基于UML和STPA的RBC交接场景安全分析研究

发布时间：2017-08-05 11:05

  本文关键词：基于UML和STPA的RBC交接场景安全分析研究

  更多相关文章： 系统理论过程分析(STPA) UML概要文件 RBC交接 安全分析

【摘要】：高速列车运行控制系统(简称高速列控系统)作为高速铁路的关键部分,负责保障高速列车的安全运行和运输效率。一旦高速列控系统的安全性出现问题,将有可能造成行车中断,甚至是车毁人亡的严重后果。采用科学、有效的安全分析方法对高速列控系统进行分析,对于保障高速铁路的安全运营具有重要的意义。然而,高速列控系统融合了计算机技术、通信技术以及控制技术,其功能和组件交互关系都呈现出复杂性,这对传统的安全分析方法带来了一定的挑战。系统理论过程分析(System-Theoretic Process Analysis,STPA)作为建立在系统理论事故模型(Systems-Theoretic Accident Model and Process，STAMP)基础上的新型安全分析方法,将组件间的异常交互作为导致危险的主要原因,因此满足复杂系统对安全分析方法的要求。其中,建立系统分层控制结构模型是进行STPA安全分析的重要环节,但是,现有系统分层控制结构模型主要采用自然语言进行描述,容易受人员表述能力的影响而出现模糊或歧义的问题,为系统安全的分析带来巨大的挑战。本文从现有建模方法存在的问题着手,利用统一建模语言(Unified Modeling Language,UML)的可扩展性等优点,对STPA方法中分层控制结构模型的构建方法进行改进,主要的内容包括：(1)在阅读、理解大量文献研究的基础上,对国内外安全分析方法的研究情况进行综述,分析比较了不同安全分析方法的优缺点并讨论列控领域安全分析方法的研究方向。(2)设计面向STPA分层控制结构模型的UML概要文件,对UML语言中的类图和关系进行扩展,使之满足分层控制结构模型的要求,即创建满足STPA方法要求的半形式化建模语言,准确地刻画待分析系统的分层控制结构模型。(3)以RBC交接场景为例,从该场景的静态结构与动态行为出发,利用上述扩展后的UML半形式化建模语言建立RBC交接分层控制结构模型。其中,利用扩展后的类图描述整体控制结构,用OCL语言刻画过程模型,用状态图刻画控制算法,完成建模。(4)利用优化后的STPA方法,结合待分析系统的分层控制结构模型,对RBC交接场景的危险致因进行分析。确定系统级安全约束,逐层逐项分析系统中的不安全控制行为,最终辨识出系统的危险致因场景。
【关键词】：系统理论过程分析(STPA) UML概要文件 RBC交接 安全分析
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U284.48;TP273
【目录】：

• 致谢5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 引言11-21
• 1.1 选题背景11
• 1.2 高速列控系统的介绍11-14
• 1.3 国内外研究现状14-17
• 1.3.1 概述14-15
• 1.3.2 研究现状15-16
• 1.3.3 发展趋势16-17
• 1.4 选题意义和目的17-18
• 1.5 论文的研究内容及组织结构18-21
• 2 基于系统理论的安全分析方法21-29
• 2.1 概述21
• 2.2 STAMP模型21-27
• 2.3 STPA方法27-28
• 2.4 本章小结28-29
• 3 面向STAMP模型的UML概要设计29-43
• 3.1 统一建模语言UML29-33
• 3.1.1 UML的基础知识29-31
• 3.1.2 UML模型的扩展机制31-33
• 3.2 STAMP模型的UML概要设计33-41
• 3.2.1 类的扩展33-37
• 3.2.2 关系的扩展37-40
• 3.2.3 过程模型40-41
• 3.3 本章小结41-43
• 4 基于UML扩展的RBC交接建模43-63
• 4.1 RBC交接场景介绍43-45
• 4.2 基于UML的RBC交接场景STAMP模型构建45-62
• 4.2.1 分层控制结构类图45-48
• 4.2.2 过程模型48-52
• 4.2.3 控制算法52-56
• 4.2.4 分层控制结构状态图56-62
• 4.3 本章小结62-63
• 5 基于STPA的RBC交接安全分析63-77
• 5.1 系统级危险及分层控制结构63-64
• 5.2 不安全控制行为辨识64-66
• 5.3 控制缺陷分析66-75
• 5.4 本章小结75-77
• 6 结论77-79
• 6.1 研究成果77-78
• 6.2 论文创新点78
• 6.3 展望78-79
• 参考文献79-83
• 表目录83-85
• 图目录85-89
• 学位论文数据集89

