基于时间自动机的CBI道岔转换时间建模与验证

针对CBTC计算机联锁安全性十分重要的问题，介绍时间自动机理论，分析CBTC计算机联锁系统的结构和与传统联锁系统的区别，以CBTC联锁系统的道岔转换功能为例，采用UPPAAL建立了道岔转换模型，分析模型的安全需求。表明了在联锁系统开发过程中采用基于时间自动机建模与验证的方法的可行性和有效性。     

基于UPPAAL的列车自动防护系统形式化建模与验证

本文分析列车自动防护(ATP)系统的结构和功能需求,建立系统的时间自动机模型,采用UPPAAL模型验证工具对模型的活性和安全性进行验证.结果表明,采用时间自动机对安全苛求实时系统进行建模与验证,可以有效地保证系统的可靠性和实时性.     

一种全覆盖的列控车载系统测试用例自动生成算法研究

列控车载系统是保证列车行车安全的重要装备,是典型的安全苛求系统。测试用例生成是测试车载系统功能的关键和基础。根据车载系统的特点,本文利用时间自动机建模工具UPPAAL,对车载系统模式转换的规范建立DRB-TE自动机网络模型,并指出车载系统模型的非确定性会导致模式转换测试用例不能达到全覆盖。针对该问题设计一种能够满足全状态、全变迁覆盖准则测试用例的生成算法,利用实时系统测试用例自动生成工具CoVer生成模式转换测试用例套,从而实现自动生成覆盖全部车载模式转换规范的测试用例,同时提高了测试用例的生成效率和重用性。     

基于HCSP的列控系统安全性建模与验证分析

高速铁路列车运行控制系统是保证列车安全、高效运行的核心设备，如何验证系统功能的正确性从而提高系统的安全性是至关重要的。引入了一种基于进程演算的方法—混合通信顺序进程（HCSP ，Hybrid Communication Sequential Process），利用该方法对列控系统进行了形式化描述，并针对典型的场景—注册与启动场景进行了HCSP建模，通过引入转换规则，进行了相应模型转换，应用模型检验工具UPPAAL进行了仿真和功能验证，验证结论表明了场景模型功能的正确性以及方法的可行性。     

基于LKJ软件测试用例自动生成的技术研究

为解决列车运行监控装置(LKJ)自动化测试中测试用例编辑和维护困难的问题,利用关键信息抽象和图形建模等方法对LKJ软件测试用例自动生成技术进行研究。通过对测试用例进行模块划分、参数设计和程序流程图方式建模,实现测试用例的批量生成。该技术已在LKJ-15S的自动化仿真测试系统中得到应用,经验证,可以提高测试用例编写效率并缩减约90%的冗余用例。     

基于MSC与UPPAAL的列控系统等级转换场景形式化验证

等级转换是C3级列控系统的重要场景,是列控系统兼容性的集中体现,转换的成功与否直接关系到列车的运行安全和行车效率。因此,有必要对设计规范中所描述的转换过程进行形式化建模和验证,以保障系统的安全性和实时性。为保证设计规范与所建模型的一致性,采取消息顺序图(MSC)与时间自动机相结合的方式,建立等级转换场景中C2级向C3级转换过程的MSC模型,并将其转换为时间自动机模型。应用UPPAAL对模型的安全性和受限活性进行仿真验证,结果表明设计规范中所描述的转换过程是安全可靠的,可以满足C3级列控系统的兼容性和安全性要求。     

基于时间自动机的自主化ATP等级转换功能建模与验证

自主化ATP(列车自动保护)系统在国产化ATP系统的基础上,增加了一些新的功能需求。针对自主化ATP系统安全关键功能的安全性和正确性保障的问题,以自主化ATP系统中典型的C2等级转换C3等级的等级转换功能为研究对象,采用时间自动机形式化地分析等级转换功能的安全性、活性和实时性。研究时间自动机的数学理论基础,分析自主化ATP系统等级转换功能的逻辑和与其他系统的数据交互;采用时间自动机建模方法,从ATP、RBC(无线闭塞中心)和应答器3个方面,建立C2等级转换C3等级的时间自动机模型;研究自主化ATP系统等级转换功能需要满足的安全性、活性和实时性要求,利用UPPAAL软件验证等级转换功能的系统性质。结果表明,自主化ATP系统C2等级转换C3等级功能满足期望的系统需求。     

