毕业设计：文献参考（18）
一、基本信息
- 标题：基于列控系统的扩展UML模型设计及故障树求解算法
- 来源：北京交通大学
- 作者：杨凌云
二、研究背景
虽然安全分析技术目前已经非常成熟并广泛应用于安全苛求系统的设计过程中，但是大多数技术都是高度主观并且依赖于安全分析人员的从业技能。这些分析通常都是基于一个非正式的系统模型，很难做到完整一致且不出错。事实上，由于缺乏系统结构的精确模型和失效模式经常迫使安全分析人员花费很多的精力从多个资源处收集系统行为的细节并将这些信息嵌入如故障树等安全分析方法中。
为了使系统设计更加有效、准确，设计者和安全分析人员希望进行一个完全的设计分析过程。在系统设计阶段，安全分析能够与系统设计并行从而确定所有可能的危害。如果在系统设计阶段能够马上分析出威胁系统安全的各种设计故障，那么就能检验系统能不能按照设计要求运行，进而设计者就可以决定是否需要重新设计以及需要改进原有的哪些不合理设计，这样设计时间和资源就会大大缩短。这些对于确定系统安全等级也是非常有必要的。尽管现在已经有了能够实现对设计模型进行自动安全分析的工具，但是现有的安全分析工具却是与设计过程分离的，并且在工程周期中安全分析的结果是明显滞后的。如果能把安全分析和系统设计同时进行的话，那么就能解决以上问题，并能尽早的认可设计模型。所以目前基于模型的安全分析方法(Model Based Safety Analysis, MBSA)成为了学术界和工业界关注的焦点，已经在国外航空与军工领域得到广泛的应用。系统和安全工程师可以通过采用一个基于模型的系统研发过程来共享相同的系统模型，通过加入故障模型以及一定比例可控的物理系统，对安全分析进行自动化处理，从而减少开支并提高安全分析的质量。与传统安全分析方法相比，MBSA技术的应用能够使安全分析更好地契合系统设计，有力保证了安全分析的准确性。MBSA技术还为安全分析自动化提供了实现基础，可以显著提高分析效率，有效地缩短工程工期，节省成本。
三、具体内容
第一章，介绍了选题的背景及意义，分析并研究了国内外现状，最后概括性的提出了本文研究的内容。
第二章，解释了安全分析领域的一些基础专业名词，介绍了HAZOP, FMEA,故障树等传统的安全分析方法，重点介绍了可以用于分析时序相关性、容错性、冗余特征等动态特性的动态故障树以及故障树的构建方法。
第三章，按照本文研究的内容，介绍了基于模型的安全分析方法的背景知识和技术，介绍了统一建模语言UML基础知识及扩展机制，重点描述了UML模型与故障树之间的联系，解答了为什么UML模型可以转化成故障树的问题，并详细阐述了UML模型的扩展设计方法和模型文本文档的信息提取算法。
第四章，介绍了作者设计的UML模型到故障树自动生成软件，介绍了软件需求和功能，并结合具体实例详细的阐述了故障树自动生成的流程及算法。最后将本算法生成的故障树与英国赫尔大学开发的Hip-HOPS软件相对比，证明了本论文提出算法的正确性和优越性。
第五章，主要介绍了列车超速防护ATP系统的结构和扩展建模方法，对第三章提出的扩展建模方法对比实例进行了详细说明，并按照上章提出的UML自动转化故障树的算法生成了动态故障树，证明了本文提出的UML模型转动态故障树方法的有效性。
第六章，对本文的工作进行了总结，分析了本文的创新之处和需要完善的地方，并对进一步的研究工作进行了展望。
四、参考文献
[1]杨凌云. 基于列控系统的扩展UML模型设计及故障树求解算法[D].北京交通大学,2015.