基于UML的有色Petri網(wǎng)建模及其在CTCS-3中的應用.pdf

1、隨著鐵路的跨越式發(fā)展，列車運行速度的提高，司機按照地面信號機顯示駕駛列車運行這種傳統(tǒng)的控車方式已不能保證列車安全運行，因此必須裝備列車運行控制系統(tǒng)。但由于系統(tǒng)的復雜性，無法直接在原系統(tǒng)上進行各個部件的互聯(lián)互通測試、性能評價等工作，因此需要對列車運行控制系統(tǒng)的建模與仿真進行深入的研究，這對解決鐵路建設中的實際問題、提升我國在該領域的自主創(chuàng)新能力、掌握列車運行控制系統(tǒng)的關鍵技術等均具有重大意義。 本文選擇基于UML的有色Petri網(wǎng)

2、建模方法對CTCS-3的建模與仿真進行研究。UML作為一種通用的可視化建模語言，因為缺乏精確的語義描述，因此對系統(tǒng)的建模無法進行形式化的分析和驗證，而Petri網(wǎng)有一整套嚴格的理論分析方法和工具，可以從UML圖形直接轉(zhuǎn)換而來進行分析、驗證。論文在分析UML建模圖優(yōu)缺點的基礎上，選擇有色Petri網(wǎng)作為UML建模圖轉(zhuǎn)換的形式化規(guī)范，這樣避免了直接使用形式化方法對系統(tǒng)建模，降低了形式化方法的使用難度，提高了形式化方法的可擴展性，也彌補了UM

3、L缺少模型分析、驗證手段的不足。本文針對UML動態(tài)模型——順序圖和狀態(tài)圖，在已有基礎上研究了二者的有色Petri網(wǎng)建模方法。針對UML順序圖描述能力有限的問題，引入已有的擴展方法，使得順序圖的表達能力進一步增強，在此基礎上主要研究了順序圖交互作用片段轉(zhuǎn)換為有色Petri網(wǎng)模型的轉(zhuǎn)換方法。狀態(tài)圖能夠描述對象在其生命周期中在事件的驅(qū)動下狀態(tài)轉(zhuǎn)移的流程，改進了狀態(tài)圖轉(zhuǎn)換為有色Petri網(wǎng)模型的具體轉(zhuǎn)換規(guī)則、顏色集定義算法、狀態(tài)圖連接為對象有色

4、Petri網(wǎng)模型的模型連接算法。最后，化簡了UML順序圖和狀態(tài)圖的轉(zhuǎn)換模型。本文將兩種轉(zhuǎn)換方法用于CTCS-3中，設計了CTCS-3車載和無線閉塞中心通信順序圖，并依據(jù)轉(zhuǎn)換方法將其轉(zhuǎn)換為層次有色Petri網(wǎng)模型；設計了車載、GSM-R網(wǎng)絡和無線閉塞中心在列車正常運行情況下通信的狀態(tài)圖，并將其轉(zhuǎn)換為對象有色Petri網(wǎng)子網(wǎng)模型，根據(jù)對象問信息的交互，得出車載、GSM-R和無線閉塞中心的對象有色Petri網(wǎng)模型。論文通過CPN Tools對