基于防危技術(shù)的列控車載設(shè)備軟件安全研究.pdf

1、隨著中國鐵路事業(yè)的飛速發(fā)展，列車運(yùn)行速度不斷提高，發(fā)車間隔不斷縮短，鐵路列車運(yùn)行控制系統(tǒng)在保證列車安全、提高運(yùn)行效率、滿足旅客運(yùn)輸?shù)臏?zhǔn)點(diǎn)率和舒適度等方面起著至關(guān)重要的作用。尤其是其中的列控車載設(shè)備，直接保障著列車的運(yùn)行安全，其安全性和可靠性得到了人們越來越多的關(guān)注。 然而隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用的不斷深入，軟件實(shí)現(xiàn)的功能不斷增加，軟件規(guī)模不斷擴(kuò)大，使得軟件測試和驗(yàn)證越來越困難，軟件錯(cuò)誤以及缺陷已經(jīng)成為導(dǎo)致系統(tǒng)失效的主要原因。本文研究的

2、防危技術(shù)就是在這樣的背景下產(chǎn)生的，它是在承認(rèn)軟件存在錯(cuò)誤和缺陷的前提下，通過驗(yàn)證應(yīng)用軟件命令，防止其對安全關(guān)鍵設(shè)備下達(dá)危險(xiǎn)指令來保證系統(tǒng)安全。 首先本文分析了防危性和可靠性的區(qū)別與聯(lián)系，并研究了防危技術(shù)的理論和方法，分別研究了防危核和防危殼技術(shù)，通過比較認(rèn)為防危核更適合于車載設(shè)備的應(yīng)用，同時(shí)引入防危殼實(shí)時(shí)的理念，以增強(qiáng)防危核對于設(shè)備命令的時(shí)間約束。然后從防危核的安全性、透明性、隔離性、通用性以及防危核自身安全等方面進(jìn)行了研究，分

3、別提出了防危核的多層反射機(jī)制、防危策略分離等概念。 接著本文以VxWorks操作系統(tǒng)為例，深入分析了VxWorks的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其對I/O的控制與管理，然后在應(yīng)用軟件和系統(tǒng)軟件之間加入防危核，根據(jù)防危核在車載設(shè)備中的應(yīng)用需求，對防危核的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)，將其分為防危代理、防危驗(yàn)證、防危監(jiān)視、防危記錄四個(gè)主要模塊。 在防危核的防危驗(yàn)證中，防危策略的生成是重點(diǎn)內(nèi)容。本文以車載設(shè)備的車門防護(hù)、模式轉(zhuǎn)換、列車制動防護(hù)等幾個(gè)列車的