基于時間自動機(jī)的列控中心軟件形式化建模與驗證.pdf

1、列車運行控制系統(tǒng)是我國高速鐵路的核心技術(shù)之一，目前我國高速鐵路均采用CTCS-3級列控系統(tǒng)作為統(tǒng)一技術(shù)平臺。CTCS-3級列控系統(tǒng)是一個安全性要求極高的系統(tǒng)，對其進(jìn)行功能及性能的安全性驗證和評估非常重要。采用計算機(jī)技術(shù)，在實驗室搭建CTCS-3級列控系統(tǒng)仿真平臺對其進(jìn)行輔助研究和預(yù)研驗證具有實際意義。列控中心(TCC)是CTCS的關(guān)鍵設(shè)備之一。在CTCS-2級列控系統(tǒng)的地面設(shè)備中，TCC作為核心安全設(shè)備，產(chǎn)生控車信息控制列車運行，是保證

2、列車安全運行的關(guān)鍵信號設(shè)備。作為CTCS-3后備系統(tǒng)，TCC是不可缺少的重要組成設(shè)備，其可靠性和實時性影響到整個高速鐵路的安全高效運行，保證TCC軟件的可靠性和實時性顯得尤為重要。
　　本文結(jié)合時間自動機(jī)理論，對TCC軟件進(jìn)行形式化語義描述，使用基于時間自動機(jī)理論的建模驗證工具對TCC軟件進(jìn)行建模，并驗證分析軟件特性，從而保證在軟件設(shè)計邏輯下，TCC可以高效準(zhǔn)確地生成控車信息。提出兩種適合于TCC軟件的建模方法，分別是基于時間自動

3、機(jī)的分層建模方法和采用UML與時間自動機(jī)相結(jié)合的建模方法。針對分層建模方法，以有源應(yīng)答器報文編制流程為例:首先根據(jù)流程的特點，對有源應(yīng)答器報文編制功能進(jìn)行分層設(shè)計;其次，經(jīng)過合理的抽象和假設(shè)，對分層設(shè)計建立成員時間自動機(jī);再次，通過設(shè)置通道和全局變量，在模型驗證工具中建立時間自動機(jī)網(wǎng)絡(luò);最后，在工具中模擬驗證模型的功能和性能。針對UML與時間自動機(jī)相結(jié)合的建模方法，以TCC的軌道電路編碼功能為例:首先進(jìn)行軟件設(shè)計的分類整理，根據(jù)軟件概要