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　　兰州交通大学硕士学位论文摘要铁路信号设备或系统的可靠性与安全性对保障列车的正常运行具有重要意义，在系统设计时必须遵循“故障一安全”原则。在铁路信号系统中，计算机联锁已经得到了广泛的应用。安全是整个联锁系统设计的核心主题，铁路标准要求联锁软件的安全性等级必须达到ＳＩＬ４。在联锁软件开发过程中，对软件的可靠性、可维护性等方面也不能忽略，从而保证整个软件的质量。因此，对全电子计算机联锁软件质量度量的研究至关重要。本文以全电子计算机联锁软件为研究对象，首先分析了系统的结构以及功能特点。联锁系统属于安全相关系统，其软件要求保证其可靠性与安全性；论文同时提出了软件质量的概念以及软件质量度量模型，井说明了软件测试、软件度量、代码重构等软件质量保证手段。其次，论文介绍了几种最具代表性的软件度量方法：源代码行度量方法、从程序结构角度提出的ＭｃＣａｂｅ圈复杂性度量方法、从程序文本角度提出的Ｈａｌｓｔｅａｄ软件科学度量方法和基于信息流的ＨｅｎｒｙＫａｆｕｒａ方法。最后，通过分析这几种典型的软件度量方法，发现这些方法并不能全面的度量整个软件的质量。为了解决度量的片面性问题，结合现有的软件度量方法，本文提出了一种全面的软件度量方法，其核心思想是对代码长度、圈复杂度、软件科学度量值以及信息流度量值进行综合处理。该方法能够实现从软件的长度、结构、信息流等角度来综合评价软件质量。本文利用该方法对联锁软件进行质量度量，以量化的形式表征软件内部质量水平。首先参照软件内部质量度量标准，选择清晰性、可维护性、易测试性三个质量特性作为联锁软件质量评价标准。接着计算出每个质量特性相关度量元的值，建立了联锁软件内部质量评价的静态度量模型。最后通过实例计算出了联锁软件度量结果。通过以上度量分析，发现有些度量值低于指标的最小值，有些却超过最大值，软件的综合质量比较低。为了提高计算机联锁软件质量水平，本文提出了一种质量度量引导优化（ＱｕａｌｉｔｙＭｅｔｒｉｃｓ－ＤｉｒｅｃｔｅｄＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ，简称ＱＭＤＯ）的方法。ＱＭＤＯ方法的基本思想是：运用全面度量方法对联锁软件进行质量度量，对照度量结果，采用代码优化技术对联锁软件进行修改并重新度量，对比之前的度量结果，优化后各度量项能够达到联锁软件的要求范围。ＱＭＤＯ方法明显改善了代码的清晰性、可维护性、易测试性，极大地提高了代码质量，为利用软件度量提高软件质量找到了一条有效的途径。关键字：计算机联锁软件；软件质量；软件度量；质量度量弓ｌ导优化论文类型：应用研究

　　全电子计算机联锁软件质量度量分析与研究Ａｂｓｔｒａｃｔ，玎１ｅｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙａｎｄｓｅｃｕｒｉｔｙｏｆｒａｉｌｗａｙｓｉｇｎａｌｉｎｇｅｑｕｉｐｍｅｎｔｏｒｓ弘ｔｅｍｉｓｏｆｇｒｅａｔｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅｔｏｔｒａｉｎｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｎｏｒｍａｌｏｐｅｒａｔｉｏｎ．Ｗｅｍｕｓｔｆｏｌｌｏｗｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆ“ｆｉＩｉｌ・ｓａｆｅ”ｉｎｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｄｅｓｉｇｎｉｎｇｔｈｅｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅｃｏｍｐｕｔｅｒｉｎｔｅｒｌｏｃｋｉｎｇｓｙｓｔｅｍｈａｓｂｅｅｎ慨ｄｅｌｙｕｓｅｄｉ１１ｔｈｅｒａｉｌｗａｙｓｉｇｎａｌｉｎｇｓｙｓｔｅｍ，ｏｆｗｈｉｃｈａｃｏｒｅｔｏｐｉｃｉｓｓａｆｅｔｙ．Ｔｈｅｓａｆｅｔｙｉｎｔｅｇｒｉｔｙｌｅｖｅｌｏｆ也ｅｉｎｔｅｒｌｏｃｋｉｎｇｓｏｆｔｗａｒｅｍｕｓｔａｃｈｉｅｖｅＳＩＬ４．Ｉｎｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｈｅｓｏｆｔｗａｒｅ，ｗｅｃａｎｎｏｔｉｇｎｏｒｅｔｈｅｒｅｌｌａｂｉｌｉｔｙａｎｄｔｈｅｍａｉｎｔａｉｎａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｓｏｆｔｗａｒｅ，ｉｔｗｉｌｌｓｕｆｆｅｒｔｈｅｑｕａｌｉｔｙｏｆｔｈｅｗｈｏｌｅｓｏｆｔｗａｒｅ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｉｔｉｓｃｒｉｔｉｃａｌｔｏｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｉｎｔｅｒｌｏｃｋｉｎｇｓｏｆｔｗａｒｅｑｕａｌｉｔｙｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ．眦ｓｐａｐｅｒｓｔｕｄｉｅｓｔｈｅａｌｌ－ｅｌｅｃｔｒｉｃｃｏｍｐｕｔｅｒｉｎｔｅｒｌｏｃｋｉｎｇｓｏｆｔｗａｒｅ．Ｆｉｒｓｔ，ａｎａｌｙｓｅｓｔｈｅａｒｃｈｉｔｅｃｔｕＮａｎｄｆｕｎｃｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｉｎｔｅｒｌｏｃｋｉｎｇｓｙｓｔｅｍ，ｗｈｉｃｈｉｓａｓａｆｅｔｙ－ｒｅｌａｔｅｄｓｙｓｔｅｍｓｏｔｈａｔｉｔｓｓｏｆｔｗａｒｅｍｕｓｔｂｅｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙａｎｄｓａｆｅｔｙ，ａｎｄｐｒｏｐｏｓｅｓｔｈｅｃｏｎｃｅｐｔｏｆｓｏｌｅ［ｗａｒｅｑｕａｌｉｔｙａｎｄｔｈｅｍｅｔｒｉｃｓｍｏｄｅｌｏｆｓｏｆｔｗａｒｅｑｕａｌｉｔｙ，ｅｘｐｌａｉｎｓｍａｎｙｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｆｏｒｇｕａｒａｎｔｅｅｉｎｇｔｈｅｓｏｆｔｗａｒｅｑｕａｌｉｔｙＳＢｃｈａＳｓｏｆｔｗａｒｅｔｅｓｔ，ＳＯ自ｃＷａｒｅｍｅｔｒｉｃｓ，ｃｏｄｅｒｅｓｔｒｕｃｔｕｒｉｎｇ．Ｓｅｃｏｎｄ，ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓａｌｌｋｉｎｄｓｏｆｔｈｅｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅｓｏｆｔｗａｒｅｍｅｔｒｉｃｓｍｅｔｈｏｄｓ，ｆｏｒｅｘａｍｐｌｅ，ｓｏｆｔｗａｒｅｍｅｔｒｉｃｓｆｏｒｌｉｎｅｓｏｆｃｏｄｅ，ＭｃＣａｂｅｍｅｔｒｉｃｓａｌｌｏｗｉｎｇｆｏｒｔｈｅｐｒｏｇｒａｍｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ，Ｈａｌｓｔｅａｄｓｏｆｂｖａｒｅ ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ ｍｅｔｒｉｃｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｐｒｏｇｒａｍ ｔｅｘｔ ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ．Ｗｅ ｆｉｎｄ ｔｈｅｓｅ ｍｅｔｈｏｄｓ Ｃａｌｌ ｎｏｔ ｍｅａｓｌｌｒｅ ａｌｌ ａｓｐｅｃｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｔｈｒｏｕｇｈ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｔｈｅｓｅ ｍｅｔｈｏｄｓ． Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｏｆ ｐａｒｔｉａｌ ｍｅｔｒｉｃｓ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｐｒｏｐｏｓｅｓ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｔｈａｔ Ｃａｎ ｍｅａｓｕｒｅ ｍｏｒｅ ａｓｐｅｃｔｓ ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ，ｗｈｉｃｈ ｉＳ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ， ａｎｄ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｌｏｃｋｉｎｇ ｓｏＲｗａｒｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｍｅｔｒｉｃｓ．