通用型列控系統(tǒng)的安全計算機設(shè)計與驗證

石婷婷

（江西省電子信息技師學(xué)院，江西南昌330096）

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通用型列控系統(tǒng)的安全計算機設(shè)計與驗證

石婷婷

（江西省電子信息技師學(xué)院，江西南昌330096）

介紹了現(xiàn)代列車運行系統(tǒng)對計算機依賴程度在不斷提高，分析了在對控制列車運行系統(tǒng)的安全計算機進(jìn)行設(shè)計活動時，需對計算機硬件結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，實現(xiàn)其安全性的提高；同時需將空間運算與時間運算結(jié)合起來，讓仿真模擬計算能夠落實到位。

列車運行；安全計算機；設(shè)計與完善；平臺控制

引言

隨著人們生活水平不斷提高，人們生活對于現(xiàn)代科技的運用方式與需求也在不斷提高。當(dāng)計算機技術(shù)與其它技術(shù)進(jìn)行結(jié)合時，能實現(xiàn)諸多行業(yè)的科技發(fā)展，這為提高社會大眾生活質(zhì)量，促進(jìn)社會進(jìn)一步發(fā)展等都有著積極影響。當(dāng)計算機系統(tǒng)能夠讓獨立的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為IMA結(jié)構(gòu)時，這樣綜合化的平臺給信息傳遞創(chuàng)造了前所未有的良好環(huán)境，進(jìn)而為信息活動傳輸精簡化、便捷化提供了技術(shù)支持，也為軌道交通運輸?shù)男畔鬟f提供了物質(zhì)保障。

1　對計算機系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新改進(jìn)

在一般情況下，信號系統(tǒng)指的是地面指揮系統(tǒng)以及列車的車載系統(tǒng)，車載的設(shè)備是在安全計算機展開的基礎(chǔ)上來完成相關(guān)控制活動的。在地面指揮系統(tǒng)中，其所構(gòu)建的是一個基于計算機設(shè)備才能完成各項任務(wù)的復(fù)雜系統(tǒng)，具備著一定的典型性。在研究其主要的運行模式是借助于CTCS-3系統(tǒng)，將這個所制定的方案做簡化且富有實踐使用價值。同時，這個方案的開展平臺也具備著極高適應(yīng)能力，可以廣泛地被運用與車載信號系統(tǒng)之中。

在對分布原則進(jìn)行遵守的前提下，將CTCS-3這一信號系統(tǒng)進(jìn)行劃分，使得核心主機得以借助外部遠(yuǎn)程系統(tǒng)組合。在核心的主機系統(tǒng)中，將安全計算機平臺進(jìn)行建立，將其放置在機械室的內(nèi)部。它可做到無線閉塞的傳播以及臨時的信息處理，同時，對計算機聯(lián)鎖的把控與列車整體控制都有著一定積極影響，使得列車整體控制活動得以順利落實到位。當(dāng)然，在對遠(yuǎn)程的外設(shè)部分進(jìn)行設(shè)置時，需做到盡量精準(zhǔn)控制，確保遠(yuǎn)程控制活動能夠準(zhǔn)確做到對“控制對象”的控制，最大程度地減少連線距離。

2　對UM L模型的運用與驗證

2.1對建模活動的控制性進(jìn)行明確

就列車的車載設(shè)備安全系統(tǒng)來說，其分為了四級的安全級別，其根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)所進(jìn)行設(shè)計活動是對這些標(biāo)準(zhǔn)的明確追求，這也是對形式化方法的分析與表現(xiàn)。形式化方法指的是對數(shù)學(xué)邏輯運用得以做到描述、檢測系統(tǒng)的表現(xiàn)形式。同時，也需要對這個方式的運用來滿足相關(guān)設(shè)計活動的開展，進(jìn)而達(dá)到預(yù)期的設(shè)定需求。由于在計算機系統(tǒng)中，對于對象處理是在統(tǒng)一化的建模語言影響下所開展的活動，它易于表達(dá)，且表述活動較為直觀，進(jìn)而讓各類圖形、信息可以較為直觀地得以表現(xiàn)，是靜態(tài)結(jié)構(gòu)與動態(tài)表現(xiàn)的主要表現(xiàn)形式。所以，UML這一建模系統(tǒng)得到了廣泛運用。

除此之外，由美國研發(fā)的檢測工具SMV也是目前得到行業(yè)內(nèi)部普遍認(rèn)可的檢測方式。就其工作原理來說，它主要借助于對有窮狀態(tài)下的模型特征進(jìn)行分析與探究，進(jìn)而完成對整個狀態(tài)空間的“查缺補漏”。這個檢測活動在工業(yè)應(yīng)用中取得了諸多的成就。

2.2建?；顒拥拈_展流程

將UML這一建模系統(tǒng)的語言與符號進(jìn)行結(jié)合，進(jìn)而完成對系統(tǒng)運行活動的明確，就其開展流程來說，主要分為以下內(nèi)容：對需求明確進(jìn)而完成UML這一模型的建立，使得其與設(shè)定方案一致；將需要驗證的系統(tǒng)進(jìn)行抽象化處理，使得其形成一個可控的模型，將所拓展的抽象圖形建立與探究，達(dá)到對其可行性的測試；完成對轉(zhuǎn)換規(guī)則的建立與完善，將需要驗證活動的部分進(jìn)行邏輯公式的表達(dá)，將其轉(zhuǎn)換為NuSMV模型；借助于對檢驗工具的使用讓存在的漏洞與失誤得以一一明確，做到及時處理。

