【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(jìn)行了探討。

【關(guān)鍵詞】 鐵路信號 形式化 方法

一、引言

由于系統(tǒng)的失效會導(dǎo)致出現(xiàn)重大生命、財產(chǎn)的損失就是安全關(guān)鍵系統(tǒng)，鐵路信號系統(tǒng)就是這樣的一種系統(tǒng)，因為當(dāng)前復(fù)雜的、規(guī)模大的軟件系統(tǒng)，使得頻繁的出現(xiàn)需求的變更，這樣導(dǎo)致很困難實現(xiàn)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(jìn)行了探討。

二、鐵路信號系統(tǒng)

2.1 鐵路信號域知識

鐵路信號是一個有名的論域，根據(jù)傳統(tǒng)的方法可以將鐵路信號進(jìn)行劃分，可將其劃分為車站、編組站、區(qū)間、和調(diào)度集中，當(dāng)前列車自動控制系統(tǒng)在城市軌道交通中應(yīng)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(tǒng)中也不斷的應(yīng)用計算機技術(shù)。在鐵路信號領(lǐng)域中因應(yīng)用計算機技術(shù)出現(xiàn)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(biāo)。

2.2 鐵路計算機信號系統(tǒng)

鐵路信號控制包含很多個子系統(tǒng)，在一個調(diào)度區(qū)段內(nèi)，車站連鎖和區(qū)間閉塞是與列車運行緊密相關(guān)的倆大部分。現(xiàn)代通信、計算機等技術(shù)是車站聯(lián)鎖系統(tǒng)的主要手段，來對進(jìn)路進(jìn)行控制，知識一個聯(lián)鎖系統(tǒng)，在這個系統(tǒng)內(nèi)色燈信號機、軌道電路和動力轉(zhuǎn)轍機是三大室外基礎(chǔ)設(shè)備，執(zhí)行行車的指揮命令是基礎(chǔ)設(shè)備的作用，通過聯(lián)鎖軟件來對行車安全進(jìn)行保證，對于作業(yè)效率的提高也需要通過連鎖軟件來實現(xiàn)。對于區(qū)間內(nèi)列車的行車安全需要通過區(qū)間閉塞系統(tǒng)來實現(xiàn)，對于區(qū)間通過能力的安全性的提高也需要區(qū)間閉塞系統(tǒng)的保證，隨著列車的運行區(qū)間的通過信號進(jìn)行自動轉(zhuǎn)換，分區(qū)信號的顯示受到同時相鄰車站的進(jìn)站信號變化的影響。系統(tǒng)控制層是車站聯(lián)鎖系統(tǒng)和區(qū)間閉塞系統(tǒng)的核心，系統(tǒng)控制層也是系統(tǒng)邏輯運算功能的實現(xiàn)者，其具備故障—安全性能是非常必要的。聯(lián)鎖機構(gòu)和控制設(shè)備不僅接受人機界面層的信息，還接受監(jiān)控層的信息，監(jiān)控層的信息主要包括信號機狀態(tài)、軌道電路狀態(tài)、動力轉(zhuǎn)轍機狀態(tài)和列車運行狀態(tài)的信息等。根據(jù)需求處理輸入的操作信息、聯(lián)鎖機構(gòu)、狀態(tài)信息、控制設(shè)備等是系統(tǒng)控制層設(shè)備的功能，來實現(xiàn)內(nèi)部信息的改變，進(jìn)而相應(yīng)的輸出信息可以產(chǎn)生，也就是道岔控制命令和信號控制命令，然后再監(jiān)控層的控制部件得到執(zhí)行。

三、鐵路信號計算機系統(tǒng)的形式化表示方法

3.1 知識的內(nèi)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(qū)域信號布置平面圖、區(qū)域性數(shù)據(jù)、鐵路車站、基本規(guī)則庫等。規(guī)則庫和單云庫是構(gòu)成知識庫的倆部分，而單元圖形庫和結(jié)構(gòu)庫是單元庫的組成部分，與鐵路現(xiàn)場相對應(yīng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和圖形存放在單元庫中，鐵路信號域的規(guī)定、定理等知識的導(dǎo)出規(guī)則、基本原理等存放在規(guī)則庫中，處理模塊進(jìn)行處理實現(xiàn)功能是根據(jù)知識庫中的知識進(jìn)行的。鐵路信號計算機系統(tǒng)必須遵循基本規(guī)則，對經(jīng)驗知識進(jìn)行整理，成為斷言的形式，然后再由斷言的形式變成規(guī)則。系統(tǒng)的基本規(guī)則的表達(dá)是通過一階謂詞邏輯來形式化出來的。

3.2 知識的關(guān)系表達(dá)

是否具有一系列的抽象化模型是鐵路信號系統(tǒng)形式化表達(dá)的關(guān)鍵，這其中很重要的就是將脫繼電器網(wǎng)絡(luò)形式信號電路的約束擺脫掉，進(jìn)行更一般的表達(dá)，而且要以數(shù)據(jù)庫作為基礎(chǔ)。高度的抽象來對系統(tǒng)進(jìn)行模型化是數(shù)據(jù)庫構(gòu)建的實質(zhì)，對信號系統(tǒng)中的變量進(jìn)行轉(zhuǎn)化，形成若干個基本的變量，比如道岔、信號機、區(qū)段等，這些作為底層層次，而轉(zhuǎn)化的進(jìn)路作為高層次，橫截面就是界限，其長度就是所有區(qū)段的總長，而且將一定的數(shù)量的信號機、道岔、區(qū)段包含在內(nèi)，信號機、道岔、區(qū)段與進(jìn)路之間相互聯(lián)系。

四、總結(jié)

當(dāng)前，這個系統(tǒng)在數(shù)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(qū)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(tǒng)中的倆部分進(jìn)行了介紹，分別是鐵路信號域知識和鐵路計算機信號系統(tǒng)，并對鐵路信號計算機系統(tǒng)的形式化表述方法進(jìn)行了探究，重點探究了知識的內(nèi)涵表示和知識的關(guān)系表達(dá)。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(jìn)行深入的研究，以便更好地在鐵路信號系統(tǒng)中應(yīng)用。

參 考 文 獻(xiàn)

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