基于XML的列控设备通信接口描述模型的研究

基于现有列控系统设备安全协议提出一种通用的列控设备通信接口模型,用于模拟设备间的接口数据,实现对设备间安全通信协议应用消息的仿真,将列控设备通信接口与XML构建相结合。通过分析既有列控设备安全通信接口的结构与特点,结合XML语言特性,对设备接口数据进行描述,将定义的数据模型应用于列控设备的模拟仿真研发。详细介绍基于XML语言描述列控设备通信接口模型的设计过程和实现方法,验证模型的可行性,并在工程中得到应用。     

基于XML列控系统数据模型建立

统一的数据描述方式在我国列控系统互联互通的发展中起着重要的作用.文章分析了现行列控系统数据交互不足,提出基于XML标记语言来统一我国列控系统、设备数据的构思.在树状数据组织思想的基础上,设计了一种适合我国列控系统的XMLSchema架构,并提出了既有列控系统兼容XML数据的方法.     

新型列控系统无线闭塞中心测试平台研究

新型列控系统是对我国列车运行控制系统的最新研究与技术探索,无线闭塞中心作为新型列控系统的地面核心设备,实时控制列车间的追踪间隔,保障管辖范围内列车安全运行。为发掘新型列控系统无线闭塞中心设计中的不足,需利用测试平台对其安全功能进行充分验证。既有无线闭塞中心测试平台由于逻辑及数据结构设计问题,难以适配新型列控系统的工程数据,且无法满足新型列控系统部分功能的测试需求。通过分析新型列控系统工程数据及无线闭塞中心系统功能,对既有测试平台进行升级,将逻辑构建方式由以数据为基础调整为以模型为基础,降低测试平台与工程数据的耦合性;利用真实线路数据及新型列控系统中典型运用场景对该测试平台功能进行验证。验证结果表明,该测试平台解决了适配度不高、数据配置复杂的问题,可以满足新型列控系统无线闭塞中心多场景测试需求。     

基于列控工程数据表建立线路拓扑关系的研究

列控工程数据表是列控系统数据配置的重要依据,是地面设备和车载设备工程化的基础性输入。在现有的列控系统数据编制工作中,列控工程数据表是以Excel格式输入的,不易于查找和理解拓扑关系。本文研究了一种以列控工程数据表为基础输入,建立线路拓扑关系的方法,并对线路数据进行图形化展现,提高了数据配置人员的工作效率,也可以帮助列控系统开发和测试人员更直观地了解站场数据。     

基于HLA的列控系统多车仿真策略研究

基于列控系统需求进行的多车仿真研究,是构建完备的列控仿真与功能测试环境的基础环节。本文针对列控系统多节点、分布式的特点,设计基于HLA的列控系统多车仿真方案,提出两种多车仿真策略。根据不同的仿真策略构建基于HLA的多车仿真联邦的逻辑模型和高层仿真模型。对采用不同仿真策略实现的多车仿真联邦进行性能测试,实验结果表明多辆仿真车整体作为一个联邦成员加入仿真联邦的策略更适用于多车仿真,该仿真策略能够满足列控系统中多车仿真的需求。     

基于Multi-Agent的列控系统复杂运营场景建模与仿真方法研究

针对高铁列控系统的并发性、混成性、交互性等特点,基于列控系统技术规范,结合Multi-Agent理论、Prometheus建模方法以及仿真技术,提出基于Multi-Agent的高铁列控系统复杂运营场景建模与仿真方法。最后,以CTCS-3级列控系统的RBC切换场景为例,构建基于Multi-Agent的RBC切换场景模型,并利用Multi-Agent仿真工具对模型进行仿真。仿真结果表明,该方法能够满足列控系统并发、混成、交互的复杂特性,可为列控系统复杂运营场景建模仿真与安全分析提供技术支撑。     

基于国密算法的列车控制系统传输加密研究

为提高列车控制系统中铁路安全通信协议的机密性，消除数据明文传输存在的潜在威胁，提出了基于国家商用密码算法的列控系统核心网络加密技术实施方案。通过硬件、软件结合构建加密保护方案：在信号安全数据网子网内或子网间串接密码机，实现硬件的数据帧加密；采用三重SM4加密算法对通信报文的数据帧加密，实现列控系统软件应用数据的加密。搭建列控系统测试环境对加密技术方案进行验证，试验结果表明：该加密方案在对列控系统的业务处理能力无影响的情况下，可以有效提高列控系统重要数据在传输过程中的机密性和完整性。基于国密算法的列控系统传输加密研究为列控系统提供了传输加密可借鉴的方法和应用实例，也为铁路信号系统数据的安全高效传输提供了新的思路。     

