3. CBTC安全场景测试用例的等价类与边界设计

为什么位置报告与移动授权必须做边界设计

CBTC 的安全输出不是“连续函数”，而是由离散判定阈值切出来的状态。以列车位置报告为例，车载周期上报“车头可信位置 + 位置不确定度”，轨旁 ATP 用 安全车尾 = 车头位置 − 不确定度 − 安全余量 计算后，再与前方障碍/进路终点比较，决定移动授权（MA）的终点。这里真正决定安全的是几个参数边界：不确定度上限、MA 计算的最小安全余量、以及“车尾是否越过授权终点”的判定阈值。等价类负责把无限输入压成有限类，边界值负责在类与类的接缝处补刀——因为缺陷几乎总藏在“刚好等于”和“刚好超过”的那一格。

参数与判定模型（先定参照，再定用例）

约定：位置沿运行方向为正，单位米；d_head 为车头可信位置，u 为位置不确定度，m 为安全余量（取 2.0 m），L_MA 为授权终点位置。安全车尾 d_tail = d_head − u − m。安全判定条件为 d_tail ≥ L_MA 时保持/延伸授权，d_tail < L_MA 时收缩授权至 d_tail 并触发制动曲线。参数约束：0 ≤ u ≤ 6.0 m（超限视为位置报告失效，进入降级）。

等价类划分：把输入压成可判定的类

针对 u 与 d_tail 两个核心参数，按“有效/无效”和“安全/不安全”两个维度划分：

边界值用例设计（可直接执行）

以下用例以 d_head=1000.0、m=2.0、L_MA=990.0 为固定基线，只变动被测参数，便于定位缺陷。ε 取 0.1 m，对应位置报告分辨率。

结果判读与通过条件

• 通过：每个边界点的实际输出与上表“预期输出”一致，且等号点（BV-06）落在安全侧（保持授权）。
• 不通过典型表现：u=6.0 被误判为失效（边界闭合方向错误）；d_tail=990.0 被误判为收缩（等号归属错误）；u=6.1 仍参与 MA 计算（无效类未拦截）。
• 记录要求：每条用例记录输入参数、计算出的 d_tail、判定分支、MA 终点值与制动曲线触发标志，便于回溯是参数错误还是判定逻辑错误。