15、铁路安全验证与容量模拟的SafeCap项目

铁路安全验证与容量模拟的SafeCap项目

1. 引言

铁路行业面临着诸多新挑战，包括提升运力、减少碳排放、降低成本以及提高客户满意度（即所谓的“4C”）。所有这些改进都必须在确保铁路安全的前提下进行，这就需要新的解决方案，以支持对这些挑战进行综合、直观且高效的思考。

传统上，铁路建模和形式验证一直处于形式方法应用的前沿。在应用形式技术确保铁路安全方面，有许多成功案例，如巴黎地铁线路的开发、机场摆渡列车、轨道旁SIL2/SIL3设备、站台屏蔽门控制器等。然而，在支持对安全和容量进行综合推理、向信号工程师隐藏形式方法以及开发支持这些功能的可扩展工具环境方面，投入的精力相对较少。

2. SafeCap项目

SafeCap项目由英国铁路安全与标准委员会（RSSB）和工程与物理科学研究委员会（EPSRC）联合支持，项目主题为“克服铁路网络节点（车站和交汇处）造成的运力限制”。该项目从2011年2月持续到2013年8月，由纽卡斯尔大学协调，合作伙伴包括纽卡斯尔大学、斯旺西大学、英维思铁路（现为西门子铁路自动化的一部分）和日本产业技术综合研究所（AIST）。

3. 项目目标

SafeCap项目的总体目标是开发建模技术和工具，在确保安全标准的同时提高铁路运力。为实现这一目标，项目团队设定了几个科学和技术目标：
- 开发一种直观的图形化领域特定语言（DSL），并提供定制的工具支持。
- 识别和验证通过改变路线设计、轨道布局、信号原则和驾驶规则来提高运力的设计模式。

实现这些技术目标的科学进展在于为描述铁路节点的基于状态的模型开发形式基础，以及为验证铁路系统提供开放的工具支持。具体而言，这些