验证是指对系统或产品评价的过程,以确定一个给定阶段的输出是否满足该阶段开始时所给定的要求。
对于自动列车监控系统(ATS)来说,验证活动是一个庞大的工程,在产品需求分析、设计开发及测试的各个阶段,都应执行充分的验证活动。
ATS系统的最高安全完善度(SIL)等级被定义为2级,因此应按照SIL2的标准对ATS系统进行验证活动。
本文致力于阐述ATS系统生命周期中的验证过程,对验证活动进行简要说明。而信号系统的生命周期,通常采用V模型。
(一)ATS系统概述
自动列车监控系统(ATS)是列车自动控制系统(ATC)的重要子系统之一,是一套提供给运营调度人员进行在线监测行车状态,进行自动控制和人工干预的一套信号系统。
一方面,通过其它信号系统,ATS获得现场信号设备和列车运行的实时状态信息,并把这些信息如实地展示给调度人员进行监视。
另一方面,ATS还提供了人机交互界面,方便调度人员根据现场情况实时进行人工干预;此外,还根据不同的运营模式,提供自动化的控制手段,以减轻运营调度人员的作业负担,提高轨道运输的效率和服务水平。
其主要功能包括:
站场信息显示
信号控制
列车追踪和控制
控制区域管理
运行图管理
报警/日志管理
其他辅助功能
(二)需求分析阶段验证
好的基础便是成功了一半,验证活动首先要保证需求的正确性和完备性。验证需求的正确性通常采用的方法是标杆比对、专家评审和检查表。
(1)标杆比对
通常信号系统的需求来自于国际国内的行业标准,以及运营的特殊要求。标杆比对则是将提取到需求与行业标准、业内先进经验进行比较,从而分析出遗漏与不足,改进自身需求的过程。
ATS系统需求获取主要参考以下ATS相关标准:
1、GB地铁设计规范
2、GB/T-城市轨道交通信号系统通用技术条件
3、IEEEStd..1-,IEEE基于通信的列车控制(CBTC)系统的性能和功能要求
在年中国城市轨道交通轨道技术装备专业委员会发布了《城市轨道交通CBTC信号系统-ATS子系统规范》,作为归纳总结后的需求规范,可作为重要的参考。
由于ATS系统直接提供给调度人员直观的人机交互界面,因此,不同的运营单位常常会有不同的需求。
举个最简单的例子,北京地铁7号线有地上地下车站,则要求ATS系统在站场显示时,提供地标显示,用以区别地上、地下或高架。而北京地铁2号线只存在一种地形,都是地下,则不需要此类数据。
因此,在验证需求时,不仅需要参考标准,还需要参考合同文件及其他附属技术联络会议纪要等,根据实际情况进行调整,以满足特定用户的要求。
(2)专家评审
专家评审是保障需求正确性的重要手段。在产品需求经过内部评审后正式定稿前,验证人员应组织专家评审,对需求进行二次检查。专家评审通常以会议的形式进行,邀请行业专家参会评审。
可以事先将相关材料发放给专家,也可以在会上采取头脑风暴的方法进行专家提问。专家评审会应邀请业内专家、运营调度人员或客户代表,项目经理、产品经理、验证和确认人员。而这个过程中,产品经理应起主导作用,阐述产品需求、记录专家评审意见、进行解释说明,进行整改记录,获取专家认可。专家评审会最终应达成专家评审意见,获取专家对需求的认可,并进行签字确认。
(3)检查表
在EN表E9中,SIL2级的产品强烈推荐使用检查表的方式进行验证。因此不仅是在产品需求中,在产品生命周期的所有的产品文档都应进行文档检查。通常在企业标准中,会制定相应的检查表,进行检查。以下以产品需求为例,说明检查的内容。
产品需求的检查项,包括且不限于:
清晰性:
是否存在有理解分歧的需求?
需求是明确,准确和清晰的吗?
是否每个需求都是切实可行的?
追溯性:
需求是可跟踪的吗?
完整性:
是否所有的需求都被完整的定义了?
是否包括了与功能性相关的所有需求?
是否包括了与性能相关的所有需求?
是否包括了与外部接口相关的所有需求?
是否包括了与数据库相关的所有需求?
是否包括了与硬件相关的所有需求?
……
在《软件验证与确认》一书中罗列出一些产品文档检查表的模板,可用于设计检查表时借鉴和参考。
(三)设计开发阶段验证