基于模型的CBTC区域控制系统安全软件开发

传统的软件开发方法不能满足基于通信的列车控制(CBTC)区域控制系统(ZC)的开发需求.结合北京地铁亦庄线研究项目,介绍一种基于模型的系统开发方法,给出ZC系统的软件容错结构,阐述该系统的移动授权和列车管理功能建模方法,并从模型覆盖率分析和形式化验证两方面深入分析系统安全性保障措施.ZC系统的研究项目表明,基于模型的开...     

基于结构化方法的CBTC系统需求分析

CBTC系统是一个复杂的软件系统,需求分析是CBTC系统开发中的一个关键环节,由于CBTC系统总体软件规模和复杂性很高,传统的手工作坊式方法很难胜任。结构化分析方法能够很好的适应复杂软件系统的开发,按照"自顶向下逐层分解"的方式,可以有效应对复杂CBTC系统的需求分析。     

基于通信顺序进程与B方法的CBTC计算机联锁系统的形式化建模与验证

针对CBTC联锁系统的复杂性,提出一种基于通信顺序进程(CSP)与B方法集成的形式化方法,即在通信顺序进程的通信事件与B方法抽象机的操作之间建立起一对一的映射关系,实现通信事件通过控制抽象机的操作、进而影响抽象机状态的目标,从而实现通信顺序进程和B方法之间的同步。以1个实际站场为例,采用B方法对具有复杂状态空间的CBTC联锁系统的逻辑状态运算建立抽象机,采用通信顺序进程对CBTC联锁系统与外部系统的并发交互行为建立进程,并通过映射关系使CBTC联锁系统的抽象机与外部交互行为进程同步,由此建立基于通信顺序进程与B方法的CBTC联锁系统的形式化模型。采用ProB工具对建立的CBTC联锁系统模型的安全性、无死锁性进行验证。发现并修改模型中的不一致、不完全、歧义等错误,从而验证了CBTC联锁系统的安全性和无死锁性,保证了系统的最终实现。     

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.     

CBTC软件仿真辅助开发系统的研究与实现

软件仿真系统的开发,对于CBTC系统的研制具有重要意义.描述了CBTC仿真系统的构建方法和功能,并着重分析了如何在实验室中采用软件工具对现场设备进行仿真.为辅助开发新型CBTC列车控制系统探索了有益方法.     

地铁车站控制台模拟系统架构方案及关键技术

为提高地铁行车值班员综合业务水平,基于CBTC系统,研究开发一套适用于行车值班员培训考试的地铁车站控制台模拟系统。从客户和功能2方面分析地铁车站控制台模拟系统需求。从硬件和软件2方面提出地铁车站控制台模拟系统架构方案。从模块化架构设计、列车运行仿真、计算机模拟仿真、典型故障体系构建4方面,阐述实现地铁车站控制台模拟系统的关键技术。     

基于通信的列车控制(CBTC)系统中轨旁控制子系统一体化研究

分析了国内外CBTC(基于通信的列车控制)系统的结构特点.针对典型CBTC系统存在的问题,着重分析了CBI(计算机联锁)和ZC(区域控制器)均采用同一硬件和同一软件的轨旁控制子系统一体化方案,给出了该方案下轨旁控制子系统为列车计算行车许可的方法.最后对一体化的CBTC系统与典型CBTC系统下开放信号机、关闭信号机、人工...     

基于通信的列车控制系统数据采集与解析软件的设计与实现

开发了针对CBTC(基于通信的列车控制)系统局域网内数据抓包、解析及存储的软件系统。介绍了数据抓包、应用层数据解析、数据存储方案等关键功能的设计方法及流程。该软件采用多线程互斥锁技术实现了局域网内的数据抓包,应用XML配置文件进行应用层数据解包。详细阐述了针对CBTC系统接口协议的XML配置文件的结构;设计了基于双缓存区的数据库存储方案。该软件具有扩展性好、开发效率高、通用性强等特点,总体性能满足CBTC系统的要求。     

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。     

车载信号系统软件开发用半实物仿真平台

基于无线通信的列车控制(CBTC)系统与传统的基于轨道电路的信号系统在原理上不相同,其车载计算机的在线动态调试不能仅依赖于地面轨旁设备安装完毕后再在线路上进行硬件调试和软件修改.建立一套可模拟车辆运行条件的半实物仿真平台,在实验室环境下先期对车载计算机进行硬件调试以及软件的设计、验证和测试是非常必要的.介绍了CBTC系...     

