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GoA4级全自动运行系统驾驶模式切换的安全性建模
信息技术与网络安全 2期
谢迎锋1,王 蓉2
(1.北京全路通信信号研究设计院集团有限公司,北京100070;2.北京交通大学,北京100040)
摘要: 摘 要: 为验证具体场景下GoA4级全自动运行系统驾驶模式是否符合对应技术规范,提出一种基于时间自动机的形式化建模与验证方法。GoA4级的驾驶模式是系统自动切换,且增加了自动实现蠕动模式和远程限制监督模式切换。选取全自动运行模式、蠕动模式和远程限制监督模式的相关切换作为建模对象,提取全自动运行系统规范中的功能需求,生成对应流程的消息顺序图,并对模块间的交互信息进行分析;然后,以基于时间自动机的数学理论为基础,采用时间自动机建模方法对RM模式向FAM模式切换、FAM模式向CAM模式切换、FAM模式向RRM模式切换进行建模;最后,采用巴科斯范式(BNF)语法,达到了对其安全性、受限活性、实时性进行验证的结果。
中图分类号: U284.48
文献标识码: A
DOI: 10.19358/j.issn.2096-5133.2022.02.003
引用格式: 谢迎锋,王蓉. GoA4级全自动运行系统驾驶模式切换的安全性建模[J].信息技术与网络安全,2022,41(2):15-19.
Security modeling of driving mode switching in GoA4 level automatic operation system
Xie Yingfeng1,Wang Rong2
(1.CRSC Research & Design Institute Group Co.,Ltd.,Beijing 100070,China; 2.Beijing Jiaotong University,Beijing 100040,China)
Abstract: Abstract: In order to verify whether the driving mode of GoA4 level automatic operation system conforms to the corresponding technical specifications in specific scenarios, a formal modeling and verification method based on time automata was proposed.GoA4 driving mode is automatic system switching, and adds automatic creeping mode and remote limit supervision mode switching.In this paper, the relevant switches of fully automatic operation mode, peristaltic mode and remote restriction supervision mode were selected as modeling objects, and the functional requirements in fully automatic operation system specifications were extracted, the message sequence diagram of corresponding processes was generated, and the interaction information between modules was analyzed. Then, based on the mathematical theory of time automata, the time automata modeling method was used to model the switch from RM mode to FAM mode, from FAM mode to CAM mode, and from FAM mode to RRM mode.Finally, the security, limited activity and real-time performance of the model were verified by using BNF syntax.
Key words : driving mode;automatic operation system;UPPAAL;security verification

0 引言

全自动运行系统(Fully Automatic Operation,FAO)是基于现代计算机、通信、控制和系统集成等技术实现列车运行全过程自动化的新一代城市轨道交通系统。国际公共交通协会(UITP)统计,预计到2025年全球将有2 300公里线路采用全自动运行系统。随着全自动运行系统的发展,对其安全性、实时性、功能性的要求越来越高[1]。GoA3(Grades of Automation 3)级和GoA4(Grades of Automation 4)级的一个很重要的区别是,GoA3级是司机确认之后实现列车运行等级从高级向低级以及驾驶模式的切换,但是对于GoA4级全自动运行系统,是系统自动实现驾驶模式切换(Driving Mode Wwitch,DMS)。

在基于通信的列车运行控制系统(Communication Based Train Control System,CBTC)中,列车驾驶模式和运行等级的正确切换,对保证列车安全有重要影响,驾驶模式的正确建立和转换直接影响到行车安全与运营效率。2017年11月15日新加坡地铁事故的其中一个原因就是驾驶模式转换不正确。因此,对列车运行的驾驶模式的研究有重要意义。




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作者信息:

谢迎锋1,王  蓉2

(1.北京全路通信信号研究设计院集团有限公司,北京100070;2.北京交通大学,北京100040)




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