模型驱动开发在安全苛求系统中的应用

主要探讨了安全苛求系统在新需求下,如何在提高软件功能安全性的同时保证软件的质量和可信性。首先分析了在典型领域内安全苛求系统开发的标准流程,然后提出了基于模型驱动开发(MDD)SCADE(安全苛求应用开发环境)工具的开发流程。目的是规范和指导领域内安全苛求系统中的MDD开发,最终可以实现降低软件开发成本、提高软件交付质量和确保软件安全性的目的。     

高速铁路自然灾害及异物侵限监测系统信息安全架构设计和研究

为提高高速铁路自然灾害与异物侵限监测系统（简称:灾害监测系统）安全,保障系统稳定运行,通过分析灾害系统监测面临的安全风险和安全需求,设计了灾害监测系统安全体系架构,结合具体模型和数据处理流程,重点从物理安全、网络安全、主机安全、应用安全和数据安全等不同方面对灾害监测系统软件的安全系统进行设计。应用结果表明,在不降低软件性能条件下,安全架构及设计方案对提高软件安全性有明显效果,可有效地提高灾害监测系统自身安全性。     

列车自动监控系统的安全显示技术研究

为提高列车自动监控系统人机界面的可靠性、安全性,提出一种基于安全显示的解决方案:在硬件、软件和信息等方面全面引入冗余机制。在分析安全显示需求的基础上,阐述了安全显示的关键实现技术:工作状态同步;屏幕视图截取与保存;循环冗余校验。     

城市轨道交通信号控制系统软件安全完整性自动化测试方法探讨

城市轨道交通信号控制系统在其安全性、可靠性、可用性和可维护性方面都有很高的要求,尤其针对软件安全完整性等级为4级(SIL4)的系统或子系统,在其测试方法和流程方面都有国际性的标准参考(如欧洲标准EN50128)。测试在遵从标准的前提下,其测试方法应用和测试实践经验也是有所不同的,介绍了软件安全完整性的概念以及标准要求的各种测试流程,并对实际操作方法加以分析,深入探讨了轨道交通信号控制系统软件安全完整性集成自动化测试平台的设计、应用方法和评估。     

法国铁路固定设备、机车车辆、信息处理软件运行安全性标准 NFF71-011

法国铁路固定设备、机车车辆、信息处理、软件运行安全标准是保证高速铁路正常运行的技术关键之一。本文系统地阐述了“软件安全性特性的确定”、“危险性的分级”、“软件或软件部分鉴定”、“在文件编制方面的一般限制以及安全性软件的实施”等部分对我国铁路TMIS工程的设计、实施和系统维护有现实意义,若能参照本标准,及早制订中国铁路的信息处理软件的安全标准,则会更进一步促进科研、生产的发展。     

基于在线一致性测试理论的CBTC车载ATO功能测试研究

自动列车驾驶系统(ATO)是CBTC系统的重要组成部分,验证测试其控制功能逻辑的正确性和安全性至关重要。介绍了ATO控制原理和功能,分析了CBTC中典型的两车追踪控制运行场景控制流程,得到了该场景下的列车运行安全需求。结合时间自动机理论,建立了包含列车动力学、车载ATO、ZC以及时钟控制器的两车追踪场景时间自动机网络模型,验证了模型中安全需求的正确性;基于一致性测试理论,定义了被测车载ATO软件与测试环境的可观测输入/输出接口,利用UPPAAL-TRON工具设计了被测车载ATO软件的一致性测试框架,并进行了一致性测试分析。在此基础上,采用变异测试,针对典型的车载ATO软件功能实现错误(错误的安全距离、静态限速、功能逻辑以及命令丢失等)进行了安全性验证。结论表明:该在线一致性测试方法能够及时发现车载ATO软件行为与规范模型的不一致,有效提升了车载ATO功能测试的检错能力。     

