基于列控系統(tǒng)的擴展UML模型設(shè)計及故障樹求解算法.pdf

1、安全苛求系統(tǒng)對組成系統(tǒng)的軟件和硬件安全級別要求很高，其出現(xiàn)故障后可能會導致重大的生命、財產(chǎn)損失。為了避免人員傷亡、降低經(jīng)濟損失，安全苛求系統(tǒng)在設(shè)計和研發(fā)過程中必須慎之又慎。安全苛求系統(tǒng)通常采用冗余配置來增強系統(tǒng)的可靠性，但是冗余結(jié)構(gòu)同時也使得安全苛求系統(tǒng)的復雜度增大，為安全苛求系統(tǒng)的安全分析帶來了巨大的挑戰(zhàn)。
　　本文的目的是實現(xiàn)擴展UML模型到動態(tài)故障樹的轉(zhuǎn)換自動化。當自動轉(zhuǎn)換完畢之后，生成的動態(tài)故障樹是對模型進行安全分析的依據(jù)

2、。本文所取得的研究成果包括:
　　1.提出一種與故障樹生成相關(guān)的系統(tǒng)UML模型擴展方法
　　本文首先選用在工程實踐中開發(fā)和設(shè)計人員更傾向于使用的UML方法來進行建模及設(shè)計，針對標準UML方法對系統(tǒng)安全方面的描述缺陷，設(shè)計一種UML建模和擴展方法，使用了構(gòu)造型來擴展UML對系統(tǒng)冗余結(jié)構(gòu)的描述并提供一個語義對照表，用來確定模型中的元素、關(guān)聯(lián)和構(gòu)造型語義以及相對應的故障樹實現(xiàn)方法，成功的將安全分析有關(guān)信息嵌入到系統(tǒng)模型中去。該方法

3、便于設(shè)計人員進行基于模型的開發(fā)及分析，為其提供了極大的自由度和靈活性。
　　2.提出一種基于擴展UML模型的動態(tài)故障樹自動生成算法
　　本文使用IBM公司的Rational Software Architect建模工具來建立UML模型，并創(chuàng)新性的通過對IBM模型文件EMX進行解析，實現(xiàn)RSA建模工具與故障樹生成軟件之間的數(shù)據(jù)通信。在深入分析UML模型的文本文檔語義特征之后，結(jié)合UML模型與故障樹在描述系統(tǒng)因果影響關(guān)系方面的相

4、似性和安全苛求系統(tǒng)的冗余特征提出一套模仿傳統(tǒng)的人工生成故障樹分析過程的UML模型自動生成故障樹的算法。并將上述研究成果落實到軟件實現(xiàn)層面，完成分析工具的開發(fā)工作。
　　3.采用列控車載ATP系統(tǒng)進行了應用驗證
　　以CTCS-3列車運行控制系統(tǒng)車載ATP為研究對象，進行UML自動生成故障樹算法的應用。并與人工構(gòu)建的動態(tài)故障樹進行了對比，結(jié)果證明本文提出的方法明顯優(yōu)于人工建樹方法，而且更有效率、正確性更高。
　　本文對安