基于域+Timed RAISE的列控系統等級轉換場景建模與驗證.pdf

1、等級轉換是CTCS(Chinese Train Control System,中國列車運行控制系統)主要場景之一，其功能能否精確、實時完成直接關系到列車運行效率及人民生命財產安全。隨著自動化與智能控制技術的不斷提高，鐵路列控系統在不斷更替，我國現有鐵路線路主要有CTCS-2級和CTCS-3級兩種，實現不同線路區(qū)段條件下的等級轉換是列控系統開發(fā)中應對當前現狀的關鍵課題之一。然而，列控系統結構復雜、規(guī)模龐大、實時性強，系統中各功能模塊出現的

2、任何設計缺陷都有可能造成嚴重后果，如何實現系統體系結構及邏輯功能的正確、嚴謹描述，成為系統開發(fā)中的關鍵和研究的熱點。相比仿真和測試方法，具有嚴密數學邏輯的形式化方法不但可以實現對系統構架和特征的嚴謹描述，而且可以嚴格地驗證系統特性，近年來已發(fā)展成為安全苛求系統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)軟件工程的嚴格方法)對列控系統等級轉換功能模塊進行描述，并實現在系統信息交互正確性和實時性方面的驗證。主要研究內容如下：
　　首先，通過分析對比國內外已有列控系統等級轉換功能模塊的形式化建模研究，針對Timed RAISE在等級轉換場景研究中不夠深入的現狀，在收集系統設計標準規(guī)范的基礎上，深刻分析了等級轉換場景中各設備信息交互處理的過程，研究得到了系統在固定點進行轉換的信息時序交互圖。
　　其次，以

4、信息交互圖為依據，劃分出系統執(zhí)行的各設備狀態(tài)，建立狀態(tài)遷移圖，在對司機和應答器處理邏輯作以歸納的基礎上，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，設計并建立了等級轉換場景下的系統體系結構，通過研究Timed RAISE語言規(guī)范，根據域模型各特征元素的形式化實現，完成了對整個等級轉換場景的形式化表達。
　　最后，使用公理形式表述系統設計約束，根據Timed RAISE推理規(guī)則并結合系統功能模塊的形式化描述，