城市轨道交通CBTC系统互联互通测试平台的设计与实现

针对不同厂商研制的CBTC(基于通信的列车控制)系统,如何验证其是否符合互联互通规范要求,已成为产品在工程上应用推广的瓶颈。定义了互联互通型CBTC系统架构,分析了CBTC系统互联互通的测试需求,提出了CBTC系统互联互通测试验证平台的技术要求。在此基础上,设计并实现了互联互通型CBTC系统测试验证平台。实际应用表明,该平台可对互联互通型CBTC系统及所包含的子系统进行全面的功能、性能和接口测试,解决了CBTC系统互联互通验证的技术难点。     

基于大数据计算模型的CBTC软件智能测试系统技术研究

为解决国产基于通信的列车控制(CBTC,Communication Based Train Control)系统软件测试质量不高和效率低等问题,设计了基于大数据计算模型的CBTC软件智能测试系统。该系统构建一种多元线性回归软件度量模型,制定合理的软件度量标准,对软件质量进行评估,在此基础上,提出高效的基于Hadoop开源框架的分布式度量方法,用以解决大数据计算任务,并提出一种智能软件测试系统整体解决方案,实现软件测试的智能化运行。通过实验分析,该系统能够合理生成软件度量模型,对测试任务进行分布式并行处理,减少测试人员重复性劳动,提高测试人员的工作质量与效率。     

基于通信的列车运行控制系统测试研究

针对城市轨道交通基于通信的列车运行控制(CBTC,Communication Based Train Control)系统互联互通测试规范的要求,研究CBTC系统的测试方法。文章介绍了CBTC系统测试平台、测试流程和测试案例的开发,并以CBTC系统运行过程中的区域控制器(ZC,Zone Controller)移交场景为例,以车载控制设备(VOBC,Vehicle On Board Controller)为被测对象,提取测试需求,编写测试案例。测试系统从外围设备模拟系统中获得设备的状态信息,与脚本中预期的反馈结果进行比对。测试结果验证了CBTC系统测试方法的可用性。     

CBTC系统仿真测试平台设计

本文介绍一种基于通信的列车控制系统(CBTC)的仿真测试方法,并将其应用于CBTC系统仿真测试平台.从平台的系统结构、模型建立等方面对平台系统进行了分析,就其中的建模方法和系统仿真的软件实现等进行研究.搭建了功能完善的CBTC系统仿真测试平台,在CBTC仿真测试过程中发挥了重要作用.     

基于通信的城市轨道交通列车运行控制系统国内外技术规范对比

我国参考IEEE 1474系列基于通信的城市轨道交通列车运行控制系统(CBTC)技术规范,起草并发布了适合我国国情的CBTC规范,即《城市轨道交通CBTC信号系统行业技术规范—需求规范》(暂行版)。文章从不同的规范架构、系统需求、功能需求等几方面,比较两者的联系与区别,为我国CBTC系统的设计与研发提供参考。     

CBTC仿真与培训系统的研究与实现

描述了CBTC仿真与培训系统的研发背景与功能需求,提出设计实现方案。该方案可以通过对列车运动模型和列车模式控制的闭环控制,实现对不同厂商CBTC系统的接口兼容。     

基于模型的软件需求验证方法研究与应用

需求验证是软件需求阶段的一个重要环节,验证不充分的需求给软件安全稳定运行带来较大的风险。从形式化需求验证的基本原理和可操作性出发,提出一个基于模型的软件需求验证方法及应用方案。结合具体应用实例,分析如何应用该模型来指导需求验证过程。理论和实践分析表明:基于模型的软件需求验证方法能够有效提升需求验证工作的质量,降低项目需求风险。     

CBTC系统测试平台进入全面调试阶段

为进一步开展城轨领域检验检测业务,中铁检验认证中心城轨事业部开发了城市轨道交通CBTC通用测试平台。该平台主要特点如下。（1）采用仿真测试技术：测试平台实现不依赖实物,而通过仿真的形式虚拟完整的城市轨道交通CBTC系统及其接口设备。     

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。     

一种基于预测和提前认证的机车越区切换方案

基于通信技术的列车控制CBTC(Communication-Based Train Control)系统是城市轨道交通信号系统的主流发展方向。WLAN自身所拥有的优势使其在CBTC系统中得到应用,其中存在的安全问题也成为研究热点。本文在对应用于CBTC系统中的无线局域网络链路层的越区切换具体过程进行深入研究的基础上,将一种基于混合Markov预测模型的WLAN越区切换机制应用于CBTC系统中,并用NS2仿真软件对该方案进行仿真,与一般硬切换过程相比较表明,该方案缩短了时间延迟,保证了列车在高速运行的情况下车地通信的实时性,并且在一定程度上减少了整个CBTC的工程造价。