计算机联锁软件的黑盒测试过程分析与实现

结合计算机联锁系统的硬件和联锁软件的特征,介绍了软件的测试目的、步骤、黑盒测试中等价类划分法以及安全测试常用的故障树分析法。基于由测试软件、联锁软件和车站信号设备仿真系统组成的测试平台的联锁软件测试,在联锁软件黑盒测试覆盖率准则的基础上,举例介绍了用等价类划分法编写测试用例和用故障树分析法编写安全性测试用例以及测试流程,并用python伪代码实现了“进路正常选出”的测试用例。通过上面的方法来体现黑盒测试在计算机联锁软件逻辑运算功能的重要性。     

法国铁路固定设备、机车车辆、信息处理软件运行安全性标准 NFF71—011(续)

法国铁路固定设备、机车车辆、信息处理、软件运行安全标准是保证高速铁路正常运行的技术关键之一。本文是本刊第5卷第1期的继续,系统地阐述了“在文件编制方面的一般限制以及安全性软件的实施”等部分对我国铁路TMIS工程的设计、实施和系统维护有现实意义,若能参照本标准,及早制订中国铁路的信息处理软件的安全标准,则会更进一步促进科研、生产的发展。     

列车自动保护安全平台错误检测码及其运算规则的研究与设计

采用错误检测码是欧洲标准EN50128中保证软件安全的重要手段之一.通过对关键数据和校验字检测以满足软件的故障-安全要求,是轨道交通ATP(列车自动保护)安全平台不可或缺的部分.针对错误检测码在安全平台中的应用,依据软件安全完整性等级的要求,结合线路数据的数值特征,采用线性分组码的编码方式,设计了(32,14)错误检测码及其运算规则.利用错误检测码替代安全平台中关键信息的逻辑和数学运算,并对运算结果进行检错和纠错.测试结果表明,错误检测码能很好地满足安全平台实时性和安全性要求.     

保证TMIS安全运行的措施

TMIS是铁路运输生产自动化的综合体现,其安全性直接影响铁路运输的安全畅通.分别从系统硬件、软件等方面分析了影响TMIS安全性的主要因素,探讨了保证TMIS安全的技术措施.     

基于SCADE的安全软件开发方法研究

针对传统软件开发方式已经不能满足高安全性系统安全性、完整性的需求,本文提出了基于SCADE的安全软件开发方法,分析SCADE开发的原理、流程及应用方式,并以城市轨道交通列车运行控制系统的区域控制器ZC为例,基于SCADE对ZC列车管理功能进行建模和验证。通过实例分析,证明基于SCADE的软件开发方法,可以有效保障高安全性系统的安全性和完整性,为其提供了一种新的开发方式。     

一种安全关键软件系统的形式化开发模型

形式化方法的主要研究对象是计算机系统的设计和验证.近年来,形式化方法的研究扩展到计算机应用系统的各个领域,尤其是安全关键系统.论述了形式化方法对安全关键软件系统的作用,提出了一种安全关键软件系统的形式化开发模型(Safety Critical Software Model-SCSM),给出了模型的应用实例.     

基于SCADE的城轨联锁软件开发方法的研究

CBTC的计算机联锁(CBI)系统是一个复杂且安全性要求非常高的系统,若按照传统的方法进行开发,很难达到其所需要的安全性和可靠性.本文提出基于高安全性应用程序开发环境(SCADE)开发城轨联锁系统软件的方法,能有效解决上述问题.文章主要介绍基于SCADE开发CBI软件的流程,建模方法,形式化验证和代码自动生成的方法.     

