基於模型的列車運行控制系統設計與驗證方法（簡體書）

在需求、分析、設計、實現、測試和運行維護等不同階段都會存在多種模型。在基于模型的設計和驗證中，經常使用圖形化的模型，如UML和各種自動機模型。但模型并非只能是圖形化的，也可以使用文本或其他方式來表示，如一階邏輯模型、CSP模型，這些模型在開發過程中服務于不同的應用目的。模型忽略系統邏輯行為的復雜底層實現，而直接展現問題域。建立模型便于捕獲領域知識和進行知識管理，可以加強領域專家對系統開發過程的直接影響。
模型有助于理解問題，便于溝通以獲得對系統的某些方面具有更加準確、清晰的認識。模型還能借助計算機進行輔助分析和設計，能夠使設計更清晰，系統更具可維護性。基于模型的開發將復雜的業務邏輯和最佳實踐經驗封裝在模型中，并將這些模型應用到開發，代碼生成，測試和維護當中，通過建模將開發工作抽象到更高的層次。不同的模型在列控系統開發過程中的各個關鍵環節發揮其各自不同的作用。模型要能真實的反映客觀事物需要一個論證的過程，這就要求模型的建立過程是嚴謹的，并且結果是可追溯和驗證的。
（二）開發效率的提升
在傳統開發流程中，需求、設計、實現和測試任務在不同的工具環境下依次執行，其中涉及多個人工步驟。不同類型的設計和分析工作使用不同的專門工具實現，然后人工將設計轉換成代碼，而系統級測試要到軟件和硬件實現完成后才能執行，這是個耗時且容易引入缺陷的過程。缺少公用工具環境、多個人工步驟以及后期才能發現缺陷等因素都會延長開發時間、增加開發成本。
基于模型的開發方法一般利用形式化的系統描述語言和建模技術更加科學、嚴謹地發現系統潛在危險，并推演、分析危險事件的可能致因因素。在此基礎上借助計算機的高效處理能力，代替繁復、單調的人工計算處理過程，從而提高分析設計工作的效率、準確性和完備性，使之能夠更好的配合列控系統的開發規模和開發進度。
以安全分析過程為例，傳統的安全分析方法大都是從工程實踐中總結提煉出來的程序化方法。這些方法原理簡單、容易掌握，且有成熟工具予以輔助。但是，推演或歸納的過程仍需要人工完成，要求使用者具有豐富的專業知識和經驗，以及較強的邏輯推理能力，否則無法滿足大規模復雜系統的需要。隨著系統復雜程度的提高，出自分立元件設備分析經驗的傳統安全分析方法逐漸顯現出他們的不足。