与传统列控系统相比,全自动无人驾驶运营场景更加复杂多变,潜在的危险及致因具有更强的隐蔽性和复杂性,给运营安全带来了新的挑战。针对以上问题,提出一种STAMP(Systems-Theoretic Accident Model and Process)与模型检验相结合的复杂...与传统列控系统相比,全自动无人驾驶运营场景更加复杂多变,潜在的危险及致因具有更强的隐蔽性和复杂性,给运营安全带来了新的挑战。针对以上问题,提出一种STAMP(Systems-Theoretic Accident Model and Process)与模型检验相结合的复杂运营场景安全验证方法。首先,基于STAMP理论构建运营场景分层控制结构模型,辨识潜在的不安全控制行为、分析危险致因和安全约束;其次,定义分层控制结构模型与安全状态机模型间的基本转换规则,基于分层控制结构模型、安全约束和转换规则,构建运营场景安全状态机模型;最后,针对提取的安全约束,利用数据流图建立安全属性验证模型,结合模型检验技术,对运营场景安全状态机模型进行形式化验证。以全自动无人驾驶运营场景中列车自动进站停车为例,对方法进行验证分析。结果表明,当STAMP理论提取的安全约束通过了场景安全状态机模型的验证时,表示在该场景中对应的不安全控制行为没有发生且不导致相应危险。该方法结合系统安全分析与形式化建模验证的优势,降低了运营场景建模的难度,构建的运营场景形式化模型满足系统安全约束,可以作为全自动无人驾驶系统安全设计和安全改进的重要基础。展开更多
基于车车通信的TACS(Train Autonomous Control System)列车运行系统通过深度融合车载控制系统和信号系统来实现线路资源管理、列车定位及追踪运行等各项关键功能,对可靠性和安全性的要求严格。针对TACS系统在复杂场景下的车载设备测试...基于车车通信的TACS(Train Autonomous Control System)列车运行系统通过深度融合车载控制系统和信号系统来实现线路资源管理、列车定位及追踪运行等各项关键功能,对可靠性和安全性的要求严格。针对TACS系统在复杂场景下的车载设备测试存在输入空间组合爆炸、测试用例冗余甚至无效等问题,提出一种车载设备分阶段组合测试方法。首先,以TACS车载设备自动折返场景为研究对象,依据相关规范文件分析其功能需求,提出测试阶段的划分原则与方法,辨识各个阶段下的测试参数、取值及约束,建立各阶段测试模型。其次,提出一种基于测试需求分阶段优化覆盖的组合测试用例生成算法,通过计算各阶段下的测试需求,采用基于贪婪覆盖策略的算法,结合Z3约束求解器,动态生成组合测试用例,实现约束异构影响下的测试需求全覆盖。最后,得到满足约束条件和覆盖强度的车载设备测试用例集。研究结果表明:该方法能够生成满足约束及覆盖率的测试用例集,有效减少了同一场景下模型间67.75%的冗余覆盖;与主流测试工具进行对比,该方法在覆盖强度为2时减少约50%的冗余测试用例,在覆盖强度为3时减少约36%的冗余测试用例。研究成果通过提高测试用例集的精简性,有效地降低了测试成本,为TACS车载设备测试用例的生成提供了参考。展开更多
文摘与传统列控系统相比,全自动无人驾驶运营场景更加复杂多变,潜在的危险及致因具有更强的隐蔽性和复杂性,给运营安全带来了新的挑战。针对以上问题,提出一种STAMP(Systems-Theoretic Accident Model and Process)与模型检验相结合的复杂运营场景安全验证方法。首先,基于STAMP理论构建运营场景分层控制结构模型,辨识潜在的不安全控制行为、分析危险致因和安全约束;其次,定义分层控制结构模型与安全状态机模型间的基本转换规则,基于分层控制结构模型、安全约束和转换规则,构建运营场景安全状态机模型;最后,针对提取的安全约束,利用数据流图建立安全属性验证模型,结合模型检验技术,对运营场景安全状态机模型进行形式化验证。以全自动无人驾驶运营场景中列车自动进站停车为例,对方法进行验证分析。结果表明,当STAMP理论提取的安全约束通过了场景安全状态机模型的验证时,表示在该场景中对应的不安全控制行为没有发生且不导致相应危险。该方法结合系统安全分析与形式化建模验证的优势,降低了运营场景建模的难度,构建的运营场景形式化模型满足系统安全约束,可以作为全自动无人驾驶系统安全设计和安全改进的重要基础。
文摘基于车车通信的TACS(Train Autonomous Control System)列车运行系统通过深度融合车载控制系统和信号系统来实现线路资源管理、列车定位及追踪运行等各项关键功能,对可靠性和安全性的要求严格。针对TACS系统在复杂场景下的车载设备测试存在输入空间组合爆炸、测试用例冗余甚至无效等问题,提出一种车载设备分阶段组合测试方法。首先,以TACS车载设备自动折返场景为研究对象,依据相关规范文件分析其功能需求,提出测试阶段的划分原则与方法,辨识各个阶段下的测试参数、取值及约束,建立各阶段测试模型。其次,提出一种基于测试需求分阶段优化覆盖的组合测试用例生成算法,通过计算各阶段下的测试需求,采用基于贪婪覆盖策略的算法,结合Z3约束求解器,动态生成组合测试用例,实现约束异构影响下的测试需求全覆盖。最后,得到满足约束条件和覆盖强度的车载设备测试用例集。研究结果表明:该方法能够生成满足约束及覆盖率的测试用例集,有效减少了同一场景下模型间67.75%的冗余覆盖;与主流测试工具进行对比,该方法在覆盖强度为2时减少约50%的冗余测试用例,在覆盖强度为3时减少约36%的冗余测试用例。研究成果通过提高测试用例集的精简性,有效地降低了测试成本,为TACS车载设备测试用例的生成提供了参考。
