基于Petri网列车连挂解编模型分析

提出一种基于Petri网描述系统的方法,该方法(简称EPN)将Petri网与UML思想相结合,通过5种简单的事件模型来分析系统.由于借鉴了UML思想,使得EPN易于对一些复杂系统进行描述,也易于利用UML分析结果对系统快速建模.同时EPN是基于Petri网,因此完全可以利用现有Petri网的数学模型和工具进行建模和仿真.本文主要对列车控制系统中的连挂和解编过程进行建模.通过模型验证采用EPN分析系统的有效性和便捷性.     

列车区间运行安全的Petri网模型研究

鉴于我国铁路列车行车事故多发生在区间运行过程中,以及列车在区间运行的动态特性,利用Petri网具有强大的功能描述及分析系统动态变化的特点,建立了列车区间运行系统的动态Petri网模型。通过对该模型合理性的论证,并运用此模型对实际事故案例进行分析,表明所建的列车区间运行安全Petri网模型是合理的。     

面向对象Petri子网的列车群运行系统模型

基于列车群行为建模所出现的列车并发性的智能性表述，面向不同的控制和决策问题，多层次性问题的处理，构成系统的各子系统独立性表示，面向不同分析问题系统混合属性的如何处理，以及影响列车群运行的各种不确定性因素的处理等主要问题，定义了一类对象Petri网，并利用所定义的Petri网建立了列车运行系统中的信号灯，区段，车站和列车的对象Petri子网模型，各对象子网分为内／外两部分结构，对象的内部数据属性和操作均由内部结构来表示，对象子网之间的联系是用消息传递来完成，这很好地表现了对象的封装性和对象子网的结构一致性，基于子网所构建的模型（TGOSOPS）相对于已建模型（TOPNO）所表述的内容更丰富，具有结构性，可扩展性，层次性更优良的特点，模型适用于分布式行车指挥系统，便于智能控制的实施并具有很好的开放性和可控性，模型可构成研究一类智能混合系统建模及分析理论的实验平台。     

基于着色Petri网的铁路时间同步协议建模及安全性分析

针对Autokey模型的铁路时间同步协议安全性问题,提出利用着色Petri网对协议进行安全性分析。剖析Autokey模型的铁路时间同步协议序列及其执行流程;重点针对其认证阶段,分别构建正常认证和加入中间人入侵的着色Petri网模型,分析中间人入侵时协议认证过程的不安全状态,建立模型状态方程;应用逆向状态分析法对铁路时间同步协议认证过程的安全性进行分析,得到中间人在认证阶段攻击协议的实施序列。研究结果表明:基于Autokey模型的铁路时间同步协议的认证过程是不安全的。     

基于一种混合Petri网的列车运行系统的建模与分析

针对列车运行系统中连续变量和离散事件的混合描述问题,提出一种混合Petri网建模方法.相对于已有的列车运行系统建模方法,该方法用连续库所和连续变迁描述系统中连续变量的变化过程;采用关联方程表示连续托肯中相应的连续属性的变化;定义相对应的变迁触发规则表示连续变量、离散事件、人参与等多种因素的相互作用.由列车运行系统的混合Petri网模型分析表明,该方法可以有效地描述连续变量与离散事件的交互,并能够进行列车运行过程中的速度限值、监测点距离、离散事件发生的时间区间的分析.由于列车运行系统是一类典型的混杂系统,该方法具有普适性.     

带有对象的Petri网及其在列车运行模型建立中的应用

带有对象的Petri网是一种将面向对象的方法和谓词／变迁网相结合的高级Petri网。网中的托肯能携带各种信息，用这种网所表述的系统具有规模小、灵活、直观、模块性好、可操作性良好、属性描述方便、有利于不确定问题的处理等优点。针对列车群运行控制的核心问题（列车群行为建模），用精确标识的PNO建立了一个具有普适性的模型（TOPNO），该模型是一个典型的离散事件动态系统。通过在对象中定义多种模糊属性和相应的模糊属性的调整方法，该模型就成为研究模糊离散事件动态的平台，使得面向对象的程度设计技术、Petri网的理论和应用、模糊集理论以及DEDS的理论及分析方法有机的结合起来。在网络的变迁规则中直接引用这些属性，使系统的决策机制更有效，简化了系统状态的演化，并使DEDS的理论在处理不确定性问题时得到延伸、从而为建立具有自动行车指挥的智能交通系统奠定了良好的基础，也为铁路系统的可靠性分析、可利用性分析、效率分析等问题的处理提供了新的途径。     

基于着色Petri网的下一代列控系统虚拟闭塞技术仿真分析研究

采用虚拟化的逻辑区段代替实际的轨道占用检测设备划分轨道区段，这对自然环境恶劣、维修维护工作困难的高寒铁路具有重要意义。针对下一代列控系统的特点，对其虚拟闭塞技术展开研究。分析了虚拟闭塞条件下，列车占用检查功能以及车地通信故障情况下，区间安全防护功能的逻辑实现。根据对虚拟闭塞技术的研究，以车地通信故障情况下，区间虚拟区段的封锁设置为例，采用着色Petri网的基本概念，利用CPN Tools建模仿真工具，对封锁功能进行建模仿真分析。根据验证结果，对所建模型进行分析修正，确保模型逻辑功能的正确性。     

