信息物理融合系统(CPS, Cyber Physical Systems)是一个综合信息世界、物理世界和控制过程的多维复杂系统,实现大型工程系统的动态控制、信息服务和实时感知。CPS系统安全、可靠、实时、高效,具有重要而广泛的应用前景。从产业角度看,CPS涵盖了小到仓库监控和智能家庭网络,大到工业控制系统乃至智能交通系统等大型应用。铁路信息物理融合系统是我国未来铁路交通运输的发展趋势,致力于提高乘客乘车的舒适性和列车运行的安全性。为了达到缩短系统开发周期和减少开发成本的目的,完全有必要在系统开发初期,对系统进行全面地、深入地、正确地分析,并建立一个安全可靠的系统模型。本文使用体系结构分析和设计语言AADL对铁路信息物理融合系统进行分析与建模。由于铁路信息物理融合系统是一个时空关键的、动态连续的系统,因此必须对系统的物理世界,时空特性和动态连续性进行建模。AADL目前并不支持对物理世界,空间方面和动态连续性方面的建模,因此,本文对AADL进行了有效的扩展,使AADL支持这些方面的建模。针对列车运行的安全性,本文对列车碰撞的场景进行了分析,由此引出一些安全性需求和功能性需求,并针对这些需求,提出了一些措施和解决方案。为了实现列车分隔,保障列车运行安全,提高列车运营效率,本文对列车移动授权的生成原理和计算方法进行了详细的分析。针对CBTC系统的庞大与复杂,分析系统功能的特点,能够把CBTC系统有效拆分成四个子系统。本文利用OSATE工具,结合AADL的扩展方式,对CBTC各个子系统进行合理的分析和建模,定义相关子系统之间的交互接口,对系统中端对端流进行了分析,并对系统的物理世界,空间方面和动态连续性进行了分析和建模。每个子系统的建模都是根据铁路系统的具体需求,使用合理的AADL构件实现的。