基于AdmiTest的CTCS-3级列控系统自动测试平台

根据CTCS-3级列控系统的特点,结合欧洲列车运行控制系统(ETCS)测试经验,研发基于通用测试平台AdmiTest的CTCS-3级列控系统自动测试平台CARSTool.CARSTool采用激励—反馈机制实现单系统或多系统的闭环测试,包含测试对象、仿真系统、链路、消息、激励、响应和测试序列等基本元素,具有线路工程数据配置、通信链路配置、站场线路配置、PI Object、仿真系统、列车运行仿真和自动测试序列7个功能模块.以郑西客运专线列控数据为例,采用CARSTool对CTCS-3级列控系统进行仿真测试.测试结果表明:通过规范化语法严格卡控测试步骤,根据CTCS-3级列控系统测试案例库以及激励—反馈信息判断测试项目的执行状态,CARSTool实现了测试计划、执行过程和测试结果的闭环处理;说明CARSTool能够实现CTCS-3级列控系统的自动测试.     

传输时延对CBTC影响的分析及消除

基于通信的列控系统CBTC利用无线通信传递列车状态信息和控制命令,数据传输时延将引发不必要的列车牵引和制动,降低列控系统的性能。本文提出一种适用于CBTC的列控系统和数据通信系统的一体化设计方法,将CBTC的多列车控制系统等效为网络控制系统,建立一体化模型,分析传输时延对列控系统性能的影响。提出消除传输时延对列控系统影响的改进措施,并通过仿真验证该方法的有效性。     

都市圈市域快线多网融合列控系统

随着都市圈经济发展成熟，市域快线已逐渐成为构建都市圈轨道交通的重要制式之一。为进一步优化都市圈轨道交通运营管理、科学配置资源、节约通勤时间，研究不同制式列控系统之间贯通运营势在必行。通过分析当前国内外轨道交通融合发展现状，对比国内干线铁路CTCS(中国列车控制系统)列控系统与城市轨道交通CBTC(基于通信的列车控制)列控系统在系统架构、功能逻辑、信息流向等方面的技术差异性，结合多网融合列控系统设计需求，提出适用于市域快线的多网融合列控系统。     

基于AUML的列控系统运营场景多智能体建模仿真研究

为满足列控系统交互性、混合性、反应性和并发性的复杂特性,从研究分布式复杂系统的多智能体方法出发,利用UML2.0扩展的AUML统一建模语言,提出一种列控系统运营场景多智能体建模方法。该方法采用基于Agent的AUML,以多智能体建模理论为基础,从系统功能需求、抽象Agent定义、Agent信息交互和Agent内部设计四个步骤对列控系统运营场景进行模型构建。最后以RBC切换场景为例,建立RBC切换场景的多智能体模型,结合模型,利用仿真工具进行仿真,得到满足列控系统复杂特性的仿真结果。结果表明:该建模仿真方法符合列控系统交互性、混合性、反应性和并发性,为列控系统研究奠定重要的仿真环境基础。     

基于CTCS标准及规范的系统功能测试评价系统

针对中国列车控制系统(CTCS)在实验室集成测试过程中遇到的人力消耗巨大、人工分析准确性难以保证的问题,提出一种基于计算机的专家系统的构建方案。该专家系统集成了由高速铁路列控系统的相关标准和规范建立的知识库,可根据列控系统的静态工程数据及仿真运行过程中监测到的动态数据进行推理。通过将推理过程得出的期望输出结果与列控系统的实际输出结果进行分析比较,辅助测试人员对列控系统功能的正确性给出判断和评价。     

基于混合通信顺序进程的高速铁路列控系统形式化建模与验证方法

针对高速铁路列控系统的混杂特性,提出一种基于混合通信顺序进程(HCSP)的列控系统形式化建模与验证方法。引入了HCSP的假设条件,建立列控系统的行为模型;定义了HCSP到混合自动机(HA)的转换规则,将HCSP模型转换成HA模型;利用模型检验工具PHAVer对HA模型进行自动验证。以高速铁路列控系统典型的行车许可运营场景为例,建立区间闭塞分区行车许可场景的HCSP模型;根据转换规则将行车许可场景的HCSP模型转换成HA模型;用PHAVer验证了所建立的区间闭塞分区行车许可场景模型的正确性,从而证明了基于HCSP的高速铁路列控系统建模及验证方法的有效性。     

