基于TTCN-3的CTCS-3级列车运行控制系统自动测试方法

提出了基于TTCN-3语言的CTCS-3级列车运行控制系统的自动测试方法;该方法在考虑分布式实时系统自身复杂性和实时性等特点的前提下,首先将CTCS-3系统分解为多个实体,针对每个实体,根据功能需求规格说明书利用LPTIOA进行带时间约束信息的模型描述;然后,根据相应的算法得出测试序列及测试集;再将得到的测试序列及测试集根据规则转换成TTCN-3语言描述的测试序列和测试集;最后在基于TTCN-3测试平台中对被测实体进行测试。     

基于UML的CTCS-3级列控系统运营场景分析方法研究及应用

CTCS-3级列控系统是典型的安全苛求系统,而对于安全苛求系统来说,系统需求规范中的安全隐患是最致命的。CTCS-3级列控系统的需求规范由14个运营场景来描述,因而以运营场景为单位,对规范进行分析与研究是合理的,并且是必要的。以UML和CSP为基础,提出一套适用于CTCS-3级列控系统运营场景的分析和验证方法,并以＂RBC切换＂场景为例,运用该方法分析了其活性、死锁、活锁、确定性和部分安全性。     

CTCS-3级列控系统避撞协议的建模、设计和实现

CTCS-3级列控系统中的车载设备和RBC之间通过避撞协议进行协调控制。根据列车避撞安全需求,采用安全UML中的安全用例图和安全类图表示避撞协议模型,实现在任意时间间隔内,列车运行速度不超过期望速度,并且列车位置永远不能越过行车许可(MA)的安全功能。避撞协议的安全功能通过连续避撞策略和离散避撞策略的形式化精化实现。前者给出了列车速度和位置为连续变量的情况下,避撞协议的静态结构、动态交互和连续控制策略;后者利用离散逻辑实现了连续避撞策略的离散化。通过对离散避撞策略的进一步精化,生成避撞协议的实时程序代码。严格的形式逻辑WDC*的推理保证了连续避撞策略、离散避撞策略和最终代码精化的正确性和安全性。     

基于交换式以太网安全通信协议的模型和仿真研究

在基于通信的列车控制系统中,区域控制中心ZC(Zone Controller)子系统负责向列车发布移动授权,对于保障列车安全高效运营具有重要作用。为提高ZC的可靠性,设计中通常会使用冗余结构,其内部的安全通信协议就成为系统成败的关键。本文介绍构建于UDP协议之上的ZC内部安全通信协议的设计与实现,利用OP-NET网络仿真工具对该协议进行建模,并模拟VxWorks实时操作系统的多任务调度环境,构建基于交换式以太网的通信性能仿真研究平台。根据ZC的实际运行情况,对通信过程进行仿真,分析了发送窗口对报文最大时延的影响。仿真结果表明,适当的发送窗口数量可以兼顾通信效率和时间精度。     

客运专线CTCS-3级列控系统无线闭塞中心的建模与验证

本文分析客运专线CTCS-3级列控系统中无线闭塞中心(RBC)子系统软件的功能和性能约束,在此基础上采用时间自动机理论进行RBC子系统形式化语义描述,建立TER-QSR时间自动机网络模型,并应用UPPAAL验证工具对RBC子系统进行仿真分析,验证RBC的安全性(Safety)和受限活性(Bounded Liveness),同时进行RBC切换时间的优化。     

VxWorks在ATP车载设备中的应用

主要研究实时操作系统VxWorks在列车超速防护（ATP）系统车载设备软件设计中的应用。为了提升系统性能，研究一种新的软件设计方法从而对各种资源进行有效管理很有必要。基于VxWorks的ATP车载设备软件设计利用嵌入式实时操作系统的优势，简化了系统资源管理，在保证系统实时性、安全性的前提下，有效地降低了软件设计的复杂度，并使得软件具有良好的层次性和可移植性。作者首先简单介绍实时操作系统VxWorks，其次描述了ATP车载设备的功能以及硬件实现方法，重点研究了基于实时操作系统VxWorks下三模冗余结构的ATP车载设备的软件实现方法，最后探讨了VxWorks在应用开发过程中的优势。     

探讨中国轨道交通系统安全原则的制定

随着计算机技术在轨道交通系统中的应用，安全问题显得越发的重要和复杂，如何保证轨道交通系统的安全有序运行成为我们必须面对的重要课题。欧洲已经制定了有关轨道交通领域的安全标准，提出安全就是可以接受的风险等级，如何确定这个风险等级非常重要，我们在借鉴欧洲国家安全原则的基础上，探讨了如何制定我们国家轨道交通领域的安全原则。     

基于复杂网络的列车辅助驾驶危险致因传播模型

为了解预期功能安全(SOTIF)相关危险致因在基于智能感知的列车辅助驾驶系统 (IATDAS)中的传播特性，提升针对该类系统的危险控制能力，本文提出基于复杂网络的IATDAS 系统危险致因传播模型。该模型在SOTIF危险致因网络的基础上，提供了全局容量-负载传播机制，能有效刻画IATDAS系统的危险致因传播机制。案例分析结果表明：本文所提模型能够解决复杂致因关系下既有模型与系统实际情况不符的问题，如对于具有较长后续传播路径的致因，本文模型能够刻画其较难导致危险的实际特征；依据本文模型实施传播控制，可以显著降低危险致因的传播速度，如对影响节点范围大、前期影响节点数量增加快的危险因素进行控制时，可使其平均传播速度降低68%，比随机控制策略多降58%。该模型可以为IATDAS系统的SOTIF相关危险控制提供决策基础。     

无线闭塞中心测试案例生成方法

应用基于功能特征的测试案例生成方法,研究了无线闭塞中心的功能结构,提取了无线闭塞中心的功能特征,得到了无线闭塞中心的功能特征列表。针对无线闭塞中心的每个功能特征,编制了测试案例,将测试案例串联成电子化的测试序列。根据中国高速铁路列车运行控制系统的规范和要求,构建了无线闭塞中心的仿真测试平台,编写了试验步骤和XML程序文件。在无线闭塞中心测试平台上,测试了包含注册与启动、行车许可、停车与注销、通信网络故障、RBC切换5个运行功能的3个测试序列。测试结果表明:在常温常压下,列车速度低于350 km.h-1且仅有一趟列车运行的条件下,无线闭塞中心可不间断工作至少90 min,功能正常。可见,方法有效。     

恒丰北路桥拉索试验研究

恒丰北路桥是国内建造最早的斜拉桥之一，其拉索防护采用了水泥砂浆、黑色PE两层防护体系，具有一定代表性。在对该桥进行换索后，利用换下的旧索进行了钢丝锈蚀分布检查、钢丝锈蚀性能分析以及拉索锈蚀性能分析，详述了试验的方法、步骤和试验结果，分析了这种防护体系的弊病以及拉索在腐蚀条件下的力学性能变化。