ETCS-2级列控系统RBC交接协议的形式化分析

RBC(无线闭塞中心)交接协议是影响ETCS-2级欧洲列车运行控制系统的控制精度、效率、可靠性和安全性的主要因素之一.对该协议的形式化分析可为我国CTCS-3级列车运行控制系统的规范制定和系统研发提供参考.随机Petri网语义清晰、语法严谨,并且具有良好的数学理论支撑,与仿真手段相比能够得出更加可信的定量分析结果.本文选择随机Petri网(SPN)这一形式化语言对RBC交接协议进行研究,综合信道突发降质、GSM-R小区切换、链路中断等故障因素,针对两种协议方案分别建立RBC交接失败概率模型,分析列车运行速度、RBC重叠范围对交接成功概率的影响.结果表明基于两个车载电台、切换时能同时与两个RBC通信的RBC交接协议能够更好地保证列车交接过程的安全性,对行车效率的影响比较小.     

CTCS-3级列控系统RBC切换过程分析

RBC根据轨道电路、联锁进路等信息生成行车许可,通过GSM-R无线通信系统传输给车载设备。受单套RBC控制能力限制,在相邻RBC控制范围的边界处必须实现对列车控制权的安全可靠切换。分别对车载设备采用2部或1部车载电台时的RBC切换过程进行了深入分析,并在详细分析RBC切换过程的基础上,用着色Petri网的支持工具CPNTools对该过程进行了形式化建模,对所建立的模型进行了仿真,对用自然语言描述的RBC切换过程进行了形式化表示和验证。     

基于STPA与多智能体的列控运营场景危险分析及仿真验证方法

针对列控系统运营场景危险行为与危险致因辨识的复杂性特征及其缺乏有效的仿真验证手段等问题,考虑致因因素间呈现的非线性特点,提出1种将系统理论过程分析(STPA)方法与多智能体仿真技术相结合的列控运营场景危险分析及仿真验证方法。以单电台无线闭塞中心(RBC)切换场景为例,构建分层控制多智能体结构模型,利用STPA方法辨识RBC切换场景下潜在的不安全控制行为,分析导致不安全控制的危险致因,并针对危险致因制定系统安全约束;结合多智能体仿真技术,设计与构建RBC切换场景多智能体仿真平台,通过危险致因和安全约束的分别注入,对危险场景进行仿真分析,验证危险分析的正确性以及安全约束的可行性。依托京广高铁武汉—广州段下行线某区段数据,以RBC切换场景中的不安全控制行为RBC1-ATP-USCA-7为例进行仿真验证。结果表明:未加安全约束条件时,存在行车事故风险;而在注入安全约束后,行车安全得到相应的保障。     

高速铁路局界处交叉并线区域无线覆盖方案研究

当2条高速铁路在局界处交叉并线时，存在2线GSM-R无线网络切换和RBC切换的区域相近或重合问题。以雄商高铁与郑徐高铁交叉并线区域为例，当设置不同的RBC切换区位置时，对此区域的GSM-R网络覆盖方案进行研究，从MSC切换区与RBC切换区关系、工程实施难度、运营维护要求、网络优化难度等方面进行分析，给出设置不同RBC切换区时MSC切换区的设置建议。     

朔黄铁路重载无线闭塞中心系统研究

针对朔黄重载铁路移动闭塞系统的特点和技术要求,对重载无线闭塞中心(R B C)系统进行研究,实现以移动闭塞方式为重载列车计算行车许可.重载RBC针对重载列车长度长、制动性能弱等特点,研究适应重载列车的列车辅助定位、列车筛选、行车许可保持、固定闭塞与移动闭塞间不停车切换等功能.通过朔黄铁路现场试验,验证重载RBC系统各项...     

基于有色Petri网的CTCS-3级列控系统RBC切换的建模与形式化分析

在CTCS-3级列控系统中,车载设备在执行RBC切换过程中所用时间的长短和切换成功概率的大小,严重影响着列车的运行效率。本文利用有色Petri网对车载设备进行RBC切换的两种方式分别建模,模型中引入GSM-R故障模型和非周期消息模型,模拟在GSM-R网络中消息的传输过程和重发机制。研究结果表明:基于两部车载电台的RBC切换方式比基于一部车载电台的RBC切换方式所用时间更少,效率更高。列车速度、消息重发时间间隔都会影响列车执行RBC切换的时间。消息重发时间间隔和RBC重叠范围又会影响车载设备进行RBC切换的成功概率。     