ｎｅ ｍｅｔｈｏｄ ａｌｌｏｗｓ ｆｏｒ ｍａｎｙ ａｓｐｅｃｔｓ ｏｆ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｓｕｃｈ ａｓ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｌｅｎｇｔｈ，ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｆｌｏｗ ｅｔｅａｃｈｉｅｖｉｎｇ ｔｈｅ ｔａｒｇｅｔ ｏｆ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ａｌｌ ａｓｐｅｃｔｓ ｏｆ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｑｕａｌｉｔｙ．Ｗｅ ｒｅｆｅｒ ｔｏ ｓｏｆｔｒａｒｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｍｅｔｒｉｃｓ ｓｔａｎｄａｒｄｓ，ｓｅｌｅｃｔ ｃｌａｒｉｔｙ，ｍａｉｎｔａｉｎａｂｉｌｉｔｙｔｅｓｔａｂｉｌｉｔｙ ａｓ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｌｏｃｋｉｎｇ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ。ａｎｄ ｗｏｒｋ ｏｕｔ ｔｈｅ ｖａｌＬｌｃ ｏｆ ｅａｃｈ ｍｅ壤ｃｓ ｅｌｅｍｅｎｔ ａｂｏｕｔ ｑｕａｌｉｔｙ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ， ａｎｄ ｂａｓｅｄ ０１１ ｔｈｅ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｍｃＮｃｓ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒｗａｒｄｌｙ．Ｔｈｅｎ ｗｅ ｂｕｉｌｄ ｔｈｅ ｓｔａｔｉｃ ｍｅｔｒｉｃｓ ｏｆｔｈｅ ｉｎｔｅｒｌｏｃｋｉｎｇ ｓｏＲｗａｒｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ，ａｎｄ ｗｏｒｋ ｏｕｔ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｌｏｃｋｉｎｇ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｍｅｔｒｉｃｓ ｉｎ ｓｅｖｅｒａｌ ｃａｓｅｓ ａｎｄ ｃａｌｃｕｌａｔｅ ｉｎｔｅｒｎａＩ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｉｎ ｔｈｅ ｗａｙ ｏｆ ｑｕａｎｔｉｚａｔｉｏｎ． Ｔｈｒｏｕｇｈ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ，ｓｏｍｅ ｍｅｔｒｉＣＳ ｂｅｌｏｗ ｉｔｓ ｍｉｎｉｍｕｍ，ｗｈｉｌｅ ｏｔｈｅｒｓ ｏｖｅｒｒｕｎ ｉｔｓ ｍａｘｉｍｕｍ．ＴＭｓ ｗｉｌｌ ｓｕｆｆｅｒ ｔｈｅ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｏｖｅｒａｌｌ ｑｕａｌｉｔｙ． Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ也ｅ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｑｕａｌｉｔｙ，ｔｈｉｓ Ｐａｐｅｒ ｐｒｏｐｏｓｅｓ ａｍｅ也ｏｄ ｏｆ Ｑｕａｌｉｔ３’－Ｍｅｔｒｉｃｓ－Ｄｉｒｅｃｔｅｄ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ（ｉ．ｅ，，ＱＭＤＯ）．