利用时间自动机理论探讨客专RBC控车流程

基于时间自动机理论,在UPPAAL这种目前最先进的实时系统建模分析验证工具中,对RBC系统消息收发进行分析、建模及验证。最终对RBC系统控车消息收发流程的特性进行验证,对于保证RBC系统控车流程的安全性、减少系统开发周期及开发成本都有重要的实际意义。     

基于UPPAAL的列控系统临时限速建模与验证

临时限速系统是列控系统的重要组成部分,是符合"故障-安全"准则的安全苛求系统。文章基于临时限速技术规范和时间自动机理论,分析临时限速系统的组成结构,提取其功能和性能约束,利用UPPAAL工具对其信息交互行为进行建模仿真,验证该系统的实时性,为进一步完善临时限速系统的设计与开发提供参考。     

移动授权的形式化建模与验证

基于通信的列车运行控制系统(Communications-Based Train Control System,CBTC)相较于传统的基于轨道的列车运行控制系统,无论是从功能方面还是性能方面都有了很大的改进。在系统的研发过程中,对其进行建模和验证,能够发现系统设计的缺陷,进而保证系统的安全性和功能性。移动授权(Movement Authority,MA)是CBTC系统的核心功能,用来保证列车的安全运行间隔。通过对移动授权生成原理的研究,采用时间自动机和其自动验证工具UPPAAL对其进行建模以及验证,验证结果表明,搭建的移动授权模型能够达到规定的安全要求和功能要求。因此UPPAAL能够对复杂的实时系统进行仿真验证。     

基于UPPAAL的城市轨道交通CBTC区域控制子系统建模与验证

CBTC(Communication Based Train Control)系统可有效提高轨道交通的列车运营效率,降低系统建设和维护费用.在系统研发过程中需对系统进行建模、仿真和验证,发现系统设计缺陷,以保证系统的安全性.CBTC区域控制子系统是一实时控制系统,它要求控制时间的精确性和控制过程的准确性.本文通过分析城市轨道交通CBTC区域控制子系统的结构,给出满足该子系统安全性的功能和性能要求,并结合时间自动机理论方法提出包含列车、速度距离控制器、区域控制器和多车控制队列的时间自动机网络模型.同时,应用UPPAAL验证工具对CBTC区域控制子系统进行仿真建模,并验证该子系统功能和性能要求,从而保证了系统模型的安全性和受限活性.     

LKJ-15型列车运行监控系统功能测试平台的研究

LKJ-15系统在监控列车安全运行的同时,采集并记录与列车安全运行有关的状态信息,是保障铁路列车运行安全的关键装置。因此,如何验证LKJ-15系统功能符合铁道行业的标准要求,具有重要的意义。提出面向LKJ-15型列车运行监控系统的功能测试方法,开发系统功能测试平台,满足铁道行业的标准要求,可为列车运行管理自动化提供有效的数据支撑。     

基于时间自动机模型的安全计算机平台的形式化验证

众多工业控制领域要求计算机控制系统具有高可靠、高可用和高安全的运行基础,2乘2取2冗余结构的安全计算机平台是提高系统安全性、可靠性的一种重要解决方式。CBTC列控系统的安全计算机平台采用2乘2取2冗余结构,它是一个实时系统,控制过程需要考虑时间因素。本文分析CBTC系统安全计算机平台系统的组成结构,提取出系统的功能约束,采用基于时间自动机理论的建模验证工具UPPAAL建立系统的自动机网络模型,进行仿真分析,验证系统的功能性、实时性、安全性要求。     

