CN102289209A - Ctcs-3级列控测试仿真*** - Google Patents

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赵洪军
车惠军
陈远旭
蒋灵明
郎红霞
谢和欢
张波
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Abstract

本发明提供一种CTCS-3级列控测试仿真***，包括：综合测评模块、综合监控模块、半实物仿真测试模块，综合监控模块分别与综合测评模块和半实物仿真测试模块连接，半实物仿真测试模块与待测列控设备连接。本发明的CTCS-3级列控测试仿真***可以很好地模拟实际工况条件，进而可以使CTCS-3级列控***在需要的工况条件下运行，准确地确定CTCS-3级列控***在实际工况下的性能，可以有效地提高CTCS-3级列控***的设计效率、安全性和可靠性。

Description

CTCS-3级列控测试仿真***
技术领域
本发明涉及列车运行控制技术，尤其涉及一种CTCS-3级列控测试仿真***。
背景技术
中国列车运行控制***(China Train Control System，以下简称：CTCS)-3级列控***是目前国内高速铁路的核心安全***，随着国内高速铁路建设步伐的加快，对应用于CTCS-3级列控***的各种列控地面设备、列控车载设备等相关装备的需求不断增加。
为了保障***安全，每一种新设备在装备到CTCS-3级列控***前，需要进行充分的测试，以确定其是否满足CTCS-3级列控***的要求。随着计算机仿真技术的发展，目前计算机仿真技术已经可以对复杂的真实***的运行过程和运行状态进行数字化模拟，并在某些实验条件下进行动态模拟试验。计算机仿真具有无破坏性、可重复、安全、经济、不受气候条件和场地空间限制等优点，现已成为分析、设计、运行、评价和培训***，尤其是复杂***的重要实现工具。
目前，国内外实际应用的列控测试仿真***主要基于单一设备功能及接口模拟的仿真测试，无法实现全CTCS-3级列控***集成测试和大规模线路级***测试。在这种情况下，测试所得的数据无法完全反映真实情况下列控设备的实际性能，使列控设备的某些缺陷只能在实际运行过程中才能暴露出来。如果有缺陷的列控设备通过测试并投入实际运行，一方面给CTCS-3级列控***的安全性和可靠性带来潜在的威胁，另一方面还需要对有缺陷的列控设备进行升级或替换，从而增加了CTCS-3级列控***的运营成本，并降低了CTCS-3级列控***的运营效率。
因此，如何通过列控测试仿真***对CTCS-3级列控设备进行全面且可靠的测试，以发现列控设备的缺陷，就成为亟待解决的问题。
发明内容
本发明提供一种CTCS-3级列控测试仿真***，包括：综合测评模块、综合监控模块、半实物仿真测试模块，所述综合监控模块分别与所述综合测评模块和半实物仿真测试模块连接，所述半实物仿真测试模块与待测列控设备连接，
所述综合测评模块，用于生成测试命令，并将所述测试命令发送给所述综合监控模块，并通过所述综合监控模块获取测试信息，并对所述测试信息进行测评；
所述综合监控模块，用于接收所述测试命令，根据所述测试命令生成测试控制命令，并将所述测试控制命令发送给所述半实物仿真测试模块执行，并根据所述半实物仿真测试模块的执行情况生成所述测试信息，以供所述综合测评模块获取；
所述半实物仿真测试模块，用于根据所述操作控制命令确定当前的测试模式，并根据所述测试模式和测试控制命令控制所述待测列控设备运行。
本发明的CTCS-3级列控测试仿真***可以很好地模拟实际工况条件，进而可以使CTCS-3级列控***在需要的工况条件下运行，准确地确定CTCS-3级列控***在实际工况下的性能，可以有效地提高CTCS-3级列控***的设计效率、安全性和可靠性。。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明CTCS-3级列控测试仿真***实施例一的结构图；