基于着色Petri网的高速列车追踪运行过程建模与仿真

为了验证高速铁路移动闭塞系统(Moving Automatic System,简称MAS)结构完整性、控制逻辑正确性以及列车追踪运行的动态控制过程,利用着色Petri网建立移动闭塞条件下高速列车两车追踪运行控制过程的模型,采用相对制动方式下基于追踪效率最高的区间追踪间隔原理,设计了控制策略决策模块,模拟列车牵引加速、惰行以及减速运行等控制过程,研究MA更新周期变化对列车追踪控制的影响。仿真结果表明所建立的模型可以有效描述MAS下高速列车追踪运行控制过程,且MA更新的周期越小,列车的行为控制越灵敏,达到预期控制目标所需要的时间更短,满足行车安全性、高效性要求。仿真结果将为MAS在高速铁路中的实际应用提供理论指导。     

基于模糊时间Petri网的列车运行时间不确定性问题的处理

定义一种应用于铁路列车运行系统的模糊时间Petri网；针对列车运行时间存在的不确定性，该Petri网引入了4个模糊集理论函数：模糊时间片、模糊使能时间、模糊发生时间和模糊延迟，来处理时间的不确定性问题；能够对列车运行过程中的时间不确定性问题进行定量分析，可以有效应用于列车交会、列车终到时间、列车运行计划调整的分析等；其相对于已有的方法具有精确分析、计算简单、简化系统、便于系统集成的特点。     

基于petri网的列车运行控制系统研究

介绍了Petri网建模理论和CPN-TOOLS仿真工具,并采用Petri网对中国列车运行控制系统进行了建模,通过仿真验证了模型的正确性.     

基于对象Petri子网模型的列车群分布式仿真

为提高效率,增强真实度和可信度,采用分布式仿真解决列车群行为的分析和验证问题,并基于列车群的对象Petri子网模型(TGOSOPS)实施分布式仿真系统。针对模型到仿真系统的逻辑映射、运行中的动态关联以及依靠模型处理仿真冲突和时间协调等问题,提出由终端上的列车仿真应用模块和服务器上的全局控制模块构成分布式仿真系统框架,并对TGOSOPS按照功能进行划分,使其和分布式框架有机结合和映射。根据系统结构,结合动态离散事件系统的仿真思想,明确系统中各类实体和事件间的逻辑关系,采用定时与主动对象(主动成分)扫描相结合的方法,建立分布式仿真策略,包括客户端和服务器端两部分,从而实现模型到系统的动态关联,并采用空消息算法消除策略死锁。采用一个统一的全局时钟来调整局部时钟的时间周期,以实现分布时钟的协调。路网图、运行图、模型库和各种信息库等都以全局数据库的形式存储在服务器上,在仿真过程中,根据实验推进的需要可以随时从服务器上读入所需信息和数据。     

基于故障Petri网的车务段接发列车事故建模分析

安全管理是铁路运输的永恒主题。接发列车作业是车务段管辖站日常工作中的重要一项,很容易因为人的疏忽、设备的突变发生事故。为了提高车务段对事故的防范能力,针对车务段行车事故重点,提出采用故障Petri网方法对行车事故进行建模分析,以准确找出行车事故根本原因,制定有效的防控措施,提高车务段安全管理水平。     

面向RITS的多Agent列车群运行模型

基于RITS的分布式系统结构和智能属性特征,针对列车群运行系统中子系统之间的关系描述以及通信协作行为的建模问题,采用面向Agent的G-Net方法构建了一种多Agent的列车群运行模型(AGNTOM)。该模型体现了多Agent技术、G-Net(Petri网)形式化描述、便于分析等特点,不仅能够描述列车Agent与车站Agent在列车运行过程中的通信能力,而且能使用形式化方法确保模型的各种属性。对模型所描述的列车与车站之间的通信协商过程采用基本Petri网模型描述,并使用已有的Petri网分析方法进行相关属性的分析。研究结果表明:模型具有L3-活性;模型所描述的列车和车站之间的通信协商行为不会导致通信的死锁与阻塞等。     

基于随机Petri网的磁浮列车超速防护建模及安全分析

欧洲议会颁布的CENELEC系列标准文件及安全指南基于全局安全目标来量化铁路运行的可容忍风险,并希望据此确定相应控制系统功能及部件的安全需求.本文基于单一的随机Petri网,通过对系统自身运行的动态特性及所有影响系统运行风险的因素进行全面的层次化建模、风险分析及危险分析,实现了这一目标.在本文的建模方法中,通过对运输工具的动态运行操作过程、控制系统功能及功能可靠性的建模和仿真实现了风险分析;对动态运行过程、功能执行部件及部件可靠性的建模和仿真实现危险分析.本文以磁浮列车超速安全防护过程为例描述了详细的运输系统建模、分析及仿真过程.仿真结果表明单一的随机Petri网可以用来实现全局安全目标到系统功能部件可靠性的全面分配.     

用Petri网对轨道区段和列车的建模研究

应用Petri网理论对轨道区段和列车的运行进行建模,为行车指挥提供了一个系统模拟和仿真的框架.作者在国内首次将Petri网应用于行车指挥自动化的研究,为列车的运行调整提供了列车及轨道区段的模型.     

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。     

行车安全综合监控系统的时序Petri网描述及验证

行车安全综合监控系统规模大,复杂程度高,且具有不确定性。研究有效的形式化分析和验证方法对系统测试和可行性分析等方面具有重要意义。本文基于时序Petri网,提出了相应的分析和验证方法。然后,以系统中数据处理和传输过程的公平性、及时性和可靠性等问题为例,进行建模、分析和验证,从而说明本方法的有效性。