Ｗｅ ｃｏｍｅ ｕｐ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ ｋｅｙ ｉｄｅａ ｏｆ ＱＭＤＯ：ｗｅ ｍｏｄｉ母ｔｈｅ ｐｒｏｇｒａｍ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｃｏｄｅ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ，ｗｈｉｌｅ ｒｅｆｅｒｒｉｎｇ ｔｏ ｉｔｓ ｍｅｔｆｉｃｓ ｒｅｓｕｌｔｓ，ａｎｄ ｔｈｅｎ ｍｅａｓｕｒｅ ｔｈｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｇｒａｍ ｍｏｄｉｆｉｅｄ． Ｃｏｎｔｒａｓｔｉｎｇ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ ｑｕａｌｉｔｙ ｍｅｔｒｉｃｓ ｒｅｓｕｌｔｓ，Ｗｅ ｆｉｎｄ ｅａｃｈ ｍｅｔｒｉｃｓ ｉｔｅｍｓ Ｃａｎ ｒｅａｃｈ ｔｈｅｉｒ —ＩＩ—

　　兰州交通大学硕士学位论文 ｓｃｏｐｅ ｒｅｑｕｉｒｅｄ．Ｔｈｅ ＱＭＤＯ ｏｂｖｉｏｕｓｌｙ ｉｍｐｒｏｖｅｓ ｔｈｅ ｃｌａｚｉｔｙ，ｍａｉｎｔａｉｎａｂｉｌｉｔｙｔｅｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｐｒｏｇｒａｍ ｃｏｄｅｓ，ａｔ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｉｍｅ ｍａｋｅｓ ｔｈｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｃｏｄｅｓ ｂｅｔｔｅｒａｎｄ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ａｌｌ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｗａｙ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｔｈｒｏｕｇｈ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｍｅｔｒｉｃｓ． Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ：Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｉｎｔｅｒｌｏｃｋ Ｓｏｆｔｗａｒｅ，Ｓｏｆｔｗａｒｅ ＱｕａｌｉｔｙＳｏｆｔｗａｒｅ Ｍｅｔｒｉｃｓ，Ｑｕａｌｉｔｙ Ｍｅｔｒｉｃｓ－Ｄｉｒｅｃｔｅｄ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ —ＩＩＩ

　　全电子计算机联锁软件质景度量分析与研究 目录摘要………………………………………………………………………………………．Ｉ Ａｂｓｔｒａｃｔ……………．…………，…………．．…………………．．。．．…．………………………。……………………………ＩＩ １绪论………………………………………………………………………………………………………………………．１ ｌ。ｌ研究背景……………………………………………………………………………．１ １．２研究目的及意义……………………………………………………………………．１ １．３国内外研究现状……………………………………………………………………，２ １．４论文组织结构………………………………………………………………………．３ ２全电子计算机联锁系统……………………………………………………………………４ ２．１全电子计算机联锁系统的发展……………………………………………………．４ ２．２全电子计算机联锁系统的结构及功能………………………………………………４ ２．３全电子计算机联锁系统的特点……………………………………………………．．７ ２。４全电子计算机联锁软件……………………………………………………………．７ ２．４．１软件的总体结构……………………………………………………………。７ ２．４。２软件的功能……………………………………………………………………，９ ２．４．３软件的特点…………………………………………………………………．