一种基于Petri网的联锁软件开发系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于Petri网的联锁软件开发系统，包括：数据库处理模块、成员变量模块、成员属性模块、联锁规则库模块、物理输入输出数据处理模块、ATS通信模块和MAU通信模块。所述数据库处理模块接收轨旁原始数据，将数据处理后生成不同类型的站场数据，返回给成员属性模块、成员变量模块和物理输入输出模块；所述联锁规则库模块接收所述成员属性模块和成员变量模块输出的数据，将联锁规则库通用的规则实例化成具体的站场逻辑，并将值传递给所述物理输入输出处理模块、ATS通信模块和MAU通信模块。本发明专利技术基于建模生成高质量代码，使得联锁软件设计过程大为简化，并且可自动生成数据验证报告，代码检查手段得到提高。

【技术实现步骤摘要】
一种基于Petri网的联锁软件开发系统
本专利技术涉及CBTC(CommunicationBasedTrainControl，基于通信的列车控制)后备控制单元中基于Petri网的联锁软件开发系统。
技术介绍
现有的CBTC后备控制单元开发设计中，联锁软件一般在IDE中采用C,C++等计算机语言编写和调试，但随着子功能的不断增加，联锁软件越来越复杂，对此很难对代码进行遍历检查，即便采用国际上先进的PC-Link等校验工具也很难进行检查，并且联锁系统是一个安全苛求系统，具有以下特点的语言不能用于安全相关系统：除子程序外的无条件跳转；指针、堆或者任何类型的动态变量或对象；在原始代码中处理的中断；循环、模块或者子程序中有多路入口或出口；初始化或声明中有隐藏的变量；储存的和等价替代的变量；以及过程参数。因此，这成为本领域技术人员需要解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于Petri网的联锁软件开发系统，采用有色petri网建模，使用面向对象的设计方法，根据地铁联锁系统中联锁设备的作用抽象出不同的模块之间的消息传递和彼此状态变化，并对各个状态和状态之间的约束关系进行描述，使得整个联锁软件设计过程大为简化，并且可自动生成数据验证报告，代码检查手段得到提高。实现上述目的的技术方案是：一种基于Petri网的联锁软件开发系统，包括：数据库处理模块，用于接收轨旁原始数据，将数据处理后生成不同类型的站场数据，返回给成员属性模块、成员变量模块和物理输入输出模块；成员变量模块，根据接收自所述数据库处理模块的站场数据，将其定义的成员变量实例化成联锁规则库需要的变量；成员属性模块，根据接收自所述数据库处理模块的站场数据，将其定义的成员属性实例化成联锁规则库需要的属性；联锁规则库模块，接收所述成员属性模块和成员变量模块输出的数据，将联锁规则库通用的规则实例化成具体的站场逻辑，并将值传递给所述物理输入输出处理模块、ATS通信模块和MAU通信模块；物理输入输出数据处理模块，用于接收所述联锁规则库模块返回的值，经过安全校验后生成轨旁输入输出控制逻辑；ATS通信模块，根据接收自所述联锁规则库模块返回的值，实例化ATS通信逻辑；MAU通信模块，根据接收自所述联锁规则库模块返回的值，实例化MAU通信逻辑。上述的基于Petri网的联锁软件开发系统中，还包括记录模块，用于记录所述联锁规则库模块在代码实例化过程中的关键数据。上述的基于Petri网的联锁软件开发系统中，所述联锁规则库模块使用CPN建模。本专利技术的有益效果是：本专利技术采用基于Petri网建模的软件设计思想，可大大简化联锁软件开发流程，提高代码质量，并提供软件生成过程的关键数据供开发人员检查。克服了传统编程语言开发联锁软件存在的诸多限制。附图说明图1是1次选路的有色Petri网模型；图2是本专利技术的基于Petri网的联锁软件开发系统的结构图。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术作进一步说明。首先，对Petri网进行简述：使用有色Petri网(ColoredPetriNets,CPN)对联锁系统进行建模Petri网是一种可用图形表示的组合模型，具有直观，易懂和易用的优点，主要由库所(Place)、变迁(Transition)、有向弧(Connection)、令牌(Token)组成。有色Petri网CPN由传统的Petri网折叠而来，是一种高级Petri网，它比传统Petri网多了一个要素：声明，其可以在任何脚本语言实现；在声明中定义了颜色集(类型)，函数，运算和变量。CPN的着色主要针对令牌和库所而言。通过对令牌着色，能够对令牌加以区分，从而在基于CPN建立的模型中表现出不同的资源(比如不同的道岔，道岔，信号机不同的处理逻辑)。