基于XML和Prolog的列控数据建模与验证

摘要

列控数据作为列控系统的基础数据，是列控系统的重要组成部分，其正确性直接影响到列控系统的安全性。列控数据一旦发生错误，未能及时发现，极易导致列控系统运行异常，危及行车安全，造成经济损失和人员伤亡。随着铁路事业的发展，面对更加高效、更加安全的发展要求，列控数据安全问题备受关注。目前，各铁路部门和设备生产厂商，根据自身需求，定义自身数据格式，进行系统的开发设计，影响了数据共享和软件互通。同时，列控数据具有数据量大、数据之间关系紧密的特性，然而在列控数据的测量加工、数据配置和数据管理各阶段，由于缺少统一的数据格式，使得列控数据的整个生命周期中存在大量的数据转换工作，所以研究出一套简捷、高效、可验证性强的标准化描述方法已成为大势所趋。
　　目前我国列控数据的审核校验方式主要采用的是人工审核与集成测试。当遇到新建线路、线路优化、设计方案变更等问题时，上述列控数据的验证方法将面临着时间紧、任务重的严峻挑战。因此，寻找一种高效、正确的列控数据验证方法对整个列控系统具有非常重要的意义。
　　论文的研究内容主要包括以下几个方面:
　　(1)根据列控数据生命周期的各个环节，深入了解列控数据所有组成部分以及数据之间关联关系，提出了基于XML（Extensible Markup Language）的数据标准化格式，并针对列控数据设计了相应的XML结构。该格式以树状结构进行分层管理，以节点的形式构造数据关联关系，易于实现数据的设计、更新和维护，满足数据交互、共享与统一管理需求。
　　(2)在分析了列控数据的基础上，通过深入学习铁路各类技术文件，结合领域专业知识，分析提取出列控数据的值域规则与逻辑规则。再利用正则表达式提取匹配算法以及数据挖掘的Apriori算法，发现数据专属规则和关联规则，最终构建数据验证的规则库包含值域规则68条、逻辑规则42条、关联规则53条。
　　(3)针对列控数据验证问题，本文提出基于Prolog的列控数据验证方法。即利用Prolog语言构建数据验证的知识库模型，结合验证工具XSB，实现列控数据的自动化验证。方法主要分为两步:一是将需要验证的数据转化为事实;二是将规则库转化为知识，并利用上述算法完善知识库的自我学习能力。
　　(4)论文以郑西线、成昆贵州西段数据为学习基础，对武广线数据进行数据验证。结果表明，基于Prolog的列控数据验证方法具有其高效性和准确性。
　　(5)针对本文提出的方法以及软件需求分析，利用C＃进行软件设计，提供相应数据管理模块，为数据管理与验证提供技术支持，主要功能有数据转换、数据更新、站场图显示等。

目录

声明

致谢

摘要

1．1 研究背景和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 列控数据现状

1．2．2 数据验证方法综述

1．2．3 数据验证在铁路中的应用

1．3 论文主要工作及结构安排

1．4 本章小结

2．1 XML简介

2．1．1 XML文档结构

2．1．2 XML的约束技术

2．1．3 XlVIL的解析技术

2．2 Prolog理论基础

2．3 数据挖掘

2．3．1 数据挖掘流程

2．3．2 关联规则

2．4 本章小结

3 列控数据XML结构设计

3．1 列控数据XML整体结构

3．2 列控数据XML详细设计

3．3 本章小结

4 数据验证

4．1 列控数据验证方案

4．2 数据规则提取

4．2．1 值域规则

4．2．2 逻辑规则

4．2．3 关联规则

4．3 数据验证模型

4．3．1 数据事实

4．3．2 规则模型

4．4 实验分析与方法评估

4．5 本章小结

5 列控数据验证管理系统设计

5．1 列控数据验证管理系统简介

5．2 列控数据验证管理系统具体设计

5．3 本章小结

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

图索引

表索引

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

学位论文数据集