１０ ３软件质量度量研究………………………………………………………………………。１１ ３．１软件质量……………………………………………………………………………１１ ３。１．１软件质量度量模型…………………………………………………………１１ ３．１．２软件质量保证手段…………………………………………………………１２ ３．２软件度量……………………………………………………………………………，１４ ３．２．１软件度量分析………………………………………………．．．……………．１５ ３．２．２软件度量的实施……………………………………………………………１６ ３．３软件度量的方法……………………………………………………………………１７ ３．３．１代码行度量…………………………………………………………………１７ ３．３．２ ＭｃＣａｂｅ圈复杂性度量……………………………………………………．．１８ ３．３．３ Ｈａｌｓｔｅａｄ软件科学度量……………………………………………………．，２０ ３．３．４数据流信息的程序复杂性度量……………………………．．．……………．２２ ３．４全面的软件度量方法………………………………………………………………２３ ４计算机联锁软件质量度量研究………………………………………………………．．：…２７ ４．１联锁软件质量特性…………………………………………………………………２７ ４．２联锁软件质量度量模型……………………………………………………………２８

　　兰卅ｆ交通大学硕士学位论文 ４．３联锁软件分析………………………………………………………………………２９ ４．４联锁软件质量度量…………………………………………………………………３２ ４．４．１清晰性度量…………………………………………………………………３２ ４．４．２可维护性度量………………………………………………………………．３４ ４．４．３易测试性度量………………………………………………………………３６ ５软件质量度量的应用……………………………………………………………………．．３９ ５．１代码优化技术………………………………………………………………………３９ ５．２质量度量引导优化…………………………………………………………………４０ ５．３优化后的质量度量…………………………………………………………………４２ ５．４度量结果对比分析…………………………………………………………………４５ 结论…………………………………………………………………………………………………………………．４８ 致谢…………………………………………………………………………………………………………………．４９ 参考文献……………………………………………………………………………………。５０ 攻读学位期间的研究成果…………………………………………………………………．．５２

　　兰州交通大学硕士学位论文 １绪论 １．１课题研究背景 铁路是大容量和大众化的交通运输工具，安全运输是铁路追求的目标，通常所说的 “安全第一”表明安全在铁路中的地位。“故障一安全”的理念也源于铁路…。在这些 系统中不光要能保证系统在正常情况下的安全运行，同时还必须考虑系统在出现某些不 正常的情况下，如何避免或减少危及人身安全或大宗财物损失的事故发生。 目前，在铁路运输系统中，计算机联锁系统已经得到了广泛的应用，与以前的继电 联锁相比，计算机联锁系统是以软件来实现由继电逻辑完成的信号设备之间的联锁关 系。然而对软件质量的研究和应用，并不像硬件那样成熟，在计算机联锁系统中，软件 是执行联锁运算的核心部分，它的失效有可能导致列车的相撞或颠覆等重大事故，因此， 如何保障联锁软件的质量也就成了开发计算机联锁软件的一项重要课题。 联锁子系统是铁路信号控制设备中地面设备的重要组成部分，在信号、道岔和进路 之间建立一定的相互关系和控制顺序，保障列车的行车调车安全，联锁系统本身须具有 高度的安全性和可靠性，联锁系统的设计须遵循“故障一安全”原则１２Ｊ。 铁路车站联锁软件是一种典型的安全性苛求软件（Ｓａｆｅｔｙ－Ｃｒｉｔｉｃａｌ ＳｏＲｗａｒｅ）。一是软 件具有生命攸关的功能，失效意味着可能带来涉及人身安全的重大损失：二是联锁软件 因车站布局不同规模也不尽相同，每一个车站的联锁软件都是一件相异的单独产品，但 不是一个软件版本的重复，这就符合安全性苛求软件的生命攸关性、复杂性和独特性的 要求【３】ｏ作为安全性苛求软件对于质量有特殊的要求，对软件进行测试和评估是系统生 命周期中重要环节。 