图2为本发明CTCS-3级列控测试仿真***实施例二的结构图；
图3为本发明CTCS-3级列控测试仿真***实施例三的结构图；
图4为本发明CTCS-3级列控测试仿真***实施例四的结构图；
图5为本发明CTCS-3级列控测试仿真***实施例五的结构图；
图6为本发明CTCS-3级列控测试仿真***实施例六的结构图；
图7为本发明CTCS-3级列控测试仿真***实施例七的结构图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明CTCS-3级列控测试仿真***实施例一的结构图，如图1所示，本实施例的***可以包括：综合测评模块10、综合监控模块20、半实物仿真测试模块30，综合监控模块20分别与综合测评模块10和半实物仿真测试模块30连接，半实物仿真测试模块30与待测列控设备40连接。
综合测评模块10，用于生成测试命令，并将测试命令发送给综合监控模块20，并通过综合监控模块20获取测试信息，并对测试信息进行测评。
举例来说，综合测评模块10可以生成测试命令，测试命令可以包含测试类型、测试环境参数等相关数据，综合监控模块20和半实物仿真测试模块30相应可以根据测试命令对待测列控设备40的工作状态，信息输出情况等进行测试。综合测评模块10还通过综合监控模块20获取反映待测列控设备40在测试过程中的表现的测试信息，并对测试信息进行测评，通过测评就可以确定待测列控设备40是否可以满足CTCS-3级列控***的设计要求，是否可以达到设计目标。
综合监控模块20，用于接收测试命令，根据测试命令生成测试控制命令，并将测试控制命令发送给半实物仿真测试模块30执行，并根据半实物仿真测试模块30的执行情况生成测试信息，以供综合测评模块10获取。
举例来说，综合监控模块20接收到测试命令后，根据测试命令生成测试控制命令，并将该命令发送给半实物仿真测试模块30，半实物仿真测试模块30可以根据该测试控制命令构造相应的测试环境，使待测列控设备40可以在与测试控制命令所描述的实际工况一致的环境下运行。在待测列控设备40的测试运行过程中，综合监控模块20还通过半实物仿真测试模块30获取待测列控设备40的工作状态等可以反映待测列控设备40的性能的测试信息。综合监控模块20可以通过存储器存储测试信息，以供综合测评模块10随时获取，也可以实时向综合测评模块10实时发送测试信息，以供综合测评模块10对整个测试过程进行实时分析，并在待测列控设备40的某项重要性能没达到要求时，主动停止整个测试，以节约测试时间，提高测试效率。
半实物仿真测试模块30，用于根据测试控制命令确定当前的测试模式，并根据测试模式和操作控制命令控制待测列控设备40运行。
半实物仿真测试模块30接收到测试控制命令后，根据测试控制命令中包含的测试类型可以确定当前的测试模式，并根据测试控制命令中的测试环境参数和相应的列控设备的仿真模型构造当前测试的测试环境。从而可以使待测列控设备40在测试控制命令所要求的工况下运行，从而可以很好地反映待测列控设备40在该工况下的性能。
例如，当待测列控设备40为列控车载装置中的列车自动防护设备时，综合测评模块10所生成测试命令所包含的测试类型、测试环境参数具体为：测试类型为列车自动防护设备测试。测试环境参数可以包括测试的轨道条件，例如，线路限速、坡度等相关信息。测试环境参数也可以包括测试的列车状态条件，例如，列车速度、重量等信息。综合监控模块20接收到测试命令后，根据测试命令相应生成半实物仿真测试模块30可识别并执行的测试控制命令，该测试控制命令中包含测试类型和测试环境参数等信息。半实物仿真测试模块30接收到测试控制命令后，根据测试控制命令中的测试类型可以确定当前的测试模式，即当前需要对列车自动防护设备进行测试，根据测试控制命令中的测试环境参数可以构造当前测试的测试环境。这样就可以根据测试模式和测试环境，并结合相应的列控装置的仿真模型向列车自动防护设备发出列控信息，同时还根据测试环境和相应的传感器等设备的仿真模型为列车自动防护设备提供运行所需的传感器信息，例如列车速度信息。半实物仿真测试模块30还相应接收列车自动防护设备根据接收到的信息而输出的控车曲线等信息，从而实现在CTCS-3级列控测试仿真***仅与列车自动防护设备连接的情况下，通过模拟其他列控设备的输入和输出信息，通过这些信息与列车自动防护设备交互，即可以使列车自动防护设备保持与真实环境一致的工作状态。
