承诺。具有任何模拟测试、软件测试无法比拟的实效性，是开通前必须进行的验证性测试工作。由于测试牵涉的内容细致、数据要求严格、设备接口多，必须有严密的组织和精心安排，以及周密的测试方案。通常首条线路运营方会找第三方进行系统测试，西安地铁在独立实施AFC系统的综合测试上进行了有益的尝试。
1、测试内容及目标
1.1测试对象
ACC系统、一卡通系统、线路中心系统(LC)、车站计算机系统(SC、车站所有终端设备(SLE)：TVM、BOM、AGM等。
1.2测试内容
1.2.1系统的互联互通功能；
1.2.2模拟乘客实际购票进、出站检票的流程，检验系统功能、参数指标；
1.2.3终端设备、SC、LC、ACC、一卡通系统间数据统计的准确性与完整性，验证ACC清分数据的正确性；系统设备运行的稳定性、可靠性；
1.3测试目标
1.3.1一般要求连续测试3个月以上，测试量越大越好，严格按照运营后的管理要求进行操作；
1.3.2设备完好率：≥98%，交易故障率：≤0.2‰，数据统计误差率（包括与一卡通对账数据）：≤0.1‰（以上均为参考指标）；
1.3.3各种情况下的票价、扣费机制是否全部符合计费原则；
1.3.4检验AFC系统管理流程以及工作人员的熟练程度是否达到实际运营需求；系统是否达到开通试运营的相关指标及条件。
2.测试方案
2.1通信连接以及传输测试
在综合测试前首先确认AFC系统与通信系统的接口保证。由各个车站设备产生预知的数据，经车站以太网传送到车站计算机，再由地铁骨干网送达中心，中心验证数据的完整性和准确性。由中心生成预知数据经地铁骨干网下达车站，再由车站计算机下达SLE，验证数据的完整性和准确性。通过以上测试确认数据在整个系统中传输的完整性和正确性。
2.2参数测试
参数包括：时钟同步、运营时间参数、票价表、操作权限参数、黑名单参数、软件更新等项目。通过参数正确性测试，保证系统的各项测试和运营在统一的参数支持下运行。
测试方法通常有基于功能的黑箱测试和基于结构的白箱测试，黑箱测试用来检测是否有错误，白箱测试用来发现并定位错误。
2.3与外部系统的接口测试
AFC系统与、一卡通、供电、FAS、综合监控等外部系统有密切联系。实际过程中，可以根据总体设备调试进度，合理安排相关测试。接口测试前，双方厂家需对以下内容进行测试确认：命令/数据格式、交易格式、通信机制和异常处理机制的检验，并提交各自的自身完整性测试报告。
2.3.1 清分系统与一卡通
西安地铁目前采用的是内部小清分系统，主要用于系统各项参数的下发、各类数据的上传、制票管理、黑名管理、密钥管理。从清分中心发送的运行参数文件，要求线路的设备运营模式显示一致；CC向清分中心系统发送设备原始交易文件，要求清分中心能正确处理CC按照一定的频率发送的原始交易文件；验证CC的处理性能, 以及清分系统接收清算文件是否准确。
2.3.2与FAS（防灾报警系统）的接口
关键是与车站IBP盘上的火灾联动功能，在紧急情况下能够直接接受防灾报警系统的指令, 启动售票机、闸机进入降级模式，方便及时疏散乘客。
2.3.3与综合监控系统的接口
中央通过综合监控系统，实现所有非行车类设备的集中监控，包括AFC系统设备的客流数据、设备状态、模式情况等。测试方法为点表测试法，难点在于出现问题后的原因判断。
2.4运营模拟测试
运营测试核心：以各类实际的车票为载体，用穷举法列出系统中可能出现的各种车票的使用情况，根据不同车票的使用状态，实现系统内全部票种及设备类型，设备的各项功能进行测试，以及对SC、CC系统的整体功能，交易清分等进行全部测试。
2.4.1测试要求
AFC是面向普通乘客的交互设备，其使用、输入具有离散性，因此测试的输入、输出不仅有常规的状态，更要尽可能地反应出系统边界效应。方案设计时，要考虑能够全面的将系统的输出及内外部状态、因果关系引出，构造直观、可操作的输入、输出数据和操作指令。
2.4.2测试程序
基础测试文件是保障测试完整的重要手段，需提前对所有设备测试过程进行规范定义，包括：BOM、GATE、ATVM、E/ S、SC、CC的测试文件。通过实际的车票、客流以及故障模式流程测试，将所有设备的功能验证有机结合，实现真实的验证测试。
2.4.2.1车票测试