使用CPN对联锁系统进行建模，就是要完整，准确的以形式化的方式展现联锁设备自身的变化规律和联锁设备间的联锁逻辑关系；地铁CBTC联锁系统可抽象为两个层面：联锁设备层(接口层)；设备之间的联锁逻辑关系层；下面以轨道区段在进路建立和解锁为例说明有色Petri建模方法，产生的有色Petri网如图1所示。本模型假设在该区段建立进路和进路解锁时离散时间，列车到达和离去也是离散事件，模型的含义如下表1所示：名称含义P1无车，无进路状态P2进路建立后进路在接近锁闭状态P3进路建立后进路在预先锁闭状态P4列车进入该区段时的进路状态T1列车进入接近区段进行预选T2列车没有进入接近区段时进行预选T3进路锁闭信号开放T4信号关闭后进路解锁表1请参阅图2，本专利技术的基于Petri网的联锁软件开发系统，包括：数据库处理模块1、成员变量模块2、成员属性模块3、联锁规则库模块4、物理输入输出数据处理模块5、ATS(AutomaticTrainSupervision-自动列车监督)通信模块6、MAU(MovementAuthorityUnit-移动授权单元)通信模块7和记录模块8，其中：数据库处理模块1接收轨旁原始数据，将数据按一定规则处理后生成不同类型的站场数据，返回给成员属性模块2、成员变量模块3和物理输入输出模块4；成员变量模块2定义了不同类型的成员变量，根据接收自数据库处理模块1的站场数据，将其定义的成员变量实例化成联锁规则库需要的变量；成员属性模块3定义了不同类型的成员具有的属性，根据接收自数据库处理模块1的站场数据，将其定义的成员属性实例化成联锁规则库需要的属性；联锁规则库模块4使用CPN建模，定义了不同的联锁规则；接收成员属性模块3和成员变量模块2输出的数据，将联锁规则库通用的规则实例化成具体的站场逻辑，并将值传递给所述物理输入输出处理模块5、ATS通信模块6和MAU通信模块7；物理输入输出数据处理模块5用于接收联锁规则库模块4返回的值(传递给轨旁的数据)，经过安全校验后生成轨旁输入输出控制逻辑；ATS通信模块6用来管理和ATS通信相关的功能，根据接收自联锁规则库模块4返回的值，实例化ATS通信逻辑；MAU通信模块7用来管理和MAU通信相关的功能，根据接收自联锁规则库模块4返回的值，实例化MAU通信逻辑。记录模块8用于记录联锁规则库模块4在代码实例化过程中的关键数据，并打印出报告供开发人员分析。以上实施例仅供说明本专利技术之用，而非对本专利技术的限制，有关
的技术人员，在不脱离本专利技术的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本专利技术的范畴，应由各权利要求所限定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于Petri网的联锁软件开发系统，其特征在于，包括：数据库处理模块，用于接收轨旁原始数据，将数据处理后生成不同类型的站场数据，返回给成员属性模块、成员变量模块和物理输入输出模块；成员变量模块，根据接收自所述数据库处理模块的站场数据，将其定义的成员变量实例化成联锁规则库需要的变量；成员属性模块，根据接收自所述数据库处理模块的站场数据，将其定义的成员属性实例化成联锁规则库需要的属性；联锁规则库模块，接收所述成员属性模块和成员变量模块输出的数据，将联锁规则库通用的规则实例化成具体的站场逻辑，并将值传递给所述物理输入输出处理模块、ATS通信模块和MAU通信模块；物理输入输出数据处理模块，用于接收所述联锁规则库模块返回的值，经过安全校验后生成轨旁输入输出控制逻辑；ATS通信模块，根据接收自所述联锁规则库模块返回的值，实例化ATS通信逻辑；MAU通信模块，根据接收自所述联锁规则库模块返回的值，实例化MAU通信逻辑。

【技术特征摘要】
1.一种基于Petri网的联锁软件开发系统，其特征在于，包括：数据库处理模块，用于接收轨旁原始数据，将数据处理后生成不同类型的站场数据，返回给成员属性模块、成员变量模块和物理输入输出模块；成员变量模块，根据接收自所述数据库处理模块的站场数据，将其定义的成员变量实例化成联锁规则库需要的变量；成员属性模块，根据接收自所述数据库处理模块的站场数据，将其定义的成员属性实例化成联锁规则库需要的属性；联锁规则库模块，接收所述成员属性模块和成员变量模块输出的数据，将联锁规则库通用的规则实例化成具体的站场逻辑，并将值传递给所述物理输入输出处理模块、自动列车监督通信...

【专利技术属性】
技术研发人员：李广诚，孙来平，
申请(专利权)人：上海自仪泰雷兹交通自动化系统有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31