高速铁路列控中心软件安全性需求形式化建模

列控中心的安全性直接影响高速铁路的运行安全,为实现对其安全性需求更本质的形式化定义,提出1种基于安全行为模型的建模方法.根据其安全性需求的特征,安全行为模型定义安全因子以此描述系统状态、系统行为与系统风险之间的度量关系,采用安全约束规则对软件的安全约束行为、安全响应行为及安全失效行为进行描述.通过在我国高速铁路列控中心安全性测试与验证中的应用,说明了该方法的有效性.     

基于铁路部门风险决策的高速铁路票额优化分配

针对票额分配中客流需求不确定性问题,通过分析铁路部门的风险决策态度,引入随机变量α的乐观值定量描述铁路部门的风险决策态度。基于客流需求的不确定性及铁路部门风险决策,以铁路部门收益最大化为目标,构建不确定需求的高速铁路多列车票额分配随机机会约束规划模型,利用不确定性理论的相关知识将其转化为等价类的确定性线性整数规划模型,并利用Lingo 12.0优化软件对模型进行求解,得到列车票额分配方案。以京沪高铁列车为例验证了铁路部门风险决策态度对票额分配的影响。结果显示,所构建模型为不确定性需求下的高速铁路多列车票额分配提供了优化方法。     

基于精确需求定义方法的列车自动保护(ATP)软件开发

提出了一种基于精确需求定义的软件开发方法,在软件需求层面,采用易于开发人员理解的“伪代码”形式,精确定义每条功能需求,以此消除自然语言描述的模糊性.即在需求阶段就完整地定义出软件要包含的所有信息内容,并以“需求变量”的形式在规格书中表示出来.以iCC200型ATP(列车自动保护)软件为例,说明了该方法在安全苛求系统开发中的应用.实践表明,该方法能够避免使用自然语言描述需求的模糊性,减少项目后期的风险,也便于对产品的测试和验证工作.     

基于标签转移系统的二乘二取二系统的形式化验证研究

为了提高二乘二取二系统的安全应用特性,系统的安全相关逻辑在投入使用前必须进行验证。模型检验是验证系统安全属性的有效手段之一。提出基于转移标签系统模型验证系统安全属性的新方法。针对系统的安全需求,利用LTS对系统行为进行建模处理,最后使用LTSA软件对模型的安全属性进行分析和验证,与传统人工验证方法相比,LTS模型产生程序缺陷少64%,同时节省开发工作时间29%。结果表明:该方法有效地实现了对系统属性的安全验证,并对系统的安全设计和开发进行了改进。     

不确定需求情景下的一种城市物流中心选址方法

在不确定需求情景下,运用非线性规划方法,构建及实现了基于鲁棒性优化的城市物流中心选址模型.此模型不仅可以最小化期望值总费用,而且可以大大降低最坏情景的最大后悔值,减小投资的风险.并通过实例及数据分析验证其合理性和实用性,为未来城市物流中心的发展规划提供了一个可供选择的办法.     

编组站危险货物运输风险模糊综合评价

在分析编组站危险货物运输风险影响因素的基础上,提出编组站危险货物运输风险评价指标体系,应用基于层次分析的模糊评价方法,建立了编组站危险货物运输风险评价模型。最后通过实例验证了该方法切实可行,并提出降低编组站危险货物运输风险的建议。     

基于形式化方法的CBTC系统安全软件开发

提出了一套适用于城市轨道交通CBTC系统安全软件开发的形式化方法,包括软件需求形式化描述、软件形式化建模和软件设计形式化验证。以TRANAVI型CBTC系统区域控制器(ZC)通用应用软件为例,说明该套方法在安全苛求系统开发中的应用。实践证明:该方法可以有效避免传统开发方法中由于需求定义不精确、需求/设计不一致等造成的软件失效问题,对于提升安全软件开发质量,降低项目后期风险有很大帮助。     

高可扩展性的高铁列控系统软件架构设计研究

研究了一种高可扩展性的高速铁路列控系统软件架构设计模型;介绍了如何应用此模型快速实现对高铁列控系统软件功能和接口的扩展,以适应各类频繁变化的应用需求;同时,减少软件核心模块的变化,控制软件变更风险,保证软件的质量。     

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...     

