基于UPPAAL的聯(lián)鎖進路控制流程建模與驗證.pdf

1、信號系統(tǒng)是城市軌道交通的主要技術裝備，它擔負著指揮列車運行、保證行車安全、提高運輸效率的重要任務。計算機聯(lián)鎖（CI）又是城市軌道交通信號系統(tǒng)的重要組成部分，它實現(xiàn)信號、道岔與進路的制約關系，從而保證了行車的安全。城市軌道交通的計算機聯(lián)鎖把聯(lián)鎖關系和ATP功能結合起來，不僅邏輯復雜，而且還增加了許多特殊的功能，對安全性、可靠性和實時性都提出了更高的要求。并且隨著計算機技術的在信號系統(tǒng)的應用，傳統(tǒng)的設計、分析和測試方法已經(jīng)無法滿足計算機聯(lián)鎖

2、的安全需求。為此我們采用形式化的方法對聯(lián)鎖軟件進行安全性設計和驗證，以此來保證系統(tǒng)設計開發(fā)的正確性和安全性。 論文以城市軌道交通計算機聯(lián)鎖軟件的核心——進路控制過程為研究重點，根據(jù)安全苛求系統(tǒng)的設計要求，提出了聯(lián)鎖軟件設計的“V”型框架。論文基于該框架提出的需求分析、系統(tǒng)設計、形式化建模、形式化需求分析和驗證的總體思路展開研究。 本文首先介紹了聯(lián)鎖軟件的基本結構和原理，分析了聯(lián)鎖軟件的功能需求和性能需求，在此基礎上重點分

3、析了聯(lián)鎖的進路控制流程，從進路的建立到解鎖對進路控制的各個模塊和消息處理流程進行了分析和設計。 本文提出了基于時間自動機對進路控制流程進行建模。首先根據(jù)進路控制流程的各個功能模塊分別建立子自動機，對于進路控制中的消息處理單獨建立時間自動機模型。最后利用UPPAAL工具建立系統(tǒng)的時間自動機網(wǎng)絡。基于時間自動機的形式化建模，利用有向圖形象地描述系統(tǒng)的邏輯行為，通過加入時間約束集描述系統(tǒng)的實時性，從而避免了聯(lián)鎖軟件設計中的不一致、模糊