基于时间自动机模型的安全计算机平台的形式化验证

众多工业控制领域要求计算机控制系统具有高可靠、高可用和高安全的运行基础,2乘2取2冗余结构的安全计算机平台是提高系统安全性、可靠性的一种重要解决方式。CBTC列控系统的安全计算机平台采用2乘2取2冗余结构,它是一个实时系统,控制过程需要考虑时间因素。本文分析CBTC系统安全计算机平台系统的组成结构,提取出系统的功能约束,采用基于时间自动机理论的建模验证工具UPPAAL建立系统的自动机网络模型,进行仿真分析,验证系统的功能性、实时性、安全性要求。     

全电子道岔模块的设计

在铁路信号控制领域，目前应用最广的是6502电气集中和以继电器为执行机构的计算机联锁系统。应用全电子模块设计的计算机联锁系统虽起步较晚，但一定是未来计算机联锁系统的发展方向。本文介绍的全电子道岔控制单元，采用了四线制道岔控制电路，其结构框图如图1所示。     

中低速磁浮线路道岔接口控制方案研究

与常规轮轨线路的道岔转换方式有所不同，中低速磁浮线路的道岔转换采用整体移梁方式。中低速磁浮线路具有与道岔自成一体的道岔转换系统，信号联锁与道岔转换系统之间为接口关系。在分析磁浮道岔控制模式的基础上，提出了磁浮线路道岔启动电路的9个技术条件。对我国已开通的中低速磁浮线路道岔接口方案的优缺点进行对比分析后，提出了由联锁参与控制逻辑的道岔接口控制方案。针对该方案，提出了磁浮道岔控制电路中信号与道岔接口所需设置的继电器类型，并对道岔与信号的接口控制电路(包括道岔启动电路、道岔表示电路、道岔模式控制接口电路及综合后备盘接口电路等)提出了系统化的解决方案，以满足磁浮线路道岔启动电路9个技术条件的要求。     

计算机联锁在CBTC系统中的两种集成方式

按照在系统中重要程度的不同,计算机联锁在CBTC系统中有兼容型集成方式和升级型集成方式。兼容型集成方式中,联锁只是系统为实现后备模式而集成进来的产物,CBTC模式和后备模式之间只能人工切换,后备模式联锁实现双红灯防护的点式ATP模式,仅支持列车点式人工ATP模式。升级型集成方式中,联锁是系统的功能核心,CBTC模式和后备模式之间可以自动转换,后备模式联锁实现目标-距离式点式ATP模式,能支持列车点式ATO和点式人工ATP模式。     

基于C/S模式的计算机联锁教学系统软件设计

计算机联锁教学系统是完成车站联锁任务的计算机仿真系统。它不仅可以实现计算机联锁功能,还可以通过通信模块使师生在线交流,解决普通教学中难以解决的问题。采用VC＋＋6.0开发工具和目前流行的C/S（客户机/服务器）网络通信模式,实现了服务器和客户机两大模块之间的局域网通信功能和道岔转换、进路锁闭、进路解锁等计算机联锁功能,提高了计算机联锁教学质量。     

日本计算机联锁用现场总线控制系统

计算机联锁系统中采用现场总线控制系统实现对道岔、信号机、轨道电路的监督与控制是计算机联锁系统值得注意的方向。文中重点介绍日本计算机联锁用现场总线控制系统的特点和结构。     

计算机联锁道岔室内试验方法

计算机联锁道岔室内试验方法主要是针对在计算机联锁改造工程中室外道岔设备利旧,开通前不具备室内、外道岔设备联调联试条件的情况。为了缩短计算机联锁开通时道岔试验时间,可利用此方法,按照道岔联锁试验表格项目,提前对道岔电路进行道岔单项试验。     

基于通信顺序进程与B方法的CBTC计算机联锁系统的形式化建模与验证

针对CBTC联锁系统的复杂性,提出一种基于通信顺序进程(CSP)与B方法集成的形式化方法,即在通信顺序进程的通信事件与B方法抽象机的操作之间建立起一对一的映射关系,实现通信事件通过控制抽象机的操作、进而影响抽象机状态的目标,从而实现通信顺序进程和B方法之间的同步。以1个实际站场为例,采用B方法对具有复杂状态空间的CBTC联锁系统的逻辑状态运算建立抽象机,采用通信顺序进程对CBTC联锁系统与外部系统的并发交互行为建立进程,并通过映射关系使CBTC联锁系统的抽象机与外部交互行为进程同步,由此建立基于通信顺序进程与B方法的CBTC联锁系统的形式化模型。采用ProB工具对建立的CBTC联锁系统模型的安全性、无死锁性进行验证。发现并修改模型中的不一致、不完全、歧义等错误,从而验证了CBTC联锁系统的安全性和无死锁性,保证了系统的最终实现。     