基于Timed RAISE的高速列车RBC切换协议形式化建模及验证

在CTCS-3(Chinese Train Control System Level 3)级列控系统中,RBC(Radio Block Center)切换是影响列车安全高效运行的重要环节,现阶段对RBC切换协议进行验证分析所使用的形式化方法还存在状态爆炸或描述性质单一等问题。基于Timed RAISE的形式化方法,结合域的模型,在对RBC切换流程分析的基础上,构建状态转移图,得到切换协议的形式化模型,使用等价和推断的推理规则对模型的正确性和实时性进行推理验证,得到的结果表明,RBC切换协议满足规范标准对正确性与实时性的要求,将验证结果与其他文献的结论进行比较分析,说明该方法具有通用性,对于推广其在列控系统场景验证中的应用有一定的实际意义。     

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。     

地铁道岔故障下的行车组织探讨

道岔故障是对地铁运营组织影响较大的一种故障,对于故障情况下行车组织和应急处理的研究具有积极意义。文章在对常见道岔故障类型进行分类的基础上,总结了不同类型道岔的行车组织和应急处理原则,并对道岔故障下的行车组织方案进行对比分析,以选择最优的行车组织方案,降低道岔故障对地铁运营组织的不利影响,最大程度满足乘客出行需要。     

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。     

基于CBR的无线闭塞中心故障诊断方法研究

无线闭塞中心(RBC)系统结构、功能复杂,维护过程中积累了大量的现场诊断案例。为了有效利用历史诊断经验,将人工智能CBR(Case-Based Reasoning)技术引入到无线闭塞中心的故障诊断中,分析基于CBR的RBC故障诊断流程,运用面向对象的方法对RBC故障案例进行了表示,提出基于R-S(Rough Set)理论的案例特征属性权重计算方法,采用融合最近邻和余弦函数的相似度算法改进了传统案例推理技术的相似度算法。最后以RBC维护终端的具体案例验证提出方法的有效性。     

RBC移交运营场景分析

分析了列车在RBC移交时遇到的双电台移交、单电台移交、RBC边界轨道区段故障、RBC间通信中断、RBC边界临时限速、灾害激活等运营场景和RBC的处理机制。     

武广高铁RBC改造方案研究

首先介绍了武广高铁无线闭塞中心(RBC)设备现状,分析了2种更新改造方案各自的优缺点;然后针对RBC之间改为直接通信方式,从RBC切换点的改造方案上进行了重点研究,对指导RBC间由非直接通信方式改为直接通信方式具有较大的参考意义.     

CTCS-3级列控系统无线闭塞中心功能需求研究

本文重点研究CTCS-3级列控系统无线闭塞中心(RBC)的功能需求及外部接口等.通过对CTCS-3级列控系统系统需求规范进行深入分析,得出RBC应具有的主要功能.在仿真平台中实际应用表明,本文所述的RBC功能需求、信忽流及外部接口等能够满足CTCS-3级列控系统仿真测试平台建设需求.     

基于SPN的CTCS-3级列控系统RBC实时性能分析

RBC(无线闭塞中心)实时性能指标是影响CTCS-3级列控系统运行的关键要素。本文将随机Petri网和马尔可夫随机过程理论结合起来,提出一种新的系统性能分析方法,剖析CTCS-3级列控系统的运行机制,建立RBC子系统周期处理和非周期处理的随机Petri网模型,并利用ERTMS/ETCS的参考数据,分析GSM-R通信环境下RBC的实时性能,在不同系统周期和列车交互数量下得出RBC子系统平均延时曲线。本文对我国CTCS-3级列控系统的规范制定和系统开发具有一定的借鉴意义。     

动车组受电弓可靠性数据分析

为研究动车组受电弓在不同运营阶段的故障分布规律,文章以CRH3型动车组受电弓在不同运行阶段的两组故障数据为基础,运用最小二乘法分析故障数据的分布规律。计算结果表明,动车组受电弓故障数据服从威布尔分布;动车组受电弓在早期运营阶段故障率高,后期运营阶段故障率逐渐降低。本文的分析结果可以为不同运营阶段的动车组检修与故障预测提供理论依据。     

利用时间自动机理论探讨客专RBC控车流程

基于时间自动机理论,在UPPAAL这种目前最先进的实时系统建模分析验证工具中,对RBC系统消息收发进行分析、建模及验证。最终对RBC系统控车消息收发流程的特性进行验证,对于保证RBC系统控车流程的安全性、减少系统开发周期及开发成本都有重要的实际意义。     

单RBC跨多MSC场景数据制作及测试案例分析

简述郑徐客专C3单电台交接及无线超时故障问题机理,总结单RBC跨多MSC场景数据制作及测试案例经验。在杭黄铁路工程中,通过分析杭黄铁路GSM-R系统设计方案和RBC管辖范围,得出RBC与MSC对应关系,提出MSC制作RBC和LAC邻区数据及联调联试测试案例建议并运用到工程实施过程中,避免类似故障的发生,为杭黄铁路顺利通过联调联试提供有力保障,单RBC跨多MSC数据制作及测试案例经验可供后续线路参考。