列车运行控制系统领域建模语言的构建方法

摘要

列车运行控制系统（简称列控系统）主要负责控制列车运行的间隔和速度，保证列车安全、高效地运行。一旦列控系统的安全性出现问题，将有可能造成行车中断，甚至是车毁人亡的严重后果。列控系统需求规范作为列控系统开发的起点和基础，其中的任何缺陷都有可能对列控系统功能的实现带来风险。对列控系统需求规范进行建模和分析，消除自然语言写就的系统需求规范中可能存在的表意模糊和逻辑缺陷，对于保障列控系统的安全具有重要作用。当前系统需求规范的建模主要采用通用建模方法，其建模过程并不规范，建立的模型容易产生与规范不一致的结果。另外，使用通用建模语言进行建模，模型的一致性和可重用性较低，无法实现模型资源的共享，导致大量的重复性工作。
　　为了解决模型与规范以及模型之间的不一致性问题，增加模型的可重用性，加强模型自动化管理，提高建模的效率，本文基于领域建模思想提出面向列控系统领域的建模语言并建立列控系统领域模型库，主要内容包括:
　　1.在阅读、理解大量文献研究的基础上，对国内外领域建模方法的研究情况进行综述，分析比较了领域建模语言不同实现方式的优缺点并讨论列控系统领域建模方法的研究方向。
　　2.对列控系统的组成及原理进行剖析，定义了列控系统领域建模所需的模型元素。其中，详细描述了各个模型元素的性质、关系及其相关规则。进一步，利用故障树分析的方式，对各模型元素所涉及的安全相关属性进行分析整理。
　　3.使用元建模语言GOPPRR对列控系统领域建模语言中所涉及建模元素以“对象”、“性质”、“关系”、“角色”、“端口”及“图”的方式进行定义。在此基础上进一步设计能够体现建模元素特征的特定图形表达符号，从而完成对列控系统领域建模语言语法的定义。
　　4.对领域建模元素的规则进行分类，形成事件约束、值约束、性质关系约束以及元素实例依赖四种规则，并且用预定义规则和基于生成器的规则两种方法对这些规则进行描述，完成列控系统领域建模语言的语义的定义，最终形成了一个可用的列控系统领域模型库。
　　5.将本文提出的列控系统领域建模语言应用于列控系统无线闭塞中心交接场景的建模，将所建模型与以往的UML模型进行比较，证明了本文所提列控系统领域建模语言在模型一致性、模型可重用性以及模型管理等方面的优势。

目录

声明

致谢

摘要

1 引言

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 论文主要内容及组织结构

1．4 本章小结

2 背景知识

2．1 系统需求规范

2．2 领域建模语言及工具

2．3 语言元模型

2．4 本章小结

3 列控系统领域知识分析

3．1 列控系统原理及结构

3．2 列控系统领域建模元素提取

3．2．1 车载设备

3．2．2 地面设备

3．2．3 其他设备

3．3 列控系统安全相关属性提取

3．4 本章小结

4 列控系统领域建模语言语法语义定义

4．1 抽象语法定义

4．1．1 对象

4．1．2 性质

4．1．3 关系

4．1．4 角色

4．1．5 端口

4．1．6 图

4．2 具体语法定义

4．3 静态语义定义

4．3．1 预定义规则

4．3．2 基于生成器的规则

4．4 本章小结

5 案例分析——RBC交接场景建模和分析

5．1 案例介绍

5．2 RBC交接场景建模

5．3 模型分析和比较

5．4 本章小结

6 结论和展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

图索引

表索引

作者简历

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