联锁软件在保证软件功能的同时也要保证软件的质量，但是对质量的高低如何来评 价又是一个重要的研究领域。本论文在分析软件质量的基础上提出了四点对于如何提高 软件质量的方法，而主要研究方向是软件质量度量，采用什么方法进行度量，以及通过 度量评价软件的质量，对于一些度量结果不理想的代码进行修改，降低相应的度量指标， 从而提高软件的质量。 １．２研究目的和意义 在软件开发的历史中，我们可以意识到，软件危机在一定的层次上反映了软件开发 中管理的重要性。对管理层人员来说，没有对软件过程的可见度就无法管理，而没有对 见到的事物有适当的度量或适当的准则去判断、评估和决策，也无法进行优秀的管理【４】。 我们说软件工程的方法论主要在提供可见度方面下工夫。但仅仅是方法论的提高并不能

　　全电子计算机联锁软件质量度量分析与研究 使其成为工程学科［５１。这就需要使用度量。度量是一种可用于决策的可比较的对象。度 量已知的事物是为了进行跟踪和评估。对于未知的事物，度量则用于预测。 目前软件度量的成果是非常初步的，还需要大量的工作才能真正地做到实用化。认 识到软件度量的实用化成果将对软件的高质量和高速发展有不可估量的影响。 由于信号系统对安全的苛求性，所以针对软件的安全性和可靠性进行测试验证，遵 循“故障一安全”原则是必须的。在保证联锁软件安全性的同时兼顾可靠性以及可维护 性，对软件质量的提高有很大的帮助。在软件开发中，软件度量的根本目的是为了管理 的需要。利用度量来提高软件质量是对软件度量结果的应用。 计算机联锁软件关注安全性，铁路标准要求达到安全完整性等级ＳＩＬ４级，在保证 高安全性的前提下，兼顾软件的可靠性以及可维护性等方面，从而保证整个系统的质量， 所以研究联锁软件的可靠性以及可维护性等方面．对提高软件的整体质量来说至关重 要，通过对度量指标的分析，采取一定的技术手段对代码进行优化，达到系统指定的要 求，在保证系统安全性的前提下提高了软件的质量。因此，对联锁软件进行质量度量具 有重要意义。 １．３国内外研究现状 在六十年代，主要是七十年代，人们就开始了软件量度和度量的基础性工作，根据 这些早期工作，八九十年代有了更迸一步的研究成果。提出软件度量的原因是基于大家 都认为结构和模块化对开发可靠性软件非常重要，许多软件专家认为软件系统模块化越 高且模块结构越简单，软件可靠性就越能得到保证【６】。 软件度量的早期工作主要集中在复杂性度量上，主要分为程序结构复杂性度量、计 算复杂性度量、逻辑复杂性度量、概念复杂性度量和文本复杂性度量。最常用的四种度 量方法是：代码行度量法（Ｌｉｎｅｓ ｏｆＣｏｄｅ，ＬＯＣ）、ＭｃＣａｂｅ的圈复杂度度量法、Ｈａｌｓｔｅａｄ度 量法和信息流量（ＩＦ）度量法（伯】。它们分别被认为测量软件的长度、程序中操作数和操作 码的数量、程序中的分支数和模块间信息流量的多少。 国外对软件度量的研究开始的比较早。在美国，许多度量研究活动是由美国卡内基 梅隆的软件工程研究所主办进行的，这些活动是促进组织间提高应用软件度量的舞台。 许多大型公司和组织广泛地应用了软件度量。如美国电话电报公司、美国国家航空和宇 宙航行局，摩托罗拉公司等ｆ９１。英国伦敦南湾大学系统和软件工程中心提出伦敦南湾大 学提出一个叫“基于结构的软件度量”的研究项目，目的是在现有研究的基础上建立标 准模型，分析和度量软件结构。欧共体从１９８９年到１９９２年，创立了一个叫 ＭＥＴＫＩＴ（Ｍｅｔｒｉｃｓ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎａｌ Ｔｏｏｌｋｉｔ ２３８４，度量教育工具包）项目。ＭＥＴＫＩＴ的目的通过

