基于有色Petri网的RBC行车许可生成建模与仿真

CTCS-3级列控系统行车许可是保证高速列车安全运行的关键信息,及时准确地为辖区内列车计算和发送行车许可是RBC(无线闭塞中心)子系统的主要功能之一。在分析CTCS-3级列控系统不同运营场景下行车许可生成机制的基础上,采用层次化描述思想,建立基于CPN(有色Petri网)的RBC行车许可生成模型,并运用动态仿真和状态空间分析工具对模型进行了仿真分析。结果表明,所建模型能够满足不同运营场景下计算行车许可的要求,无死锁,并具有活性、回归性和公平性,为分析列控系统性能提供了很好的试验平台。     

基于Rhapsody工具的列车接口单元软件建模应用

列车数据接口单元是一个多线程、多接口和多功能的非安全通信设备,在车载信号系统中起着传输、记录和配置车载信号设备的作用.本文采用面向对象的UML实时系统建模方法,分析了列车接口单元的设计组成,利用Rhapsody工具建立系统中各实体之间的静态和动态关系,从用例图、类结构图、序列图和状态转移图分别对系统进行了较为深入的研究和说明,为建立系统的动态模型和软件编程提供了可靠依据.系统原型模型已应用于列车数据接口单元的软件开发中,并获得较为满意的效果.     

高速铁路列控系统运营场景实时性的建模与验证

高速铁路列控系统是一个典型的分布式实时系统,其时间约束主要反映在运营场景中子系统之间的交互过程中。时序逻辑的扩展方法并不能完全满足描述分布式实时系统性质的需要,并且随着系统的复杂性提高,列控系统运营场景中诸如超时、期限、直到…才等形式化描述与验证上存在不足。本文提出一种适合于列控系统场景建模与验证的方法,其核心思想是使用混合通信顺序进程HCSP(Hybrid Communicating Sequential Process)形式化描述分布式实时系统模型,提出转换规则,转换成时间自动机网络模型并进行自动验证。最后通过对典型场景无线闭塞中心RBC(Radio Block Center)切换的相关属性进行建模与验证,分析证明方法的有效性。     

CTCS3级仿真系统中无线闭塞中心的仿真

无线闭塞中心(RBC)是列车控制系统(CTCS)中的重要组成部分,它是一个基于计算机的系统,根据从外部轨旁系统得到的基本信息及由车载子系统得到的信息产生传输给车载子系统的信息,这些信息的主要目的是提供运行许可(MA)并且在线路上进行多辆列车的间隔管理,使列车在RBC管辖范围内的线路上安全高效地运行.探讨利用统一建模语言(UML)来描述和建立CTCS3级仿真系统中RBC模型的关键部分并分析其优势所在.RBC的仿真平台基于C++Builder 6.0以及Rational Rose.     

高铁运行中信号设备不良信息的分析与处理

无线闭塞中心(RBC)是CTCS-3级列控系统的核心设备,使用准移动闭塞而非移动闭塞,从而实现每隔3 min就可以开出一趟列车的预期目标,可见设备的良好运行是高铁准点安全运营的关键,所以对设备进行正确维护,对产生的不良信息进行详细分析认真总结是日常工作的关键.结合LKR_T型无线闭塞中心原理对管内两件典型实例进行分析,探讨无线闭塞中心(RBC)在相关运营场景中发挥的作用.     

基于Timed-UML顺序图的RBC交接形式化建模与分析

在CTCS-3级列控系统中,采用RBC技术将线路划分成多个管辖区段。当列车行驶并跨越相邻RBC交界区域时,控制权将会移交至前方相邻RBC,整个过程称为RBC交接。在运行中,RBC交接过程能否实时安全可靠地执行,直接影响着列车的行车效率和乘客的生命安全。采用一种基于添加实时约束的UML顺序图与时间自动机结合的模型来建立RBC交接场景。以双车载电台的RBC切换策略出发,建立切换的Timed-UML顺序图模型,然后按照UML-TA转换规则,建立得到完整的时间自动机网络模型。并利用UPPAAL验证工具对RBC交接模型进行形式化建模及分析,对模型的死锁和功能实现做了验证,从而达到对CTCS-3级RBC子系统的实时性以及设计规范合理性的验证目的。     

郑西高铁动车组运行场景分析

以正式开通运营的G2001为例,通过报文和消息对郑西高铁动车组的一些运行场景进行了分析再现,比如ATP如何与地面无线闭塞中心RBC之间建立通信连接、发送行车许可的作用、以及ATP如何进行级间转换等。     

基于TRSL的RBC等级转换场景研究

无线闭塞中心等级转换场景作为中国列车运行控制系统主要场景之一,切换成功与否直接影响高速列车的安全和运行效率。通过对形式化验证方法的分析,采用基于定理证明的时间化工业软件工程规范语言的严格方法(Timed Rigorous Approach to Industrial Software Engineering Specification Language,TRSL),在对等级转换过程进行分析的基础上,设计交互信息图,构建状态迁移图,并结合域建模方法实现对该场景的TRSL描述,最后利用语言推理规则,结合系统特性,实现对切换正确性和实时性的双重验证,结果表明:该场景满足系统规范对功能性和实时性的要求,继而说明该方法的有效性、正确性和通用性,为我国列控系统的设计开发和验证提供一种新的途径和依据。     

基于Petri网的全自动无人驾驶列车停站场景形式化建模与验证

为进一步提高全自动无人驾驶系统的安全性,采用Petri网理论在全生命周期早期对系统运营场景的实现流程进行形式化建模与验证。选取正线运营中的列车停站这一典型运营场景,进行对象提取与状态分析,结合各对象与库所、变迁的对应关系,建立Petri网模型,并利用仿真软件PIPE对其有效性和正确性进行形式化验证。针对可能出现的异常情况对模型进行优化,设置车门与站台门开关时序,避免乘客拥挤时出现安全隐患。试验结果表明：建立的Petri网模型有界、安全且无死锁,满足列车停站场景功能需求,模型的可靠性和有效性得以验证,为全自动无人驾驶系统的开发应用与安全分析提供理论支撑。     

基于微分动态逻辑的无线闭塞中心交接协议建模与验证

ETCS-2级列车运行控制系统呈现复杂的混成性。按照无线闭塞中心(RBC)交接协议的内容,建立RBC交接协议的UML图;基于微分动态逻辑理论,从混成系统角度对ETCS-2级列控系统规范中的RBC交接协议进行建模。建立的RBC交接协议模型包括列车子模型、移交子模型和接收子模型。根据模型的性质,构造微分不变式,运用证明工具KeYmaera验证模型的安全性和活性。结合专业知识对关键性的约束条件进行分析并将其反馈至模型,实现模型的精化。在模型验证过程中,发现了交接安全及交接效率的参数约束条件,由此参数约束条件可知,RBC交接效率受RBC离散控制时间和列车运行状况的共同影响。