计算机联锁软件设计和锁闭模块设计

【摘要】根据计算机联锁软件设计可靠性和安全性的要求，采用统一建模语言UML对其进行建模，可以保证列车安全、高速的运行。

【关键词】联锁软件；UML；建模

车站信号计算机联锁软件是一种保证站内行车安全，实现进路控制的安全性苛求软件。

随着铁路运输速度的不断提高，以及铁路客运专线、高速铁路的快速建设，对铁路计算机联锁系统的可靠性和安全性提出了更高的要求。

车站联锁系统是以技术手段实现以进路控制为主要内容的联锁功能的系统。计算机联锁系统，就是采用计算机技术构成的车站信号自动控制系统。该系统以进路、道岔、信号为控制对象，由计算机系统来实现进路、道岔、信号之间的联锁，并按列车运行和调车作业的要求，自动控制选择进路、转换道岔、锁闭进路等。

本文以铁路车站信号联锁控制系统为背景，研究基于UML对联锁软件进行建模。有助于测试人员加深对联锁系统基本功能模块的理解，根据UML的动画模拟过程，自动完成测试工作，提高联锁软件的可靠性和安全性。主要研究工作包括对联锁系统核心--进路过程进行分析和子模块划分，并对其中的子模块，如进路锁闭模块，进行了动态建模。

1.UML

UML是一种面向对象的标准建模语言，主要用于分析和设计阶段的系统建模。由于UML易于表达、功能强大，融入了软件工程领域的新思想、新方法和新技术，适合用于支持面向对象语言实现的项目，应用范围不仅限于支持面向对象的分析与设计，还包括从需求分析开始的软件开发全过程，已被广泛应用到描述系统的静态结构和动态行为，所以UML模型成为了测试用例生成的有效来源。

根据系统不同方面的描述，UML分为静态建模和动态建模。其中静态建模包括类图、用例图、包图、构件图和配置图；动态建模包括顺序图、协作图和活动图。

2.系统软件分析与建模

计算机联锁系统的功能主要包括：人机界面信息处理功能、进路控制功能和执行控制功能等。计算机联锁控制系统硬件部分由上位机和联锁机组成，系统安全软件主要是指联锁机软件部分。而联锁软件核心的功能需求就是对进路的处理。下面使用UML，对联锁软件处理过程及进路控制过程进行建模。

2.1 联锁机软件处理过程建模

联锁机是联锁系统的核心部分，联锁软件的核心功能是实现联锁逻辑运算，并把联锁运算的结果形成控制命令来驱动相应的电子电路设备，从而实现对站场设备的操作和进路的控制。联锁机软件具有联锁逻辑运算功能、驱动采集功能以及信息交互功能。为体现对联锁机处理过程的动作变化，通过对进路处理过程的活动图建立来描述。具体描述如下：

联锁机接收到操作命令后，先进行有效性判断。若是正常的操作，判断其是否与进路相关。若与进路相关，则进入“联锁运算”模块进行进路处理；若与进路无关，则驱动相应的室外信号设备。

2.2 进路控制过程建模

联锁机的核心部分是关于基本进路过程的处理。基本进路过程包括进路选排、进路锁闭、进路信号开放、进路信号保持和进路解锁等过程。

2.2.1 一次进路过程建模分析

进路被划分为建立和解除两大模块，其中信号保持模块是进路建立模块的子模块，它作为进路建立和解除的枢纽，是独立的一个模块。一旦进路建立之后，信号保持模块处于自身循环之中，等待接收外部事件，以正常解锁、取消进路或人工解锁的方式跳转至进路解锁模块。

由以上分析可知，一次进路过程，是调度员、联锁软件和信号设备之间协作的结果。调度员产生触发整个过程执行路径改变的事件，联锁软件则作为协作的中心。下面重点分析，进路建立过程中的锁闭功能，即Locking模块。

2.2.2 锁闭模块建模分析

进路锁闭阶段，在完成道岔转换后，将道岔和敌对进路，包括迎面敌对进路予以锁闭，确保行车安全。

在该阶段首先要检查实现进路锁闭的基本条件是否满足。需检查的条件包括两个方面：一方面，检查进路中的道岔位置正确性和进路是否空闲（包括接车股道）；另一方面，确保与所建立进路的敌对进路（包括本咽喉和迎面敌对）没有建立。若不检查上述条件就直接对进路锁闭进路，虽不致危及行车安全，但错误锁闭进路会影响效率。

进路锁闭模块的顺序图反映出进路锁闭的完成条件，首先检查进路中所有区段的空闲状态，满足条件再检查道岔是否处于正确的位置，再检查照查条件是否满足；若满足，则进路锁闭。

3.结束语

计算机联锁软件作为铁路车站信号系统的核心部分，是一个涉及铁路运输行车安全和运营效率的重要环节，要求具备严格的安全性和可靠性。选用UML建模技术对联锁软件进行建模，有利于联锁软件测试人员对联锁功能的理解，从而设计出更有效的测试案例，保证联锁软件的安全性和可靠性。

参考文献

[1]赵志熙.计算机联锁系统技术[M].北京：中国铁道出版社.

[2]万丽雯.基于UML的联锁进路控制过程建模[J].兰州交通大学学报，2012，31（01）.

[3]李颖.基于UML的车站信号软件建模[D].北京交通大学.

[4]程梁.基于UML的联锁软件建模与仿真研究[D].北京交通大学.

作者简介：梅林（1987—），女，安徽六安人，兰州交通大学光电教育部重点实验室在读硕士研究生，研究方向：计算机应用技术。