計算機聯(lián)鎖安全關(guān)鍵軟件可靠性設(shè)計.pdf

1、隨著3C技術(shù)(計算機技術(shù)、通信技術(shù)、控制技術(shù))的不斷發(fā)展和計算機聯(lián)鎖技術(shù)的成熟，鐵路行業(yè)越來越多地使用計算機聯(lián)鎖來替代電氣集中控制。鐵路運輸涉及到人身安全和財產(chǎn)損失，對安全性和可靠性的要求十分高，這就對計算機聯(lián)鎖的安全性和可靠性提出了很高的要求，計算機聯(lián)鎖軟件一旦失效將會造成重大的生命財產(chǎn)損失。如何提高計算機聯(lián)鎖軟件的安全性和可靠性，成為了計算機聯(lián)鎖設(shè)計者們不斷思考和研究的課題。
　　為了提高計算機聯(lián)鎖軟件的安全性和可靠性，開發(fā)者

2、們必須在軟件開發(fā)的前期對軟件的可靠性進行分析和驗證。通常在軟件開發(fā)前期，對軟件進行建模，并對模型進行驗證。常用的建模方式有結(jié)構(gòu)化建模、形式化建模、面向?qū)ο蟮慕?、UML建模等，各個建模方法各有其優(yōu)缺點，本論文主要采用形式化建模方法。對于結(jié)構(gòu)化方法等利用自然語言對軟件建立的模型，由于自然語言可能存在的二義性，容易使開發(fā)者的理解出現(xiàn)偏差，會給軟件的后期開發(fā)帶來嚴重的問題。而形式化方法是用數(shù)學語言來描述模型，具有結(jié)構(gòu)嚴謹、無二義性等優(yōu)點，便于

3、實現(xiàn)設(shè)計，同時也可以提高軟件的可靠性。
　　petri網(wǎng)是一種常用形式化建模方法，具有直觀易懂的優(yōu)點。通過對軟件需求和規(guī)則的分析之后，用petri網(wǎng)建立它的數(shù)學模型，并用petri網(wǎng)獨有的驗證方法對其分析驗證，為開發(fā)人員及時發(fā)現(xiàn)軟件的缺陷提供了極大的幫助。本論文采用CPN(有色petri網(wǎng))對計算機聯(lián)鎖軟件進行建模和分析。CPN可以對模擬量系統(tǒng)和離散量系統(tǒng)建模，有色 petri網(wǎng)給不同屬性的托肯染上不同的顏色，在有色 petri網(wǎng)

4、中用一種染色的托肯來代表一種行為特征。它的顏色集可以是離散值或者連續(xù)值。對建立的模型可以用 CPN專門的仿真工具CPN TOOLS進行仿真，以此來分析所建模型是否存在死鎖等性質(zhì)。
　　本論文首先介紹了計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能，以及計算機聯(lián)鎖軟件可靠性的設(shè)計要求，提出了用形式化方法對計算機聯(lián)鎖軟件進行建模的優(yōu)越性。然后介紹了形式化建模語言petri網(wǎng)的定義和建模方法。接著采用CPN對計算機聯(lián)鎖軟件中的主要設(shè)備道岔、軌道區(qū)段、信號機