在列车自动防护设备的测试运行过程中，综合监控模块20还通过半实物仿真测试模块30获取其工作状态，输出信息等相应可以表征列车自动防护设备的性能的测试信息，以供综合测评模块10获取，供综合测评模块10获取测试信息后，就可将测试信息所反映的列车自动防护设备的性能与设计要求的性能进行比较，从而确定该列车自动防护设备在相应测试环境参数的工况下，是否满足设计要求。
通过本实施例的CTCS-3级列控测试仿真***的半实物仿真测试模块30，可以对待测列控设备40进行全CTCS-3级列控***集成测试仿真和大规模线路级***测试仿真，进而可以在CTCS-3级列控***的设计过程中，使设计人员在CTCS-3级列控***的设计过程中可以通过CTCS-3级列控测试仿真***进行全CTCS-3级列控***集成测试仿真和大规模线路级***测试仿真，及时发现CTCS-3级列控***在线路级运营时可能出现的缺陷和不足，并根据缺陷和不足进行有针对性的设计。这样就可以有效地提高CTCS-3级列控***的设计效率、安全性和可靠性。
本实施例的CTCS-3级列控测试仿真***可以很好地模拟实际工况条件，进而可以使CTCS-3级列控***在需要的工况条件下运行，准确地确定CTCS-3级列控***在实际工况下的性能，可以有效地提高CTCS-3级列控***的设计效率、安全性和可靠性。
图2为本发明CTCS-3级列控测试仿真***实施例二的结构图，如图2所示，本实施例在实施例一的基础上，半实物仿真测试模块30可以包括：接口单元32和仿真处理单元31、接口单元32与待测列控设备40和实物列控设备50连接，仿真处理单元31分别与接口单元32和综合监控模块20连接。
接口单元32，用于与待测列控设备40和实物列控设备50交换数据。
举例来说，接口单元32集成了CTCS-3级列控***中的各种列控设备所需的硬件接口，并且可以根据相应的硬件规范和通信协议与CTCS-3级列控***中的各种泪空设备通信和交换数据。
仿真处理单元31，用于根据接收到的测试控制命令确定当前的测试模式，并根据测试模式和测试控制命令与待测列控设备40和实物列控设备50通信。
举例来说，由于CTCS-3级列控测试仿真***通过模拟其他列控设备的输入和输出信息对待测列控设备40所进行的测试，可能由于其他列控设备的仿真模型的缺陷而导致测试得到的待测列控设备40的性能与实际工况下的待测列控设备40的实际性能出现偏差，因此，为提了高测试的准确性和仿真性，本实施例的CTCS-3级列控测试仿真***可以进一步实现测试待测列控设备40与实际的实物列控设备50协调工作时所反映出来的工作性能。此时，接口单元32与需要和待测列控设备40协同工作的实物列控设备50连接。在这种情况下，仿真处理单元31不使用相应的实物列控设备50的仿真模型进行测试仿真，而是直接通过接口单元32向实物列控设备50输入其所需的信号，并相应通过接口单元32将其输出信号转发至待测列控设备40，从而可以在待测列控设备40与实物列控设备50协同工作的情况下，获得不同工况下待测列控设备40的工作性能，从而进一步提高CTCS-3级列控测试仿真***的测试准确性和可靠性。
图3为本发明CTCS-3级列控测试仿真***实施例三的结构图，如图3所示，本实施例在实施例二的基础上，半实物仿真测试模块30还可以包括：列控设备模型单元33和数据适配单元34，列控设备模型单元33与仿真处理单元31连接，数据适配单元34分别与接口单元32、仿真处理单元31和列控设备模型单元33连接。
列控设备模型单元33用于存储列控设备的仿真模型，以供仿真处理单元调取。