基于原直流转辙机电路实现道岔自动复原的控制电路

对原计算机联锁直流转辙机电路进行改进,使道岔进行定位或反位操纵时,若转换不到位,道岔可以自动恢复到原来位置,无需车务人员根据经验判断道岔是否转换完毕。当道岔不能转换到预期位置时,自动进行恢复原态的操纵,避免转辙机在大电流状态下工作时间太长,延长了转辙机的使用寿命。     

全电子自动复原道岔模块的研究

介绍一种全电子计算机联锁四线制道岔自动复原模块,来取代原来安全型继电器组成的道岔执行电路。全电子计算机联锁模块主要有微控制器MCU、可编程逻辑器件CPLD、道岔驱动电路、道岔表示电路、道岔检测电路和自动复原电路等组成。自动恢复电路包括驱动电路和继电器等组成。计算机联锁系统通过定位和反位检测单元检测电路中是否有表示电压,来决定微控制器MCU计时与否。道岔由定位转向反位或由反位转向定位时,若在规定的时间不能密贴,微控制器MCU发出继电器Js驱动指令,驱动继电器Js动作,通过继电器Js的接点,控制系统发出相反的转换指令,使道岔自动恢复到原来的位置。最后,提出了软件设计方案,用流程图对软件工作原理进行了说明。     

CBTC系统中的逻辑区段处理方案研究

介绍了CBTC系统中的列车位置检测方式,分析了当前联锁子系统对逻辑区段状态的处理方法,及其不合理之处,并提出了新的解决方案。     

CBTC系统中联锁与ATP接口简析

简要分析基于通信的列车运行控制(CBTC)系统中联锁与ATP的接口功能、内容,有助于进一步理解CBTC系统。     

基于在线一致性测试理论的CBTC车载ATO功能测试研究

自动列车驾驶系统(ATO)是CBTC系统的重要组成部分,验证测试其控制功能逻辑的正确性和安全性至关重要。介绍了ATO控制原理和功能,分析了CBTC中典型的两车追踪控制运行场景控制流程,得到了该场景下的列车运行安全需求。结合时间自动机理论,建立了包含列车动力学、车载ATO、ZC以及时钟控制器的两车追踪场景时间自动机网络模型,验证了模型中安全需求的正确性;基于一致性测试理论,定义了被测车载ATO软件与测试环境的可观测输入/输出接口,利用UPPAAL-TRON工具设计了被测车载ATO软件的一致性测试框架,并进行了一致性测试分析。在此基础上,采用变异测试,针对典型的车载ATO软件功能实现错误(错误的安全距离、静态限速、功能逻辑以及命令丢失等)进行了安全性验证。结论表明:该在线一致性测试方法能够及时发现车载ATO软件行为与规范模型的不一致,有效提升了车载ATO功能测试的检错能力。     

全电子计算机联锁系统中点灯控制电路的抗雷电冲击性能分析与设计

对全电子计算机联锁系统中的信号点灯控制电路的雷电冲击过程建立电流模型;在建立的模型基础上,分析、计算点灯控制回路中电缆长度、电缆芯数、电子开关内阻、防雷器件等参数对控制回路中关键器件——电子开关的抗雷电冲击的影响,分析结果能为全电子计算机联锁系统中信号点灯控制回路电子开关的参数选取提供重要的参考依据。     

CBTC系统中的联锁技术研究

随着CBTC（基于通信的列车控制）技术的完善,联锁在轨道交通控制系统中的作用也在逐渐发生变化,就CBTC系统中的联锁技术,从轨道区段状态、进路建立、信号开放、进路解锁、信号显示、保护进路、运行方向及其他辅助功能等几个方面进行了分析与研究。     

面向安全的计算机联锁系统联锁逻辑测试实施规范

PMI(计算机联锁)是CBTC(基于通信的列车控制)系统中实现联锁计算的子系统。分析了由城市轨道交通信号固有的逻辑耦合以及自仪泰雷兹面向客户功能需求的系统开发模式造成的PMI联锁逻辑的复杂性;概述了城市轨道交通系统所承担的巨大公共安全责任和实时高强度运营负荷,对PMI联锁逻辑的安全性和可靠性提出的要求;介绍了面向安全的PMI联锁逻辑测试实施规范;介绍了基于规范的PMI联锁逻辑测试实施工具的开发,并提出了进一步开发的几点构想。     

关于城市轨道交通CBTC计算机联锁子系统的研究

近年来,基于通信的列车控制技术(CBTC)以其显著优势,逐渐成为城市轨道交通信号系统的首选方案。传统的联锁技术无法支撑CBTC信号系统的安全、高效、高自动化的要求。CBTC信号系统中的联锁子系统不仅要提供联锁逻辑保障,还要支持移动闭塞、点式ATP控制、以及不同模式列车的混跑等需求。文章简要介绍了基于CBTC技术的国产化联锁系统的架构、功能方面的创新和技术特点等。     

CBTC系统中计算机联锁系统功能的研究

描述在CBTC系统中提供给联锁系统的有关车列的信息,并根据这些信息分别从区段检测、进路选排、信号显示、进路锁闭、接近判断和人工解锁、其他运行辅助功能几方面对联锁功能的变化进行分析和研究。