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。     

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。     

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。     

CTCS-3级列控系统RBC互联互通技术分析

新型设备上线运行,都必须考虑与既有设备实现机制的兼容和互通.基于CTCS-3级列控系统的技术特点,分析目前已经开通运营的客运专线在地面RBC设备互联互通方面存在的问题,以实现列控设备跨线运行.     

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。     

CTCS-3级列控系统地面设备(RBC)互联互通技术研究

随着我国高速铁路的快速发展,四纵四横高速铁路网逐步形成,在纵横交叉的大型枢纽势必会遇到两种不同型号的无线闭塞中心(RBC)的互联互通问题。以京石武客专工程建设为基础,以解决京石武客专与郑西客专接口问题为主题,研究两个不同平台RBC互联互通技术。     

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。     

未来的混合ETCS-3级列控系统

1混合运行方式E3(HL3)在HL3中,ETCS-2级(简称“E2”)列车和具备列车完整性监督功能的ETCS-3级(简称“E3”)列车混合运行。E3列车占用条件由车载位置报告和完整性报告提供,E2列车占用检查由联锁和轨旁检查系统完成。由于E3车载连续向RBC发送位置报告和完整性报告,RBC可接收到更精准的轨道实际占用信息,所以在E3车后方运行的列车的MA(行车许可)可以连续延伸。     

既有RBC与GSM-R系统间通信通道冗余保护方案的优化分析

为提高CTCS-3级列控系统安全性和可靠性,对既有RBC与GSM-R系统间通信通道冗余保护方案进行分析,采用4条ISDN PRI线路结合ISDN通信服务器构成负荷分担冗余保护的优化方案,消除了既有方案存在的风险,节约了系统资源,减少了设备维护工作量。     

武广客运专线CTCS-3级列控系统CBI与RBC安全通信接口技术

主要介绍了CTCS-3级列车运行控制系统中逻辑控制部分的核心设备计算机联锁(CBI)与无线闭塞中心(RBC)接口的工作方式、通信安全控制技术以及实现方法。     

ETCS基线3与基线2差异分析

欧洲列车控制系统(ETCS)是世界上应用最为广泛、技术最为成熟的列车控制系统之一,在欧盟和欧盟以外的许多国家得到推广和应用,ETCS基线3版本2是欧盟发布的最新版本的ETCS规范.以ETCS基线2为参考物,分析ETCS基线3版本2新增功能和优化功能,揭示ETCS基线3版本2在功能方面呈现出的新特征.     

联锁软件的Petri网形式化定义

用Petri网对联锁系统中的核心部分－联锁机中的联锁软件进行表式化定义和分析，以减少联锁系统中的不确定性因素，降低联锁软件的复杂性，保证联锁软件定义的正确性，并对该定义进行了形式化验证。同时以进程建立过程作为事例，说明了用Petri我形式化定义联锁软件的具体过程，采用分层模型化技术对联锁软件中的各个变迁（模块）进行逐级分解和验证，最终得到经过验证的，足够详细的联锁软件模型，利用该模型能对系统的一些重要性能（如安全性和实时性）进行分析和改进。     

基于SPN的CTCS无线通信形式化建模与分析

CTCS-4列车运行控制系统是基于无线通信传输信息的系统,其无线通信系统是一个动态、复杂的分布式系统,正确的形式化验证对于其性质和最终实现具有重要意义。本文主要考虑高速列车在移动闭塞区间条件下CTCS无线通信的形式化建模和可靠性分析,建立随机Petri网(SPN)表示的CTCS无线通信机制模型和列车与无线闭塞中心通信的GSM-R故障恢复模型,给出对通信故障定位的表示方法,并采用TimeNET仿真工具对GSM-R通信系统的可靠性进行分析得出相应结论。分析结果表明,列车在500 km/h的速度下,越区切换成功概率为99.45%,连接丢失概率为10-2/h。最后,本文将分析结果与GSM-R的技术标准进行比较,说明其可靠性满足规范要求。     

基于SPN的越区切换模型分析

CTCS-3列车运行控制系统是中国列车控制系统(CTCS)的重要组成部分之一,它采用GSM R实现地面一列车间连续、双向的安全信息的无线传输.对于GSM-R而言,移动台的越区切换必然引起通信连接的暂时中断.由于安全数据传输直接影响行车安全,为保证其传输的可靠性,必然要求更短的切换时间和更高的切换成功率.本文研究安全数据通信在越区切换时的传输可靠性,并对越区切换过程进行随机Petri网的建模和分析.给出列车速度与越区切换成功率的关系,以及列车在350km/h的速度下,越区切换时间与越区切换成功率之间的关系.最后,本文将分析结果与CTCS-3需求标准进行了比较,说明其可以满足要求.     

基于SPN的无线闭塞中心切换过程中的故障分析

分析在RBC2(接收无线闭塞中心(RBC))不同时段故障工况下,对RBC切换的影响,选取形式化描述语言随机Petri网(SPN),分别建立RBC2在不同时段故障下RBC的切换模型,采用SPN数学建模,通过SPNP6.0分析RBC故障对切换的影响以及对行车安全和行车效率等方面的影响.分析结果可使人们对实际情况中RBC切换有更真实的认识,并对设备的改进、协议的完善等有一定的借鉴意义.     

基于随机Petri网的GSM-R越区切换成功率分析

CTCS-3级列车运行控制系统利用GSM-R网络进行车地间连续、双向的安全信息传输。而GSM-R系统采用硬切换技术,切换时必然会产生短暂的通信中断,这就会影响列车控制类数据传输业务。为保证安全数据传输的可靠性,迫切要求更短的切换时间和更高的切换成功率。对此,建立GSM-R系统越区切换的随机Petri网模型,分析影响越区切换成功率的因素,并利用MATLAB仿真得到列车运行速度、越区切换中断时间以及列车追踪间隔与越区切换成功率的关系;最后说明列车在350 km/h和430 km/h速度下运行时,越区切换成功率是否满足CTCS-3级系统需求标准要求。