举例来说，列控设备模型单元33存储有CTCS-3级列控***中的各种列控设备的仿真模型，仿真处理单元31调取这些仿真模型后，就可以根据这些仿真模型和相应的通信协议，通过运算获得CTCS-3级列控***中的各种列控设备的输入和输出信号。
数据适配单元34，用于确定线路数据的配置，检测与接口单元32连接的设备，根据检测结果确定需要调取的列控设备的仿真模型，以供仿真处理单元31调取。
举例来说，数据适配单元34确定CTCS-3级列控***中具体的工程线路数据、信号设备配置数据和地貌景观数据等相关数据，并将其发送给仿真处理单元31，以供其构造当前测试的测试环境。数据适配单元34还检测与接口单元32连接的设备，通过检测可以获知整个CTCS-3级列控测试仿真***所接入的具体的待测列控设备40和实物列控设备50，进而确定为使CTCS-3级列控测试仿真***可以完全仿真CTCS-3级列控***，需要将哪些未与CTCS-3级列控测试仿真***连接的列控设备以仿真模型代替，从而使CTCS-3级列控测试仿真***可以很好地以实际状态运行，可以有效地对待测列控设备进行测试。数据适配单元34确定需要调取的列控设备的仿真模型后，向仿真处理单元31发送相应的通知消息，以通知仿真处理单元31应该从列控设备模型单元33读取哪些列控设备的仿真模型。
仿真处理单元31，还用于根据测试模式、测试控制命令和仿真模型与待测列控设备40和实物列控设备通信50。
举例来说，每次测试仿真时，仿真处理单元31接收到测试控制命令后，根据数据适配单元34确定需要调取的列控设备的仿真模型后，发送的通知消息，从列控设备模型单元33相应的列控设备的仿真模型。仿真处理单元31还根据数据适配单元34确定的各个列控设备间通信的格式和相应的协议等数据，及测试模式和测试控制命令对CTCS-3级列控***进行测试仿真。例如，根据测试控制命令所对应的工况生成相应的列控信息、传感器信息和应答器信息，并将这些信息相应发送给待测列控设备40和实物列控设备50，同时接收待测列控设备40和实物列控设备50通过接口单元32向CTCS-3级列控***发送的各种信息，以实现在不同工况下对待测列控设备40的测试。
图4为本发明CTCS-3级列控测试仿真***实施例四的结构图，如图4所示，本实施例在实施例三的基础上，半实物仿真测试模块30还包括：GSM-R网络单元35，所述GSM-R网络单元35与仿真处理单元31连接。
GSM-R网络单元35用于待测列控设备40与实物列控设备50间进行通信。
举例来说，GSM-R网络单元35与实际CTCS-3级列控***的GSM-R无线通信网络的结构和功能一致。在某些测试工况下，例如，在CTCS-3级列控***中，列控车载设备中的列车自动防护设备与无线闭塞中心间的通信通过GSM-R无线通信网络实现，为有效地提高测试仿真的准确性，需要对列控设备通过GSM-R无线通信网络进行的通信过程进行可靠地仿真。例如，当待测列控设备40为列车自动防护设备，实物列控设备50为无线闭塞中心时，待测列控设备40和实物列控设备50之间的通信就可以通过GSM-R网络单元35进行，即实物列控设备50通过GSM-R网络单元35向待测列控设备40发送列控指令，待测列控设备40通过GSM-R网络单元35向实物列控设备50反馈列车状态等相关信息。同时，GSM-R网络单元35还将待测列控设备40和实物列控设备50间通信的具体情况和传输的数据发送给仿真处理单元31，这样与仿真处理单元31连接的综合监控模块20就可以获取到相关的测试信息，以供综合测评模块10对整个测试过程进行实时分析。
本实施例可以对CTCS-3级列控***中通过GSM-R无线通信网络通信的列控设备的工作过程进行精确的测试仿真，可以进一步提高CTCS-3级列控测试仿真***的准确性。
图5为本发明CTCS-3级列控测试仿真***实施例五的结构图，如图5所示，本实施例在实施例二至四的基础上，综合监控模块20具体可以为：测试监控单元21和数据分析单元22，测试监控单元21分别与综合测评模块10和仿真处理单元31连接，数据分析单元22分别与综合测评模块10、仿真处理单元31和接口单元32连接。