3　對列車車載設(shè)備的建?；顒?/h2>

3.1UML的模式轉(zhuǎn)換活動

將系統(tǒng)的需求建立成一個UML的模型，進(jìn)而完成對工作環(huán)境的真實還原，這樣一來，可以使還處于研發(fā)狀態(tài)的系統(tǒng)能夠得到進(jìn)一步完善，它與前期的設(shè)計對比活動不同，這個活動的開展價值在于其獨特的適應(yīng)性能夠讓所有急需解決的問題得以順利地被發(fā)現(xiàn)、處理。這樣的設(shè)計優(yōu)勢存在可以讓整個解決方案的制定更好地被適用。因此，在前期的建?；顒又?，其檢測的內(nèi)容，一方面是對系統(tǒng)的抽象表達(dá)內(nèi)容的追求，另一方面，也要對系統(tǒng)內(nèi)部的具體細(xì)節(jié)進(jìn)行思考，使得那些難以被檢測活動發(fā)現(xiàn)的屬性漏洞得以彌補。在這個模式的轉(zhuǎn)化過程中，車載設(shè)備需要將列車控制平臺、答復(fù)器等設(shè)備進(jìn)行結(jié)合，做到信息的及時交換。由此可見這樣的交換活動待遇有一定的額抽象性與開展難度。同時，就類圖的類型來說，可以分為：中心類、車載設(shè)備類、列車類以及答復(fù)器類等形式。這樣的構(gòu)圖活動讓轉(zhuǎn)化、建模等設(shè)計需求得以滿足，同時，也讓原本抽象化的信息得以具體化的表現(xiàn)。

3.2對設(shè)備轉(zhuǎn)換形式的驗證與表現(xiàn)

就SMV這一檢測系統(tǒng)來說，其屬性中對于定義的制定，需要對CTL這一公式進(jìn)行利用，進(jìn)而讓SPEC來作說明。當(dāng)SMV工具處于運行狀態(tài)下的時候，它如果可以滿足CTL的開展需求，則讓SMV的輸出結(jié)果表現(xiàn)為true；當(dāng)其不滿足的時候，就需要將這些錯誤的漏洞進(jìn)行一一明確與糾正，然后再進(jìn)行相關(guān)的驗證。做到對UML拓展運用，將其轉(zhuǎn)化使得這一模型得以多樣化地被組成。其中，主模塊作為系統(tǒng)的主要組成部分，需要滿足系統(tǒng)的功能需求，子模塊需要將驗證的性質(zhì)進(jìn)行追求，讓其每個部分進(jìn)行對應(yīng)，借此來完成轉(zhuǎn)換活動。

3.3對模型所得結(jié)果的驗證探究

模型的驗證結(jié)果需要做到安全性、靈活性以及可達(dá)性。要達(dá)到這三方面，具體如下：1）對安全性的保障。在計算機系統(tǒng)中，安全性即是計算機在運行的過程中，可以完成對各類影響因素的處理，其表達(dá)式SPECAG表示的是當(dāng)CTCS-2作為列車控制系統(tǒng)的時候，如若，其不能做到對信息的有效答復(fù)，即需要在安全監(jiān)控活動的影響下，來完成對監(jiān)控模式的外部控制，借助于對表達(dá)式的驗證，如果是true，則能夠證明這一系統(tǒng)的運行具備安全性的保障。2）對靈活性的探究。對驗證活動的開展需要滿足驗證表達(dá)式。同時，在系統(tǒng)中，無論是怎樣的模式都能靈活地進(jìn)行轉(zhuǎn)化與隔離。這一表達(dá)式的結(jié)果是對模式靈活性的明確。3）對可達(dá)性的追求。表達(dá)式作為SPEC EF的驗證需求表現(xiàn)，其在系統(tǒng)中的狀態(tài)將會直接影響到轉(zhuǎn)換活動開展。如果，存在的系統(tǒng)不能達(dá)到這一需求，則說明這一系統(tǒng)存在運行的缺陷，需求對其進(jìn)行明確與處理；但是，當(dāng)這樣的狀態(tài)不存在時，則表明該模型不存在問題，進(jìn)而保障其可達(dá)性的實現(xiàn)。

［1］蔡旭.LKD2-T2型列控系統(tǒng)升級改造實施與應(yīng)用［J］.上海鐵道科技，2013（2）：58-60.

［2］鄭升，曹源，張玉琢，等.通用型列控系統(tǒng)的安全計算機設(shè)計與驗證［J］.北京交通大學(xué)學(xué)報，2014（3）：128-134.

（編輯：姚歡）

Computer Design and Safety Verification Universal Train Control System

Shi Tingting
（Jiangxi Electronic Inform ation Technician College，Nanchang Jiangxi 330096）

Modern train operation system depending on the computer is increasing.To control the safety of train operation system is analyzed in the computer to carry on the design activities，to optimize the hardware structure，realize the improvement of its safety；At the same time，the space and time calculations must be combined，which makes simulation calculation put in place.

train；computer security；design and perfect；platform control

TP302

A

2095-0748（2015）23-0094-02

10.16525/j.cnki.14-1362/n.2015.23.43

2015-11-04

石婷婷（1986—），女，江西南昌人，本科，助理講師，研究方向：軟件工程。

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