鐵路信號域形式化方法初探

【摘要】 鐵路信號對于保證火車的安全運行是非常重要的，本文對鐵路信號域形式化方法進行了探討。

【關鍵詞】 鐵路信號 形式化 方法

一、引言

由于系統的失效會導致出現重大生命、財產的損失就是安全關鍵系統，鐵路信號系統就是這樣的一種系統，因為當前復雜的、規模大的軟件系統，使得頻繁的出現需求的變更，這樣導致很困難實現模型化，針對這種情況，目前常用的方法就是形式化描述需求。本文對鐵路信號域形式化方法進行了探討。

二、鐵路信號系統

2.1 鐵路信號域知識

鐵路信號是一個有名的論域，根據傳統的方法可以將鐵路信號進行劃分，可將其劃分為車站、編組站、區間、和調度集中，當前列車自動控制系統在城市軌道交通中應用，其就屬于鐵路信號的一個子域。而在最近的幾年中，在其他的三大子系統中也不斷的應用計算機技術。在鐵路信號領域中因應用計算機技術出現的問題通過人工智能的理論和方法去解決，就是鐵路信號域知識形式化表示的目標。

2.2 鐵路計算機信號系統

鐵路信號控制包含很多個子系統，在一個調度區段內，車站連鎖和區間閉塞是與列車運行緊密相關的倆大部分。現代通信、計算機等技術是車站聯鎖系統的主要手段，來對進路進行控制，知識一個聯鎖系統，在這個系統內色燈信號機、軌道電路和動力轉轍機是三大室外基礎設備，執行行車的指揮命令是基礎設備的作用，通過聯鎖軟件來對行車安全進行保證，對于作業效率的提高也需要通過連鎖軟件來實現。對于區間內列車的行車安全需要通過區間閉塞系統來實現，對于區間通過能力的安全性的提高也需要區間閉塞系統的保證，隨著列車的運行區間的通過信號進行自動轉換，分區信號的顯示受到同時相鄰車站的進站信號變化的影響。系統控制層是車站聯鎖系統和區間閉塞系統的核心，系統控制層也是系統邏輯運算功能的實現者，其具備故障—安全性能是非常必要的。聯鎖機構和控制設備不僅接受人機界面層的信息，還接受監控層的信息，監控層的信息主要包括信號機狀態、軌道電路狀態、動力轉轍機狀態和列車運行狀態的信息等。根據需求處理輸入的操作信息、聯鎖機構、狀態信息、控制設備等是系統控制層設備的功能，來實現內部信息的改變，進而相應的輸出信息可以產生，也就是道岔控制命令和信號控制命令，然后再監控層的控制部件得到執行。

三、鐵路信號計算機系統的形式化表示方法

3.1 知識的內涵表示

鐵路信號域的基本知識是由下述幾個部分組成的：區域信號布置平面圖、區域性數據、鐵路車站、基本規則庫等。規則庫和單云庫是構成知識庫的倆部分，而單元圖形庫和結構庫是單元庫的組成部分，與鐵路現場相對應的拓撲結構和圖形存放在單元庫中，鐵路信號域的規定、定理等知識的導出規則、基本原理等存放在規則庫中，處理模塊進行處理實現功能是根據知識庫中的知識進行的。鐵路信號計算機系統必須遵循基本規則，對經驗知識進行整理，成為斷言的形式，然后再由斷言的形式變成規則。系統的基本規則的表達是通過一階謂詞邏輯來形式化出來的。

3.2 知識的關系表達

是否具有一系列的抽象化模型是鐵路信號系統形式化表達的關鍵，這其中很重要的就是將脫繼電器網絡形式信號電路的約束擺脫掉，進行更一般的表達，而且要以數據庫作為基礎。高度的抽象來對系統進行模型化是數據庫構建的實質，對信號系統中的變量進行轉化，形成若干個基本的變量，比如道岔、信號機、區段等，這些作為底層層次，而轉化的進路作為高層次，橫截面就是界限，其長度就是所有區段的總長，而且將一定的數量的信號機、道岔、區段包含在內，信號機、道岔、區段與進路之間相互聯系。

四、總結

當前，這個系統在數個車站完成了測試工作，其正確性和有效性得到了驗證，而且在鐵路區間知識域也適用于這種形式化的表示方法。本文對鐵路信號系統中的倆部分進行了介紹，分別是鐵路信號域知識和鐵路計算機信號系統，并對鐵路信號計算機系統的形式化表述方法進行了探究，重點探究了知識的內涵表示和知識的關系表達。我堅信，隨著鐵路信號域知識不斷的擴充，也需要更新知識庫，而且需要不斷的對鐵路信號域的形式化表示進行深入的研究，以便更好地在鐵路信號系統中應用。

參 考 文 獻

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