测试监控单元21，用于根据测试命令生成测试控制命令，并将测试控制命令发送给仿真处理单元31执行。
举例来说，测试监控单元21根据综合测评模块10发送的测试命令生成相应的测试控制命令，并将该命令发送给仿真处理单元31。仿真处理单元31可以根据该测试控制命令构造相应的测试环境，使待测列控设备40可以在与测试控制命令所描述的实际工况一致的环境下运行。
数据分析单元22，用于对接口单元32进行监控，根据仿真处理单元31和接口单元32所接收到的数据生成测试信息，以供综合测评模块10获取。
举例来说，数据分析单元22对接口单元32的数据收发情况进行监控，进而对与接口单元32连接的待测列控设备40和实物列控设备50的工作状态和数据收发情况进行监控。并且还根据仿真处理单元31和接口单元32所接收到的数据生成相应的测试信息，将测试信息存储在存储器中，以供综合测评模块10随时获取，也可以实时向综合测评模块10实时发送测试信息，以供综合测评模块10通过测试信息对整个测试过程进行实时分析。数据分析单元22还在待测列控设备40的某项重要性能没达到要求时，主动停止整个测试，以节约测试时间，提高测试效率。
本实施例的综合监控模块可以对CTCS-3级列控测试仿真***中运行的待测列控设备和实物列控设备的工作状态和数据收发情况进行监控，使仿真处理单元可以根据综合测评模块发送的测试命令构造相应的测试环境，可以对待测列控设备进行不同工况下的测试，并且为综合测评模块提供可靠的测试信息，从而确定待测列控设备是否可以满足CTCS-3级列控***的要求。
图6为本发明CTCS-3级列控测试仿真***实施例六的结构图，如图6所示，本实施例在实施例五的基础上，综合测评模块10具体可以为：测试命令生成单元11和测试信息处理单元12，测试命令生成单元11与测试监控单元21连接，测试信息处理单元12与数据分析单元22连接。
测试命令生成单元11，用于生成测试命令，并将测试命令发送给测试监控单元21。
举例来说，测试命令生成单元11可以包括具体的输入设备，例如键盘，以供试验人员向CTCS-3级列控测试仿真***中输入命令，并根据试验人员的输入相应生成具体的测试命令。测试命令生成单元11通过向测试监控单元21发送该测试命令，最终可以使半实物仿真测试模块30的仿真处理单元31能根据该命令构造相应的测试环境，使待测列控设备40可以在与测试控制命令所描述的实际工况一致的环境下运行。
测试信息处理单元12，用于获取测试信息，并对测试信息进行处理，以确定待测列控设备40是否满足设计要求。
举例来说，测试信息处理单元12可以通过综合监控模块20的数据分析单元22获取测试信息，对测试信息进行分析等相应处理，从而获得待测列控设备40在测试过程中所反映出来的性能曲线或相关数据。测试信息处理单元12进一步根据通过测试信息所获取的数据进行测评，即通过将测试信息所反映的待测列控设备40在测试所仿真的工况下的性能与设计要求的性能进行比较，就可以确定待测列控设备40是否满足设计要求，即完成对待测列控设备40的测试仿真。从而可以有效地确定待测列控设备40是否可以满足CTCS-3级列控***的要求，是否可以达到设计目标。
图7为本发明CTCS-3级列控测试仿真***实施例七的结构图，如图7所示，本实施例在实施例六的基础上，综合测评模块10还可以具有故障诊断分析单元13，故障诊断分析单元13分别与数据分析单元22和测试信息处理单元12连接。
故障诊断分析单元13，用于根据测评的结果，对测试信息进行分析以进行故障定位。
