基于域+Timed RAISE的列控系統(tǒng)等級轉(zhuǎn)換場景建模與驗證.pdf

1、等級轉(zhuǎn)換是CTCS(Chinese Train Control System,中國列車運行控制系統(tǒng))主要場景之一，其功能能否精確、實時完成直接關(guān)系到列車運行效率及人民生命財產(chǎn)安全。隨著自動化與智能控制技術(shù)的不斷提高，鐵路列控系統(tǒng)在不斷更替，我國現(xiàn)有鐵路線路主要有CTCS-2級和CTCS-3級兩種，實現(xiàn)不同線路區(qū)段條件下的等級轉(zhuǎn)換是列控系統(tǒng)開發(fā)中應(yīng)對當(dāng)前現(xiàn)狀的關(guān)鍵課題之一。然而，列控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、規(guī)模龐大、實時性強，系統(tǒng)中各功能模塊出現(xiàn)的

2、任何設(shè)計缺陷都有可能造成嚴(yán)重后果，如何實現(xiàn)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)及邏輯功能的正確、嚴(yán)謹(jǐn)描述，成為系統(tǒng)開發(fā)中的關(guān)鍵和研究的熱點。相比仿真和測試方法，具有嚴(yán)密數(shù)學(xué)邏輯的形式化方法不但可以實現(xiàn)對系統(tǒng)構(gòu)架和特征的嚴(yán)謹(jǐn)描述，而且可以嚴(yán)格地驗證系統(tǒng)特性，近年來已發(fā)展成為安全苛求系統(tǒng)建模和驗證的一種重要方法。
　　本文采用域方法和Timed RAISE(Timed Rigorous Approach to Industrial SoftwareEngin

3、eering,時間化的工業(yè)軟件工程的嚴(yán)格方法)對列控系統(tǒng)等級轉(zhuǎn)換功能模塊進行描述，并實現(xiàn)在系統(tǒng)信息交互正確性和實時性方面的驗證。主要研究內(nèi)容如下：
　　首先，通過分析對比國內(nèi)外已有列控系統(tǒng)等級轉(zhuǎn)換功能模塊的形式化建模研究，針對Timed RAISE在等級轉(zhuǎn)換場景研究中不夠深入的現(xiàn)狀，在收集系統(tǒng)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的基礎(chǔ)上，深刻分析了等級轉(zhuǎn)換場景中各設(shè)備信息交互處理的過程，研究得到了系統(tǒng)在固定點進行轉(zhuǎn)換的信息時序交互圖。
　　其次，以

4、信息交互圖為依據(jù)，劃分出系統(tǒng)執(zhí)行的各設(shè)備狀態(tài)，建立狀態(tài)遷移圖，在對司機和應(yīng)答器處理邏輯作以歸納的基礎(chǔ)上，得到該場景的功能狀態(tài)劃分。
　　隨后，采用五元組域模型為基礎(chǔ)，設(shè)計并建立了等級轉(zhuǎn)換場景下的系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，通過研究Timed RAISE語言規(guī)范，根據(jù)域模型各特征元素的形式化實現(xiàn)，完成了對整個等級轉(zhuǎn)換場景的形式化表達。
　　最后，使用公理形式表述系統(tǒng)設(shè)計約束，根據(jù)Timed RAISE推理規(guī)則并結(jié)合系統(tǒng)功能模塊的形式化描述，