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基于列控系统的扩展UML模型设计及故障树求解算法
| 论文题名： | 基于列控系统的扩展UML模型设计及故障树求解算法 |
| 关键词： | 高速铁路列车;安全苛求系统;软件开发;统一建模语言;动态故障树 |
| 摘要： | 安全苛求系统对组成系统的软件和硬件安全级别要求很高，其出现故障后可能会导致重大的生命、财产损失。为了避免人员伤亡、降低经济损失，安全苛求系统在设计和研发过程中必须慎之又慎。安全苛求系统通常采用冗余配置来增强系统的可靠性，但是冗余结构同时也使得安全苛求系统的复杂度增大，为安全苛求系统的安全分析带来了巨大的挑战。 本文的目的是实现扩展UML模型到动态故障树的转换自动化。当自动转换完毕之后，生成的动态故障树是对模型进行安全分析的依据。本文所取得的研究成果包括: 1.提出一种与故障树生成相关的系统UML模型扩展方法 本文首先选用在工程实践中开发和设计人员更倾向于使用的UML方法来进行建模及设计，针对标准UML方法对系统安全方面的描述缺陷，设计一种UML建模和扩展方法，使用了构造型来扩展UML对系统冗余结构的描述并提供一个语义对照表，用来确定模型中的元素、关联和构造型语义以及相对应的故障树实现方法，成功的将安全分析有关信息嵌入到系统模型中去。该方法便于设计人员进行基于模型的开发及分析，为其提供了极大的自由度和灵活性。 2.提出一种基于扩展UML模型的动态故障树自动生成算法 本文使用IBM公司的Rational Software Architect建模工具来建立UML模型，并创新性的通过对IBM模型文件EMX进行解析，实现RSA建模工具与故障树生成软件之间的数据通信。在深入分析UML模型的文本文档语义特征之后，结合UML模型与故障树在描述系统因果影响关系方面的相似性和安全苛求系统的冗余特征提出一套模仿传统的人工生成故障树分析过程的UML模型自动生成故障树的算法。并将上述研究成果落实到软件实现层面，完成分析工具的开发工作。 3.采用列控车载ATP系统进行了应用验证 以CTCS-3列车运行控制系统车载ATP为研究对象，进行UML自动生成故障树算法的应用。并与人工构建的动态故障树进行了对比，结果证明本文提出的方法明显优于人工建树方法，而且更有效率、正确性更高。 本文对安全苛求系统建模及安全分析方法进行了较为深入的研究，并为高速铁路运行控制系统安全分析及设计平台、满足SIL4的高速列车车载自动防护ATP软件的开发奠定了良好的基础。 |
| 作者： | 杨凌云 |
| 专业： | 交通信息工程及控制 |
| 导师： | 郑伟 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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