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李兆恒;核电站概率安全分析的若干课题[J];核动力工程;1990年03期

2 刘志峰,余红星,李锋,冷贵君;法国安全分析程序的转机开发与应用[J];核动力工程;2003年S1期

3 李春;张和林;;概率安全分析的发展及应用展望[J];核安全;2007年01期

4 陈学东,李毅,徐佩珠,孙林福,齐忠元;φ2200变换炉鼓包变形的安全分析[J];压力容器;1993年04期

5 李锐柔;徐云起;;乏燃料后处理厂事故安全分析方法的探讨[J];核安全;2012年03期

6 杨天礼;;水利水电工程施工安全分析与对策[J];科技致富向导;2012年32期

7 连国钧,傅龙舟;钠冷快堆失流失热阱并发事故的安全分析[J];核动力工程;1992年03期

8 鲁飞;安振涛;孙思浩;周斌;;火箭弹检测安全分析与防护[J];装备环境工程;2007年02期

9 朱峻生;;大屯矿区电网的安全分析与对策[J];科技风;2009年16期

10 陈伟;;流体输送及设备的安全分析[J];科技创新导报;2011年23期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 杨国俊;吕少军;;安全分析会管理引入标准化的实践[A];第一届电力安全论坛优秀论文集[C];2008年

2 陈志宏;宋江儒;;浅谈工作安全分析在班组安全管理中的应用[A];2013’中国金属学会冶金安全与健康年会论文集[C];2013年

3 张春江;刘军;李敏;李希成;陈平;柏明清;;新疆油田管道长周期运行安全分析[A];第三届全国管道技术学术会议压力管道技术研究进展精选集[C];2006年

4 张中文;雷灵光;王跃武;;Android Permission机制的实现与安全分析[A];第27次全国计算机安全学术交流会论文集[C];2012年

5 陈志宏;;浅谈工作安全分析在班组安全管理中的应用[A];2012’中国金属学会冶金安全与健康年会论文集[C];2012年

6 旷贤启;;DCS系统可靠应用的安全分析[A];全国发电厂分散控制系统与厂级监控系统技术研讨会论文集[C];2004年

7 齐珍;郭良福;陈德怀;赖贵友;力一峥;李冬梅;栾永平;;高功率固体激光装置能源系统安全分析及保护策略[A];第二届全国危险物质与安全应急技术研讨会论文集[C];2013年

8 刘志猛;赵燕丽;;数字签名在一类认证和密钥协商协议中的应用和安全分析[A];2008通信理论与技术新进展——第十三届全国青年通信学术会议论文集（上）[C];2008年

9 李亚洲;吴宜灿;汪进;胡丽琴;袁润;王芳;王家群;顾晓慧;FDS团队;;大型集成概率安全分析软件平台RiskA3.5的开发与应用[A];第五届反应堆物理与核材料学术研讨会、第二届核能软件自主化研讨会会议摘要集[C];2011年

10 黄爽;许春香;;Waters IBE方案的分析与改进[A];第十一届保密通信与信息安全现状研讨会论文集[C];2009年

中国博士学位论文全文数据库 前4条

1 徐嘉文;概率安全分析协同建模关键技术研究与实现[D];中国科学技术大学;2016年

2 牛儒;一种基于失效传播模型的安全分析方法的研究[D];北京交通大学;2010年

3 张立勇;软件源代码安全分析研究[D];西安电子科技大学;2011年

4 陈钊;小型自然循环铅冷快堆SNCLFR-100热工水力设计与安全分析研究[D];中国科学技术大学;2015年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 刘金林;高通量工程试验堆概率安全分析[D];中国科学技术大学;2016年

2 韩笑;基于UML和STPA的RBC交接场景安全分析研究[D];北京交通大学;2016年

3 汪狄;基于安全分析的旅游区景观规划方法研究[D];西南交通大学;2015年

4 徐国梁;量子签名方案的安全分析及改进[D];五邑大学;2016年

5 阳小奇;一种基于契约的安全分析方法的研究与实现[D];西安电子科技大学;2006年

6 任春玲;计算机辅助概率安全分析软件的设计与实现[D];合肥工业大学;2005年

7 吴海翔;Web应用安全分析器的研究与实现[D];国防科学技术大学;2007年

8 张明剑;一种Web安全分析系统的设计与实现[D];北京邮电大学;2008年

9 张杰;燃机电厂安全分析与应用[D];华北电力大学（河北）;2008年

10 牛婷芝;一种Java源代码安全分析系统的设计与实现[D];北京邮电大学;2009年

，

本文编号：624537