举例来说，当测试信息处理单元12根据测试信息确定待测列控设备40未能满足CTCS-3级列控***的要求，未达到设计目标时，为使设计人员及时了解导致待测列控设备40未通过测评的原因。故障诊断分析单元13通过测试信息处理单元12获得待测列控设备40未能满足CTCS-3级列控***的要求后，进一步通过数据分析单元22获取测试信息，并对测试信息进行分析，进而通过分析确定故障原因。可以有效地使设计人员及时了解导致待测列控设备40未通过测评的原因，从而使设计人员可以根据故障定位的结果来对待测列控设备40的设计进行调整，可以有效地提高待测列控设备40的设计的效率和准确性。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种CTCS-3级列控测试仿真***，其特征在于，包括：综合测评模块、综合监控模块、半实物仿真测试模块，所述综合监控模块分别与所述综合测评模块和半实物仿真测试模块连接，所述半实物仿真测试模块与待测列控设备连接，
所述综合测评模块，用于生成测试命令，并将所述测试命令发送给所述综合监控模块，并通过所述综合监控模块获取测试信息，并对所述测试信息进行测评；
所述综合监控模块，用于接收所述测试命令，根据所述测试命令生成测试控制命令，并将所述测试控制命令发送给所述半实物仿真测试模块执行，并根据所述半实物仿真测试模块的执行情况生成所述测试信息，以供所述综合测评模块获取；
所述半实物仿真测试模块，用于根据所述操作控制命令确定当前的测试模式，并根据所述测试模式和测试控制命令控制所述待测列控设备运行。
2.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述半实物仿真测试模块包括：接口单元和仿真处理单元、所述接口单元与所述待测列控设备和实物列控设备连接，所述仿真处理单元分别与所述接口单元和综合监控模块连接，
所述接口单元，用于所述仿真处理单元、待测列控设备和实物列控设备之间交换数据；
所述仿真处理单元，用于根据接收到的所述测试控制命令确定当前的测试模式，并根据测试模式和测试控制命令与所述待测列控设备和实物列控设备通信。
3.根据权利要求2所述的***，其特征在于，所述半实物仿真测试模块还包括：列控设备模型单元和数据适配单元，所述列控设备模型单元与所述仿真处理单元连接，所述数据适配单元分别与所述接口单元、仿真处理单元和列控设备模型单元连接，
所述列控设备模型单元，用于存储列控设备的仿真模型，以供所述仿真处理单元调取；
所述数据适配单元，用于确定线路数据的配置，检测与所述接口单元连接的设备，根据检测结果确定需要调取的列控设备的仿真模型，以供所述仿真处理单元调取；
所述仿真处理单元，还用于根据所述测试模式、测试控制命令和所述仿真模型与所述待测列控设备和实物列控设备通信。
4.根据权利要求3所述的***，其特征在于，所述半实物仿真测试模块还包括：GSM-R网络单元，所述GSM-R网络单元与所述仿真处理单元连接，
所述GSM-R网络单元用于所述待测列控设备与所述实物列控设备间进行通信。
5.根据权利要求2～4中任一权利要求所述的***，其特征在于，所述综合监控模块具体为：测试监控单元和数据分析单元，所述测试监控单元分别与所述综合测评模块和仿真处理单元连接，所述数据分析单元分别与所述综合测评模块、仿真处理单元和接口单元连接，
所述测试监控单元，用于根据所述测试命令生成测试控制命令，并将所述测试控制命令发送给所述仿真处理单元执行，
所述数据分析单元，用于对所述接口单元进行监控，根据所述仿真处理单元和接口单元所接收到的数据生成测试信息，以供所述综合测评模块获取。
6.根据权利要求5所述的***，其特征在于，所述综合测评模块具体为：测试命令生成单元和测试信息处理单元，所述测试命令生成单元与所述测试监控单元连接，所述测试信息处理单元与所述数据分析单元连接，
所述测试命令生成单元，用于生成测试命令，并将所述测试命令发送给所述测试监控单元；
所述测试信息处理单元，用于获取测试信息，并对所述测试信息进行处理，以确定所述待测列控设备是否满足设计要求。
7.根据权利要求6所述的***，其特征在于，所述综合测评模块还具有故障诊断分析单元，所述故障诊断分析单元分别与所述数据分析单元和测试信息处理单元连接，
所述故障诊断分析单元，用于根据所述测评的结果，对测试信息进行分析以进行故障定位。
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