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基于MBSE的动车组车载ATP系统建模与验证
| 论文题名： | 基于MBSE的动车组车载ATP系统建模与验证 |
| 关键词： | 动车组;车载ATP系统;问题域建模;解决域建模 |
| 摘要： | 现阶段，传统的车载ATP系统需求、系统描述文档、分析报告、设计参数和验证计划等信息的传递是基于静态、缺乏整体和非结构化的文档、抽象表格和图形，这不仅会导致项目后期发现缺陷和设计问题，分系统独立，文档间维护性低，数据难追溯，无法适应日益复杂需求的更改，而且已经制约了车载ATP系统设计的可靠性和效率。基于以上考虑，亟需探索一种新的车载ATP系统的设计和验证方法。为此，本文采用的MBSE（ModelBasedSystemsEngineering，简称MBSE）方法，通过提供统一的建模环境和更容易理解的多视图模型信息，进而保证开发的车载ATP系统与系统需求规范说明书一致，同时改进的规范化的需求归档建模与验证方法利于开发与维护工作的顺利进行。本文以CTCS-2型的车载ATP系统为研究对象，主要研究内容如下： （1）MBSE三大支柱的确定。论文借鉴MBSE在国内外航空和铁路装备领域的典型应用案例和技术手段，以某公司的MBSE试点项目“基于模型的系统工程研究”为背景，结合车载ATP系统的理论知识，对MBSE的三大支柱展开了研究，确定了适合车载ATP系统建模的最佳实践组合：SysML语言,CSM工具（CameoSystemsModeler，简称CSM）以及MagicGrid裁剪方法。 （2）车载ATP系统的问题域建模。从利益相关者分析为出发点，整理得到了车载ATP系统的功能性需求和非功能性需求；对需求进行了需求规范、需求管理和需求建模，并从中精化出了动车组定位、计算运行曲线和超速防护输出等用例，从而建立了车载ATP系统的主用例模型和次用例模型。 （3）车载ATP系统的解决域建模。研究了动态行为和静态架构的建模特点；通过活动图和状态机图从不同角度详细的设计了动车组定位、计算运行曲线和超速防护核心功能的动态行为交互场景；随着对核心功能动态行为交互的深入分析，借助模块定义图和内部模块图确定了车载ATP系统核心功能相应的顶层架构和子系统架构。 （4）车载ATP系统模型的验证。在确保已创建的车载ATP系统四层模型语法语义正确和各阶段的追溯矩阵完整地覆盖了系统需求的前提下，搭建了基于动态行为验证的UI界面和验证环境，结合状态机图和活动图的方式动画地验证了三大核心功能系统架构模型划分的合理性和功能流交互的可达性。 |
| 作者： | 陆福德 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 王彩芸 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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