基于场景分析的联锁系统安全需求识别过程研究

不同于计算机联锁系统传统软件需求的分析和描述方式,从一个全新的角度将计算机联锁系统的控制设备看做风险触发对象,提出基于场景分析识别联锁系统安全需求的方法,根据每个场景下潜在的危害,自顶向下按照控制设备的异常状态,分析对应的风险.系统危害在不断抽象精化的过程中,逐渐抽取出系统安全需求.针对识别的安全需求,使用数学符号语言...     

基于Prover的联锁软件形式化验证过程研究

计算机联锁系统是铁路信号控制系统的核心设备,是有着苛刻安全要求的复杂控制系统。本文采用Prover形式化开发工具对联锁软件安全需求进行形式化验证。通过模型检验的形式化验证方法,遍历系统输入变量的所有状态空间.验证联锁特定应用满足系统安全需求,确保系统的安全性得以正确实现。在保证系统安全性的基础上,以全状态空间查找反例的检验方法进一步提升产品的质量。     

基于IFC标准的地质模型数据存储研究

以建筑信息模型(BIM)技术为基础,对国际IFC标准体系结构和扩展方法进行深入研究分析,针对现有实体中缺少表示工程地质数据的现状,结合工程地质专业BIM技术应用需求,以工程地质为研究对象,分析基于三棱柱建模法的地质模型组成结构、地层划分、数据处理和建模过程,在IFC ADD2基础上定义地质数据存储所需的实体和属性,并开发SmartGeology地质软件平台,实现地质模型的创建、数据存储和实体验证等功能。通过软件平台中试验工程数据的验证,证明了基于IFC地质模型实体扩展方法的可行性,有利于地质模型数据的标准化,促进地质模型数据的交换。     

铁路计算机联锁系统安全关键软件的安全性能建模方法

针对现有建模方法不能同时满足铁路信号系统安全关键软件安全功能和安全性能建模的需求,在建模语言SyncCharts的状态和变迁中增加转移频数和失效后果严重度2个参数,提出频率风险SyncCharts建模方法。定义频率风险状态转移图,在此基础上给出频率风险SyncCharts的定义、约束条件和宏步规则;依据将频率风险SyncCharts结构转化为马尔可夫决策过程(MDP)结构的规则,给出将频率风险SyncCharts转化为MDP的算法;通过MDP的模型分析方法实现频率风险SyncCharts的模型分析。以铁路计算机联锁系统中信号请求子系统安全关键软件为例,采用频率风险SyncCharts建模方法和模型分析方法,建立该子系统的安全性能分析模型,分析该子系统的激活概率和风险等级2个安全性能指标,定量描述该子系统关键软件的安全性能。     

基于海量运维数据的铁路数据中心风险预测与防控系统研究与开发

基于海量运维数据的风险预测和风险防控是铁路数据中心实现智能运维的基础性工作。围绕铁路数据中心智能运维需求，研究智能分析方法，依托铁路数据服务平台的大数据存储和数据共享服务能力，使用平台提供的数据预处理及模型训练、模型部署等工具，建立容量趋势预测、基于日志分析的风险预测、运行异常预测、施工风险预测等不同运维场景风险预测模型，完成模型训练、调优和测试，最后将通过实验验证的模型进行发布和上线更新。建立基于海量运维数据的铁路数据中心风险预测与防控系统，可以通过运维经验积累来改进评估指标和预测模型，提高风险预测的准确性及风险处置的有效性，帮助运维人员快速聚焦主要问题，有利于保障铁路数据中心长期安全稳定运行，夯实铁路运输生产安全的基础。     

自动仿真测试平台在联锁车站软件测试中的应用研究

联锁车站软件是计算机联锁通用软件针对具体工程的特殊应用。采用自动仿真测试平台进行联锁车站软件测试,虽然较传统人工测试存在优越性,但同时也带来一定的应用风险。为此,采用功能FMECA方法识别自动仿真测试平台的高风险失效模式,并制定风险控制措施;以此为基础设计出一种应用自动仿真测试平台的联锁车站软件测试方案;最后对该方案采用过程FMECA方法进行验证。结果表明,该方案在满足既有测试需求的基础上,对仿真测试平台的相关风险均实现了有效控制,从而保证了联锁车站软件测试的质量。     