计算机联锁软件基于测试的安全性评价基准研究

计算机联锁是一个典型的安全性苛求系统,它必须考虑许多防范致险因素造成影响的技术需求。同时,对可能引起不安全的各种软件缺陷应有效发现,并对软件的安全性给出公正准确和不引起争议的评价。系统的安全性测试是考察联锁软件安全性功能最周密的技术手段。在前期测试研究工作的基础上,本文系统地论述了基于测试的安全性评价基准问题。文章定义了某些新的概念,如不安全事项、防范致险元集合、扩充防范能力等。对安全性问题的不同分类基准作了形式化的描述。这些论述为进一步发展计算机联锁软件安全性测试及评价,改善计算机联锁质量管理提供了有用的理论依据。文章还对一些联锁软件测试实例进行了分析。     

基于虚拟样机技术的机车车辆结构疲劳寿命仿真

提出一种多体系统仿真和有限元分析相互结合进行虚拟样机疲劳寿命预测的方法.该法用于处理随机动载荷作用下转向架构架的疲劳设计.作用在复杂结构上的时变动载荷历程可以通过应用多体系统分析软件SIMPACK的多体仿真技术获得.在ANSYS中利用单位载荷作用下的准静态应力/应变分析技术计算结构危险节点应力及关键区域.模态分析技术用来获得结构固有频率和模态振型.基于危险应力状态(包括单轴,成比例和非比例多轴)、动载荷时间历程以及Palmigren-Miner损伤理论.最后利用FE-FATIGUE软件的安全强度因子分析法进行标准时域的结构疲劳寿命预测,其中包括应力应变的循环计数,损伤预测和最终寿命估计.     

新型地铁车辆动车动力学性能分析

针对一种新型地铁动车运用动力学软件Adams/Rail建立了该车的虚拟样机模型,并对其动力学性能进行分析,得出该车蛇行运动临界速度无论在新轮状态还是在车轮磨损状态都能满足设计和运行的要求,而且以67 km/h的速度通过小曲线半径曲线时具有很好的安全性能,直线运行平稳性良好.     

2取2乘2安全计算机平台的设计与实现

介绍一种应用于轨道交通等安全苛求系统的2取2乘2安全计算机平台,该平台基于COTS硬件和软件进行开发,采用分层结构设计的理念,对平台的同步原理、工作模式、故障诊断方式以及故障导向安全机制作深入探讨,对平台各组成部分的特点进行详细描述。考虑到生产、维护、测试的需要,对该安全计算机平台的测试台也进行了介绍。     

基于SCADE的计算机联锁软件开发研究

计算机联锁软件安全性要求高，功能不断扩展，其开发与维护面临的压力日益增大。文章研究高安全性应用程序开发环境（SCADE）及其支持的软件开发过程，依据计算机联锁系统相关技术规范定义的需求规约，尝试利用SCADE进行计算机联锁软件开发。研究实践表明，SCADE是一套较为实用的基于模型的软件工程开发工具，可支持V模型软件开发流程，能够帮助开发人员有效管控软件开发风险，为联锁软件的进一步开发提供参考。     

机车视频与LKJ数据联动分析软件设计研究

随着轨道交通行业对安全方面的要求越来越高,以及大数据,数据挖掘应用越来越广泛,地面人员了解并掌握分析机车基本运行情况越来越有必要。介绍了机车6A视频与LKJ运行数据联动播放器软件,该软件是用于离线状态下分析机车行车视频及运行数据信息的专业视频解析软件,该软件展示并分析了机车行驶状态,机车行驶监控数据,机车项点等信息,提供了可靠的数据证据保障,具有一定的安全指导意义。     

面向控制对象的计算机联锁系统停车器控制软件研究

在编组场设置停车器,可以提高调车作业效率,保证调车人员人身安全。此项研究是在计算机联锁系统的基础上开发停车器控制软件,包括软件需求分析和软件设计。在需求分析时,结合场景和图形对自动控制的需求进行分析;软件设计活动设计了基于面向对象的停车器模块,以及软件的总体架构。同时,通过对停车器模块进行建模,重点分析了停车器关联控制区段的算法,以及根据电源屏供电情况,停车器动作数量的算法。采用面向对象的设计方法不仅有助于软件模块化,同时减少对原有程序的影响,提高联锁软件的正确性和安全性。