基于UML的有色Petri網(wǎng)建模及其在CTCS-3中的應(yīng)用.pdf

1、隨著鐵路的跨越式發(fā)展，列車運(yùn)行速度的提高，司機(jī)按照地面信號(hào)機(jī)顯示駕駛列車運(yùn)行這種傳統(tǒng)的控車方式已不能保證列車安全運(yùn)行，因此必須裝備列車運(yùn)行控制系統(tǒng)。但由于系統(tǒng)的復(fù)雜性，無(wú)法直接在原系統(tǒng)上進(jìn)行各個(gè)部件的互聯(lián)互通測(cè)試、性能評(píng)價(jià)等工作，因此需要對(duì)列車運(yùn)行控制系統(tǒng)的建模與仿真進(jìn)行深入的研究，這對(duì)解決鐵路建設(shè)中的實(shí)際問(wèn)題、提升我國(guó)在該領(lǐng)域的自主創(chuàng)新能力、掌握列車運(yùn)行控制系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)等均具有重大意義。 本文選擇基于UML的有色Petri網(wǎng)

2、建模方法對(duì)CTCS-3的建模與仿真進(jìn)行研究。UML作為一種通用的可視化建模語(yǔ)言，因?yàn)槿狈_的語(yǔ)義描述，因此對(duì)系統(tǒng)的建模無(wú)法進(jìn)行形式化的分析和驗(yàn)證，而Petri網(wǎng)有一整套嚴(yán)格的理論分析方法和工具，可以從UML圖形直接轉(zhuǎn)換而來(lái)進(jìn)行分析、驗(yàn)證。論文在分析UML建模圖優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，選擇有色Petri網(wǎng)作為UML建模圖轉(zhuǎn)換的形式化規(guī)范，這樣避免了直接使用形式化方法對(duì)系統(tǒng)建模，降低了形式化方法的使用難度，提高了形式化方法的可擴(kuò)展性，也彌補(bǔ)了UM

3、L缺少模型分析、驗(yàn)證手段的不足。本文針對(duì)UML動(dòng)態(tài)模型——順序圖和狀態(tài)圖，在已有基礎(chǔ)上研究了二者的有色Petri網(wǎng)建模方法。針對(duì)UML順序圖描述能力有限的問(wèn)題，引入已有的擴(kuò)展方法，使得順序圖的表達(dá)能力進(jìn)一步增強(qiáng)，在此基礎(chǔ)上主要研究了順序圖交互作用片段轉(zhuǎn)換為有色Petri網(wǎng)模型的轉(zhuǎn)換方法。狀態(tài)圖能夠描述對(duì)象在其生命周期中在事件的驅(qū)動(dòng)下狀態(tài)轉(zhuǎn)移的流程，改進(jìn)了狀態(tài)圖轉(zhuǎn)換為有色Petri網(wǎng)模型的具體轉(zhuǎn)換規(guī)則、顏色集定義算法、狀態(tài)圖連接為對(duì)象有色

4、Petri網(wǎng)模型的模型連接算法。最后，化簡(jiǎn)了UML順序圖和狀態(tài)圖的轉(zhuǎn)換模型。本文將兩種轉(zhuǎn)換方法用于CTCS-3中，設(shè)計(jì)了CTCS-3車載和無(wú)線閉塞中心通信順序圖，并依據(jù)轉(zhuǎn)換方法將其轉(zhuǎn)換為層次有色Petri網(wǎng)模型；設(shè)計(jì)了車載、GSM-R網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線閉塞中心在列車正常運(yùn)行情況下通信的狀態(tài)圖，并將其轉(zhuǎn)換為對(duì)象有色Petri網(wǎng)子網(wǎng)模型，根據(jù)對(duì)象問(wèn)信息的交互，得出車載、GSM-R和無(wú)線閉塞中心的對(duì)象有色Petri網(wǎng)模型。論文通過(guò)CPN Tools對(duì)