　　兰州交通大学硕士学位论文 开发面向工程和学术界的教材来唤起相关人员的度量意识和提高软件度量在欧洲工程 界的应用【１０１。德国自１９９３年后在ＧＩ（Ｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ ｆｕｒ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｋ）的支持下，建立一个软 件度量组织。不久之后德国政府宣布了一项研究课程，其中软件度量是其中的主要部分 【１ｌ】。日本在软件度量方面的成果是Ａｚｕｍａ的ＩＳ０９１２６标准，伴随着这个标准，有超过 １００个软件度量方法作为软件品质的定量标准被提出【ｌ引。 我国对软件度量的研究还是很初步的，对比其他国家，在这方面我们还没有形成系 统的知识领域，许多研究机构和大学都对ＣＭＭＩ、ＩＳ０９０００等在软件工程领域的应用进 行了深入的探讨和研究，出现了如新太科技的软件质量提升系统、北大青鸟系列产品、 中国科学院软件研究所的软件质量保证平台等。由此看来，软件度量的研究在我国还有 很大的发展空间。 １．４论文组织结构 本文共分五章，内容安排如下： 第１章：绪论，主要对论文的研究背景与意义、研究现状及论文的内容安排进行阐 述。 第２章：全电子计算机联锁系统，主要介绍联锁系统的结构和功能，以及全电子计 算机联锁软件的功能、结构和特点。 第３章：软件质量与度量理论基础，介绍软件质量的概念以及如何提高软件质量， 通过对软件测试、软件度量、代码重构以及全面的质量管理等技术手段的描述来说明影 响软件质量的因素。但是对于软件质量的高低的评价就需要引入软件度量的概念，主要 分析了四种典型的软件度量方法，在此基础上提出了一种全面的度量方法。 第４章：联锁软件质量度量，在第三章提出的全面软件度量的基础上进一步提出纯 内部质量度量的三个特性，并建立了联锁软件质量度量模型。以一段道岔模块的代码为 例，为内部质量特性选择适当的度量元，分析代码结构及功能，并对各度量项做了计算。 第５章：质量度量的应用，提出了一种度量指导优化的方法。经过在清晰性、可维 护性、易测试性三个质量特性方面的度量，得出质量特性不符合基本要求，因此对代码 做了优化并重新度量，对比之前的度量结果，软件质量有了明显的提高。 最后总结全文，对本文工作进行全面总结，给出本文所取得的成果，并指出存在的 不足和改进方向。

　　全电子计算机联锁软件质量度簧分析与研究 ２全电子计算机联锁系统 ２，１全电子计算机联锁系统的发展 铁路信号计算机联锁系统是一种以计算机为主要技术手段实现车站联锁的系统，是 保障行车安全的基础设备之一。随着电子技术的飞速发展，２０世纪６０年代人们已经开 始尝试采用电子器件取代继电器来构成铁路信号电子联锁控制系统。１９７８年，由瑞典研 制的世界上第一套计算机联锁成功应用，掀开了车站联锁控制系统研究与应用的新篇 章。随后，各国竞相研究开发计算机联锁控制系统，到２０世纪９０年代，不少国家已经 大面积推广计算机联锁控制系统【１３ｌ。在我国，铁道科学研究院、通信信号总公司研究设 计院等单位于８０年代也相继开展了计算机联锁系统的研制工作。１９８４年，通信信号总 公司研究设计院研制出国内第一套计算机联锁系统，填补了我国计算机联锁的空白。 １９８９年，铁道科学研究院研制的计算机联锁在郑州北编组站开通使用，这是首次计算机 联锁应用于国有铁路。从１９９４年起，铁道科学研究院、通信信号总公司、北京交通大 学、卡斯柯公司研制的计算机联锁系统也开始相继推广使用【１４１。 随着我国铁路不断地提速和运输效率的逐渐提高，对计算机联锁的安全性及控制的 要求也越来越高，而国内车站的联锁控制现在主要是６５０２电气集中联锁控制和计算机 联锁加继电器控制。由于这两种系统中都存在继电器，都有维修、运行及施工等方面的 问题，难以适应新的更高的要求，并且基础信号设备模拟量监测上也存在一定问题，需 要单独增加微机监测系统，而全电子计算机联锁系统，去掉了执行部分的继电器电路， 代之以智能全电子执行单元，实现控制、监督、监测一体化，为铁路信号设备的升级做 了有益的技术积累。 由兰州交通大学自动控制研究所研制的ＬＤＪＬ．ＩＩ型全电子化计算机联锁系统是全国 首创，建立了在软、硬件双重保的铁路信号控嗣的新一代全电子化联锁设备，是目前惟 一实现全部电子化并通过铁道部鉴定的计算机联锁系统。 ２．２全电子计算机联锁系统的结构及功能 全电子计算机联锁系统与计算机联锁系统～样，都是以计算机作为联锁运算设备， 采取集中控制的方式控制和采集室外三大监控对象状态的系统。两者的主要不区别在于 接口部分，全电子计算机联锁采用智能化的全电子执行单元，对底层信号设备进行控制 和监测【１ ５１。而计算机联锁系统主要利用安全型继电器接口电路来完成该功能的。根据系 统各主要部分的功能分工及设置地点的不同。ＬＤＪＬ－ＩＩ型全电子计算机联锁系统一般层 次结构如图２．１所示，共分为三层：操作表示层、联锁逻辑层及全电子执行层。