基于UPPAAL的二乘二取二逻辑建模与仿真

二乘二取二冗余结构以其高安全性和高可靠性特点,被广泛应用于核电、航空航天和铁路等安全关键领域。为验证二乘二取二冗余结构的核心逻辑,保证其高安全性和高可靠性的要求,对二乘二取二逻辑进行建模与验证。基于时间自动机理论,以列控车载ATP子系统二乘二取二冗余逻辑为研究对象,在分析工作原理的基础上,利用UPPAAL工具建立二乘二取二冗余逻辑的时间自动机模型,分别验证二乘、二取冗余逻辑的基本安全属性。根据验证后的软件逻辑模型,实现冗余逻辑仿真。模型构建与程序仿真的结果表明:车载ATP二乘二取二冗余逻辑结构具有高安全性与高可靠性。     

基于SSM-HAZOP的自主化ATP等级转换功能建模与验证

针对高速铁路列控系统安全完整性等级要求高、安全功能需求验证难等问题,考虑列控系统安全需求建模具有层次性、并发性等特点,以自主化ATP等级转换功能为例,综合运用安全状态机(SSM)建模理论,以及危险与可操作性分析方法 (HAZOP),提出一种基于SSMHAZOP的建模与自动验证方法。首先建立等级转换功能的SSM模型,然后基于HAZOP方法提取安全属性,最后利用SCADE DV工具自动验证等级转换的安全需求。结果表明,该方法能够满足列控系统等级转换安全需求建模与验证的要求,可应用于自主化ATP的安全验证。     

客运专线CTCS-3级列控系统无线闭塞中心的建模与验证

本文分析客运专线CTCS-3级列控系统中无线闭塞中心(RBC)子系统软件的功能和性能约束,在此基础上采用时间自动机理论进行RBC子系统形式化语义描述,建立TER-QSR时间自动机网络模型,并应用UPPAAL验证工具对RBC子系统进行仿真分析,验证RBC的安全性(Safety)和受限活性(Bounded Liveness),同时进行RBC切换时间的优化。     

LKJ-15型列控系统基础数据智能仿真检验关键技术研究

为解决LKJ-15型列控系统基础数据正确性判定的难题,对LKJ-15基础数据比对、仿真、检验相关的功能、架构和部分关键技术进行分析,研发软硬件系统,并在LKJ数据管理工作中进行应用。应用证明,相应的软硬件系统满足初步的LKJ数据仿真检验需求。其中线路相似性分析方法能够快速鉴别不同的线路,提高系统效率;线路贯通检验方法可以应用到相关场景。     

CTCS-3级列控系统规范建模与验证

结合统一建模语言UML与符号模型检验SMV形式化方法,提出需求规范严格建模和验证方法。利用需求管理工具,保证了模型和规范的一致性和对规范的覆盖性,同时实现了规范验证结果对模型、转换规则和规范的跟踪。给出了CTCS-3级列控系统严格建模与验证的方法体系和流程,并以CTCS-3级列控系统需求规范中的模式转换部分为例,说明了规范的建模、验证和分析过程。     

城轨车辆牵引系统电磁干扰分析及优化

基于城轨车辆牵引系统工作接地和保护接地耦合影响,分析了系统电磁干扰机理;建立了系统干扰简化计算模型,该模型具有结构简单、物理意义明确、同时适用于时域和频域分析等特点,可用于预估系统高频干扰特性。通过对实际城轨牵引逆变系统等效建模,并对系统高频干扰电流进行计算,结合实测验证了理论模型的准确性;最后,提出一种简单、高效的系统电磁干扰优化方法,试验结果验证了抑制方法的有效性。     

基于虚拟样机的磁悬浮列车悬浮系统建模及仿真

为避免建立微分方程描述磁悬浮列车动力学问题的困难,利用ADAMS和Matlab软件建立了CMS-03型磁悬浮列车的虚拟样机模型,介绍了悬浮系统的建模方法和理由。所建的列车虚拟样机模型能顺利通过按照长沙试验线建立的轨道曲线,悬浮电流的变化也与试验测量结果一致,说明悬浮系统的建模方法是合理的。该模型为改进控制算法、验证列车动力学分析结果提供了一个良好的仿真平台。