基于SCADE的测速定位系统模型设计

针对列车测速定位系统的精度和可靠性直接影响着列车运行安全和效率的问题，提出了基于SCADE的测速定位系统模型设计，介绍SCADE需求建模以及模型验证方法，分析了一种测速定位模型；在SCADE平台上建立了测速定位系统的模型，通过仿真与验证，证明模型完全满足测速定位的系统需求与安全性。     

高铁货物运输安全风险识别与计量

基于快速化货物运输中的安全风险因素,构建了基于马尔科夫链的高铁货运安全可靠度计量分析模型,定量分析基于服务供应链视角的高铁货运各环节的安全可靠度;同时,构建基于贝叶斯网络的高铁货运安全风险评价模型,借助Ge NIe软件和数学推理得出根节点的概率重要度,甄别影响高铁货运安全的关键指标与关键环节。最后,通过数值仿真验证了模型的有效性,研究结果表明:高铁货物运输安全可靠度与修复率的相关性较大,加强动车组风险识别和处理能力,可有效提升高铁货物运输安全可靠度;规范高铁货运作业、加强安全防范措施和应急水平是保障高铁货运安全的重要措施。     

SCADE在城市轨道交通ATP软件建模中的应用

列车自动防护(ATP)系统是基于通信列车控制(CBTC)系统的重要组成部分.车载ATP在列车运行过程中担负列车安全运行的重要任务,是与安全直接相关的系统,需要高的安全性和可靠性.为了满足车载ATP软件对安全的需求,提出了基于模型的软件开发方法对ATP进行建模.应用SCADE作为开发工具,建立了ATP系统部分功能的模型,说明了SCADE在ATP软件建模上的可行性.     

无人机倾斜摄影与BIM技术在牵引变电所选址中的应用

针对传统牵引变电所选址方法可靠性低的问题，提出一种将无人机倾斜摄影和BIM技术相结合的选址方法，利用倾斜摄影三维实景模型和BIM模型可视化的特性进行融合分析选址。首先，让无人机在外业现场执行特定的航拍飞行路线，从低空垂直正向和斜向多个角度拍摄现场地面环境图片；接着，在计算机倾斜摄影数据处理软件中生成密集点云、关联地表纹理、重构现场三维实景模型；然后，在三维地理信息分析软件中实现三维实景模型与牵引变电所BIM模型融合；最后，在集成的三维演示环境中直观地观察和分析牵引变电所与拟选所址三维空间的位置关系，提取拟选所址区域的风险点位，自动调取风险点位关联图片，为选址方案的最终确定提供更多维度的决策支持。在工程实例中进行了方案验证，在拟选所址区域共发现8处风险点位，利用三维实景模型测量风险物体尺寸，结合数百张关联的航拍图片辨识风险物体外观，在三维实景模型中精确规划所址方案，在满足功能需求的前提下尽量规避风险点，减少征拆工程、土建工程、外电工程的投资。结果表明，本文提出的方法相比传统人工现场判视方法，能从更多维度对现场进行记录和分析，选址结果可靠性和经济性更高。     

考虑货物异质性和模糊需求的高速铁路货运组织优化方法

组织实施高速铁路快运业务，是满足我国日益增长的高附加值、高时效性快运需求的有效方法。基于高速铁路快捷货运网络的“轴-辐”式特征，以及多品类货物集疏运需求的异质性和不确定性特点，研究高速铁路货运专列开行方案和配载方案的联合优化问题。提出异质货物协同运输策略，以总运营成本最小为优化目标，引入模糊集货需求下的机会约束和决策者风险偏好，构建高速铁路货运专列开行方案的混合非线性整数规划模型，设计基于并行改进变邻域搜索的启发式求解算法。以京沪高速铁路为例，对模型与算法进行验证和分析，结果表明：该优化方法能够有效提升高速铁路货运专列的装载率并降低运营成本，决策者风险偏好将直接影响优化方案。