[发明专利]一种用于联锁软件形式化验证的系统模型构建方法

说明书

本发明公开了一种用于联锁软件形式化验证的系统模型构建方法，涉及计算机联锁系统技术领域。本发明利用采用不同的编程方法和编程语言开发的两个具有相同功能的翻译器读取联锁输入数据；并通过文件比较工具对两个具有相同功能的翻译器输出的特点格式的数据文件进行一致性校验；采用编程方法开发一个系统模型构建工具，利用该系统模型构建工具读入S1步骤中经翻译器数据转换后且通过一致性校验的特定格式文件，依据特定格式文件构建系统模型。本发明从信号人员视角出发，重点描述联锁数据层面的系统模型构建，及其与对象模型的映射关系。本发明描述的系统模型构建方法为信号人员如何依据现有联锁数据构建系统模型提供了一种思路。

技术领域

本发明涉及计算机联锁系统技术领域，更具体地说涉及一种用于联锁软件形式化验证的系统模型构建方法。

背景技术

计算机联锁系统是保障行车安全的复杂安全苛求系统，对联锁系统进行有效的分析、验证和测试是非常必要的，形式化方法以其严密的数学理论和严谨的语义定义特点，受到了诸多安全相关行业的青睐。

随着形式化方法在铁路系统中的应用，联锁系统中引入形式化验证也成为必然趋势。构建计算机联锁系统的形式化系统模型是进行联锁软件形式化开发、验证和测试的基础，模型的准确性将直接影响形式化验证和测试的结果。如何构建联锁软件形式化验证的系统模型就显得尤为重要。

现有的形式化建模方法大多是直接从形式化领域着手建模，即采用形式化方法和数学理论模型，该方法是从基本的数学理论出发，对铁路信号人员比较难理解，应用困难；另一方面，目前的建模体系大多关注对象模型层面和系统需求层面，而很少对联锁数据层面进行系统模型构建。

发明内容

为了克服上述现有技术中存在的缺陷和不足，本发明提供了一种用于联锁软件形式化验证的系统模型构建方法，本发明的发明目的在于从联锁数据层面进行系统模型构建，解决现有技术中从基本的数学理论出发，铁路信号人员难以理解，应用比较困难的问题。本发明从信号人员视角出发，重点描述联锁数据层面的系统模型构建，及其与对象模型的映射关系。本发明描述的系统模型构建方法为信号人员如何依据现有联锁数据构建系统模型提供了一种思路。

为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明是通过下述技术方案实现的。

本发明提供了一种用于联锁软件形式化验证的系统模型构建方法，该构建方法包括以下步骤：

S1、采用不同的编程方法和编程语言开发的两个具有相同功能的翻译器读取联锁输入数据；所述联锁输入数据包括站场拓扑结构文件、TAB表格文件和布尔逻辑文件；两个具有相同功能的翻译器将联锁输入数据转换为特定格式的数据文件，并通过文件比较工具对两个具有相同功能的翻译器输出的特定格式的数据文件进行一致性校验；

S2、采用编程方法开发一个系统模型构建工具，利用该系统模型构建工具读入S1步骤中经翻译器数据转换后且通过一致性校验的特定格式文件，依据特定格式文件构建系统模型；

S3、依据站场拓扑结构文件转换后的特定格式文件构建站场拓扑模型：

S301、创建节点和边组成的有向图结构，依据站场拓扑结构文件转换后的特定格式文件中设备连接关系，将每个设备用同一个同等类型的节点占位，每个节点定义其id和节点类型，形成节点模块；

S302、通过边将节点串接成图结构，将节点与节点的连接关系两两一组定义到边模块中；

S303、将站场设备对象存储于对应的节点中，形成对象模块，对象模块生成每个设备对象所在节点的节点id；

S304、依据站场拓扑结构文件转换后的特定格式文件中的进路表信息，生成进路模块；

S305、依据站场图区域内设备信息，生成区域模块；

节点模块、边模块、对象模块、进路模块和区域模块构成完整的站场拓扑模型；

S4、依据TAB表格文件转换后的特定格式文件构建对象关系模型：