设定最小测试单元样本：4个车站、 62台TVM、12台BOM、108个通道闸机。每个车站为一组，每组14个人，其中10个为专业测试人员（测试人员分为4个小组，包括TVM 2人、BOM 2人、AGM进3人、AGM出3人，分别对应单程票、计次票、工作票四种票种），4个为模拟乘客。共计发售单程票1280张，其中,TVM发售200*4张，BOM发售120*4张；共计走票2500次（155+75+95）*4+（145+70+85）*4），所有测试用例覆盖了3个票种使用过程中发生的以下11种情况：
1）本站进站，本站出站；
2）本站进站，其它车站出站；
3）无进站记录，其它站出站；
4）无出站记录，其它站进站；
5）已有进站记录，再次进闸：
6）超时：本站进站，其它站出站；
7）超程：本站进站，其它站出站；
8）测试既超时又超程：本站进站，其它站出站；
9）测试过期车票进站：本站进站；
10）测试损坏车票：本站进站；
11）车票损坏：本站进站。
每个单元完成退票20次，更新车票145次。
根据测试需求，可将单元方案进行复制，在人力满足的情况下，进行尽可能大规模的测试，提高测试量，增大边际值出现的可能性。
2.4.2.2客流测试
客流测试目标在于通过大量的、带一定压力的模拟客流使用AFC设备，验证设备的稳定性。客流测试分为17组，每组10人，各组组长1人，故障记录及处理1人。设备补币补票、人员配车票、备用金均按实际运作进行。所有设备均要发售，尽可能覆盖2元、3元、4元票价的车票，操作涉及售票、充值、补票、异常处理。注意事项：除压力测试外，尽量均衡使用所有设备。
压力测试则是在一定时间内，利用模拟乘客对设备进行大负荷的使用，检验设备的稳定性，通过大客流压力测试对系统故障分析，确认系统稳定性、设备CPU利用率、存储子系统利用率、网络资源利用率是否与厂方提供的报告一致。
2.4.2.3模式测试
模式测试主要是降级模式测试以及相应的故障处理。降级模式主要包括进出站次序、时间免检模式、车费免检模式、列车故障以及紧急模式模式等。当SC发出降级指令后, SLE需在规定时间内接受到指令并执行相应动作。对降级模式进行测试和演练, 不仅可以验证设备是否按照所设置的模式状态投人运作, 还可以提高相关人员处理突发事件的应对能力。
2.4.3测试分析
每天测试结束后，现场数据测试人员核对设备交易记录、检票类设备交易记录、设备水单、SC统计报表数据，双人签字确认；中央数据测试人员完成对终端设备水单、SC、LC、以及一卡通清分数据的核对工作，双人确认；分层验证交易数据的准确性与完整性，形成收益数据核对报告。
AFC维修人员收集由现场的设备状态观察员和数据测试人员记录的设备运行记录表，按照TVM、BOM、AGM、SC、LC等分类统计分析，根据相关标准、合同条款以及厂家测试报告，形成设备运行状况报告。
各级测试人员对站务人员、维修人员的业务熟练情况、故障处理能力提交的业务分析报告。通过测试让一线人员提高操作水平是测试的另一个重要目标。
3.标准依据
国家标准：《GB 50381-2010-城市轨道交通自动售检票系统工程质量验收规范》；行业标准：《CJJ T 162-2011城市轨道交通自动售检票系统检测技术规程》；地方标准：《DG TJ08-2037-2008城市轨道交通自动售检票系统(AFC)检测规程》、《陕西省轨道交通自动售检票系统地方标准》、《终端设备技术规范》、以及《合同》等。
4.结束语
结合具体设备、人员、外部需求等制定优秀的测试的方案、关键点以及控制措施，对实现更加准确的测试目标有着极为重要的意义。
西安地铁开通前AFC综合测试共进行了20万人次的购票、过闸操作，完成站级设备9类功能53个测试点的调试测试，AFC系统功能验证点421项，发现共发现重要问题48项，一般性问题210项，并基本完成整改。设备完好率、交易故障率、交易数据准确率达到开通要求，各级各专业人员也通过实际操作处理，得到了有效的锻炼。
根据开通后的实际运作情况，在超大客流的压力下，数据传输出现延迟、设备故障率呈几何级上升，特别是涉及乘客交互操作的设备故障情况激增，显示出原测试方案的压力测试量仍显不足，集成商经验不足也是重要原因。要做好AFC系统的综合测试，还需要总结更加细致全面的运作经验，重视边际效应，完善测试方案。
参考文献
[1]《GB 50381-2010-城市轨道交通自动售检票系统工程质量验收规范》
[2]《陕西省轨道交通自动售检票系统地方标准》