基于LTE-M的下一代列控数据通信系统设计与可用性评估

相对于传统的基于通信的列车运行控制系统(communication based train control,CBTC),下一代列控系统将具有架构可靠、速率快、成本低以及服务质量高等优点,且数据通信系统的可用性能够保障列车的安全和高效运行。面向下一代列控系统,首先设计基于LTE-M(long term evolution-metro,LTE-M)的通信系统结构;然后针对下一代列控系统典型场景,利用确定与随机Petri网(deterministic and stochastic petri nets,DSPN)进行可用性建模,最后进行模型求解和可用性评估。仿真结果显示,基于LTE-M的下一代列控数据通信系统能够满足实际通信需求,其可用性分析方法可以完成数据通信系统的可用性建模与评估。     

CTCS-3列车控制系统数据融合方法研究

数据融合是提高列车控制数据完备性和保证列车安全的重要方法,CTCS-3列控系统已在传感器层面进行了局部数据融合。本文在分析列控系统技术规范、CTCS-3列控系统结构及工作原理的基础上,提出一种CTCS-3列控系统决策层数据融合方法,分析融合的可行性并建立实现该方法的模型。该方法通过CTCS-3列控系统C3控制单元与C2控制单元之间进行列控信息交换,实现行车许可、线路描述信息、临时限速等核心列控数据的数据融合。融合后的列控数据更可信、准确、可靠。使用融合后的列控数据计算列车允许速度和生成监控曲线,使列车控制的安全性更高。     

基于风险指数的CTCS-3级列控系统设备剩余寿命预测

针对CTCS-3级列控系统设备剩余寿命受不确定因素影响难以预测的问题,提出一种基于风险指数的预测方法。首先,构建基于模糊AHP-DEMATEL法的CTCS-3级列控系统设备风险指数模型,对其设备进行风险状态评估,评估值即为风险指数RI;其次,通过建立RI的随机模糊分布函数和曲线图,确定了RI与设备运行时间的关系;在此基础上,建立了基于不确定理论的CTCS-3级列控系统设备剩余寿命预测模型;最后,采用随机模糊模拟技术对该模型进行求解。实例验证表明,基于风险指数的CTCS-3级列控系统设备剩余寿命预测方法,可以有效地预测其寿命和剩余寿命,为设备的优先维护提供理论依据。     

列控数据完备性建模方法研究

列控数据作为列车运行控制的基础,是列控系统的中枢神经,其完备性直接关系到列车运行安全.列控数据完备性能够保证列车安全控制数据的完整性、正确性、有序性、实时性、有序性和兼容性.本文以CTCS-3级列控系统和CTCS-2级列控系统之间的等级转换以及典型的设备故障导致降级场景为例,利用随机Petri网建立列控数据完备性模型,重点研究了列控数据完备性的完整性、实时性和兼容性方面的问题,最后提出了用模型完成的成功率以及系统平均延时时间分析列控数据完备性的方法.     

CTCS-3级无线通信网络设计中GIS与模型校正研究

GIS（Geographic information system,地理信息系统）近来常常应用在无线网络的规划和设计中,管理并处理有关的地理信息数据。从CTCS-3级列控系统无线网络的站址选择,传播模型选择及实施,场强测试分析,模型校正4个方面,研究了GIS在CTCS-3级列控系统无线网络设计中的应用。并针对铁路环境的特殊性,引入了一些新的方法,即根据传播环境特征选择对应的传播模型,基于传播环境分类校正传播模型,利用GIS发现无线覆盖盲区。结果表明,GIS几乎可以应用于CTCS-3级列控系统无线网络规划和优化的整个过程中。通过GIS的应用,可以大大提高CTCS-3级列控系统无线网络设计的效率和质量。     

铁路信号数据一体化配置系统设计及实现

列控数据是铁路信号安全控制系统的实现基础。从产品的设计研发到集成实施全过程均涉及列控数据的加工处理。考虑到信号产品数据配置输入统一,输出多样化的特点,有必要研究一套能够同时适用于多种产品的数据配置系统,实现列控输入数据的集中处理及信号产品配置数据的差异化输出,在数据配置环节实现降本增效,提高信号系统集成实施能力。主要介绍一种基于服务的铁路信号数据一体化配置系统的设计与实现方法。     

列控系统室内集成测试流程及方法的探讨

结合客运专线列控系统的科研开发和工程应用,以武广客运专线为例,对列控系统室内集成测试的流程、内容及方法进行探讨,通过C2/C3测试内容和方法的比照,提出了CTCS-3车地一体的SDT测试的优越性,SDT测试将会覆盖列控系统功能及全部工程配置数据。SDT测试已成功运用于武广工程,并证实了其有效性。