基于UML的轨道交通信号系统安全标准符合性论证方法研究

摘要

信号系统是保证轨道交通系统安全运行的关键设备，为保证系统的安全水平，在其投入使用前必须进行安全评估。安全评估的依据主要来源于安全标准，而目前我国轨道交通信号系统安全评估所依据的主要是欧洲铁路行业安全标准体系。由于我国铁路的发展，这些安全标准在应用过程中存在对核心安全概念解读的差异性，导致实施重点停留在符合性证据材料的堆砌，从而影响到我国轨道交通信号系统安全评估的有效性和可信性。
　　本论文借鉴国内外轨道交通领域、航空和汽车领域对安全标准符合性论证方法的研究，基于国际铁路安全标准对信号系统安全评估的要求和建议，首先提出了一套安全标准元模型;其次，利用统一建模语言(UML)及扩展机制实现了基于UML规范环境的安全标准建模方法。在此基础上，引入了概念建模方法从轨道交通行业安全标准中提取安全证据;最后，利用对象约束语言（OCL）设计了安全标准模型中安全概念间的约束关系，实现了证据间的关联。论文以北京昌平线基于通信的列车运行控制系（CBTC）的安全评估工程为例，建立了安全证明文件规范模型，并验证了本文所提出的建模方法。
　　本论文的创新点主要包括以下几点:
　　(1)提出了一种基于概念建模的安全标准概念提取方法，并基于轨道交通IEC62425建立了安全概念模型。
　　(2)提出了一种安全标准元模型设计方案，并在RSA建模环境中，使用UML不同视图和UML扩展机制，将元模型实例化为IEC62425安全标准模型。
　　(3)基于对象约束语言OCL描述了安全标准模型中安全概念间的约束关系，保证基于安全标准获取安全证据材料的一致性和完整性。

目录

声明

致谢

摘要

1 引言

1．1 研究背景和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 行业标准建模方法研究现状

1．2．2 概念建模方法研究现状

1．2．3 我国轨道交通安全标准建模研究现状

1．3 论文的主要内容及篇章结构

1．4 本章小结

2 标准建模的基本原理

2．1 概念模型

2．1．1 概念建模的过程

2．1．2 Snowball建模方法

2．2 整体建模使用的技术

2．2．1 统一建模语言UML

2．2．2 UML扩展机制

2．2．3 对象约束语言OCL

2．3 参考模型架构

2．3．1 OPENCOSS模型架构

2．3．2 CCL元模型

2．4 本章小结

3 安全标准模型的设计

3．1 标准概念模型的建立

3．1．1 概念建模方法

3．1．2 概念建模定制的规则

3．1．3 基于IEC62425概念模型的建立

3．2 模型架构设计

3．2．1 整体模型架构设计

3．2．2 0层元模型设计

3．3 模型扩展设计

3．3．1 模型扩展方案

3．3．2 模型扩展环境

3．3．3 模型扩展方法

3．4 本章小结

4 基于IEC62425安全标准模型的建立

4．1 标准IEC62425

4．2 建模采用的UML视图

4．2．1 UML用例图

4．2．2 UML类图

4．2．3 UML活动图

4．3 基于IEC62425各类模型的建立

4．3．1 标准建模整体路线

4．3．2 论证模型的建立

4．3．3 材料模型的建立

4．3．4 过程模型的建立

4．3．5 基线模型的建立

4．4 基于IEC62425各类模型间的约束

4．5 本章小结

5 CBTC系统的安全证明文件规范模型

5．1 CBTC系统功能与结构简介

5．2 CBTC系统安全评估的证据体系

5．2．1 CBTC系统的生命周期

5．2．2 CBTC系统的安全论证

5．2．3 特殊应用的安全证明文件

5．3 基于模型的安全证明文件的生成

5．3．1 安全论证模型的建立

5．3．2 安全证据材料模型的建立

5．3．3 生命周期过程模型的建立

5．4 安全证明文件规范模型的验证

5．5 本章小结

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 工作展望

参考文献

图索引

表索引

作者简历

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