列车运行控制系统仿真故障注入方法研究

故障注入测试方法对于系统设计缺陷的发现与补救具有重要意义,近年来故障注入在列车运行控制系统的仿真测试领域开始得到越来越多的关注。本文在国内外故障注入研究现状的基础上,针对列车运行控制系统,研究了基于HLA的列控系统故障注入仿真平台的构建方法,利用基于仿真的故障注入方法对目标仿真系统进行关键设备(联锁、RBC等)典型故障注入案例的测试,对典型场景下的速度-距离曲线进行分析比较,并总结分析了该方法的有效性。结果表明该故障注入仿真可以有效地对列控系统做出可靠性评估分析,提高系统安全性能。     

基于故障注入的列控系统电磁兼容故障分析方法

在系统分析的过程中,仿真测试方法目前广泛运用于系统分析中,其中故障注入方法是一种行之有效的测试验证手段。主要研究仿真故障注入方法及其在列车运行控制系统电磁兼容中的应用。首先介绍基于HLA的列车运行控制系统仿真平台。基于该仿真平台,提出基于Markov链的电磁兼容故障分析方法,同时建立电磁兼容故障案例数据库。结合列控系统中典型的电磁兼容故障,建立相应的故障测试案例,在列控仿真平台中进行测试并获得列控系统的安全性分析结果以及故障统计特性。实验结果表明,故障注入方法能够有效的对列控系统电磁兼容故障特性进行评估分析。     

基于故障注入的CTCS-3级列控系统可靠性评估技术研究

CTCS-3级列车运行控制系统的可靠性是保证列车安全高效运行的必要条件,因此,在列车控制系统仿真系统上进行各种测试验证试验至关重要。故障注入技术（Fault Injection）是将系统的有效故障模式样本注入到系统中,以此评价系统的功能设计水平,是系统测试性、安全性以及功能验证研究的重要研究基础。根据CTCS-3级列车控制系统的运行特点和软件故障注入的优势,提出将软件故障注入方法应用在列控系统仿真领域进行可靠性验证,设计并实现了一种软件故障注入系统,给出其中的故障案例描述语言、故障库和故障注入软件算法,构建了软件故障注入系统的总体结构和各部分的详细功能结构。通过仿真结果可以看出,软件故障注入方法应用在CTCS-3级仿真系统中,可以有效地模拟故障并执行注入,进一步提高仿真系统的可靠性和容错性。     

基于通信的列车运行控制系统安全通信协议的性能分析

安全通信协议是保证基于通信的列车运行控制系统中通信安全的主要因素,其性能分析具有重要意义。针对基于通信的列车运行控制系统安全通信协议,选择分层赋时有色Petri网(CPN)对其进行研究,建立状态转换模型与包含数据延时和信道故障的模型,通过改变数据延时的概率和信道无故障的概率,对安全通信协议的稳定性和失效率进行仿真,仿真结果对安全通信协议的设计有一定的参考意义,用概率论与数理统计知识对仿真结果进行分析,分析结果体现数据延时和信道故障是如何影响安全通信协议的性能的。分析结果表明基于通信的列车运行控制系统安全通信协议是合理的。     

列车运行控制系统故障注入测试方法研究

故障注入测试在对列控系统的功能、安全性验证测试中具有重要作用,通过故障注入测试可以分析列控核心设备对故障-安全的响应行为,以此评价系统功能的设计水平。为解决现有基于仿真的故障注入测试方法可信度不高、通用性较差的问题,以列控设备接口间的通信数据为着眼点,利用铁路信号安全通信协议(RSSP)、借助序列化技术与面向对象编程思想,设计了一种应用于列控系统真实设备的故障注入测试方法。在实验室中利用真实的列控系统环境,通过对典型通信数据错误场景的模拟,完成了对本测试方法的验证。验证结果表明,提出的故障注入测试方法满足故障注入测试的需求,提高了测试结果的可信度,并且在不同的设备接口间具有良好的通用性。     

LKJ自动测试平台及关键技术研究

列车运行监控装置(LKJ)是我国现阶段普速铁路应用最为广泛的车载设备之一,随着铁路运输需求的不断提升,作为保障行车安全,提高运输效率的关键设备,LKJ设备变得愈发重要。为解决LKJ设备人工测试过程工作量大、效率低下,难以找寻故障原因等问题,设计一种LKJ自动测试平台并对其关键技术进行研究。自动测试平台基于传统的人工测试流程进行优化,采用图形化方式生成测试用例,设计信号适配单元模拟设备运行条件,增加人机交互单元简化测试操作,基于Robot Framework自动测试框架及故障分析专家系统自动执行测试并给出故障原因,实现可无人值守的自动化测试。通过LKJ-15型设备及实验室仿真环境进行验证,结果表明,自动测试平台可取代传统仿真测试中部分人工操作,对故障现象进行分析给出指导意见,有效提升了测试效率。     

基于故障注入的CTCS-3级列控系统仿真测试的研究

在基于HLA的CTCS-3级仿真测试架构平台上,提出基于故障注入的测试方法,根据概率机制提取故障测试案例,对虚拟系统和实物系统可进行单故障或多故障耦合注入,并在实际线路上测试,效果良好.     

基于IRM-COM的列车运行控制系统测试用例生成方法

为验证高速铁路列车运行控制系统在多个故障发生时的安全性,针对系统故障降级场景,提出一种基于初始约简矩阵—组合遗漏矩阵(IRM-COM)测试用例生成算法的故障组合注入方法。首先对故障类型进行矩阵形式化描述,然后形成故障注入组合测试表初始矩阵,最后生成测试用例表。仿真结果表明,该组合测试的故障检测率比随机测试和自适应随机测试平均高10.2%,而且测试用例个数比自动高效测试用例生成器(AETG)和基于矩阵重复度的组合测试(CTboMRD)平均少13.4%,验证了所提算法具有更强的约简能力,提高了测试效率。     

嵌入式软件通用仿真测试平台研究

针对嵌入式软件的特性及其测试环境存在的一些弊端,研究提出了一种基于dSPACE软硬件架构+故障注入系统的较为通用的仿真测试平台,可实现实时仿真、自动化测试、测试管理、故障注入等"四维一体"的需求,并介绍了该嵌入式软件通用仿真测试平台的系统架构、工作原理及通用能力。通过DCU软件自动化测试实例化的实践应用,验证了该平台可有效提高嵌入式软件的仿真测试效率和测试质量。     

铁路车辆牵引主回路接地故障诊断与处理半实物仿真系统设计

针对铁路车辆牵引主回路接地故障诊断与处理功能测试需求，设计了一套半实物仿真系统。通过分析动力集中动车组牵引主回路正常情况及发生接地故障时的电压电流关系，建立牵引主回路模型和故障注入模型，并利用该动车组牵引控制单元对设计的仿真系统进行了实时测试与验证。测试结果证明了该半实物仿真系统及模型的有效性，既可以用于正常工况下牵引回路控制性能仿真，也可以用作故障诊断与处理功能的仿真测试，具有较高的应用价值。