时间Petri网的时间知识推理算法及在铁路智能运输系统中的应用

介绍一种基于时间Petri网的时间知识推理算法，它是在已有算法的的基础上，引入模糊时间区间的操作进行扩展而形成，该算法可一次性构建相应的时间知识系统的生成图，再用生成图进行时间知识验证和推理，相对于已有的算法来说，具有效率高，可处理时间区间的不确定性问题等优点，针对列车运行的时间知识系统进行算法的应用研究得出，本算法可验证时间约束的列车运行调整方案的可行性，能验证铁路专家系统中时间知识的一致性问题，用生成图可推导出某些带时间约束事件同时发生的可能性等。     

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。     

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.     

不确定性时间知识推理和验证算法及列车群建模分析

时间知识的推理和验证技术对列车群行为建模分析具有重要意义,是其实施关键。本文在原来工作的基础上,引入模糊时间区间、扩展模糊时间Petri网(EFTPN)及可能性值运算等内容,提出了一种基于EFTPN的不确定性时间知识推理和验证算法。该算法效率高,占用空间少;不但能够进行不确定性时间信息的精确推理,而且适用面更广,可以较好解决复杂情况下的时间推理和验证问题。     

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.     

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.     

基于Petri网列车群模型的列车运行冲突分析

列车运行冲突检测是铁路系统安全运营的重要保障。本文首先给出赋时着色Petri网的形式化定义,定义变迁使能和触发规则及状态转移函数;基于赋时着色Petri网,以库表示车站/闭塞分区,托肯表示列车,建立列车群模型,为冲突检测提供模型基础。在经典Petri网冲突定理的基础上,结合库容量约束和时间间隔约束,提出列车运行冲突判定定理,并证明该方法的正确性;在此基础上,设计基于可达树的冲突分析方法,并以太原铁路局部分线路为例,通过实例介绍列车运行冲突和进路冲突检测分析的方法。基于Petri网的列车群模型为铁路系统冲突分析问题的处理提供新的途径。     

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。     

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。     

基于概率Petri网的柴油机故障诊断方法研究

将概率信息引入Petri网，提出了柴油机故障诊断概率Petri网模型。利用概率信息处理冲突消解问题，寻找最有可能发生的故障传播路径，提高了柴油机故障诊断效率。仿真结果验证了方法的可行性。     

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。     

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。     

地铁列车全自动无人驾驶系统方案

全自动无人驾驶系统与传统有人驾驶系统相比,实现了全自动化、无人干预的列车运行模式。结合上海轨道交通10号线,介绍了全自动无人驾驶系统的功能、特点,以及全自动无人驾驶系统与常规地铁车辆的区别,并提出了实现全自动无人驾驶系统的难点,为地铁列车实施全自动无人驾驶方案提供参考。     

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。     

下一代地铁车辆全自动无人驾驶信号系统关键技术

结合国内外城市轨道交通的发展需求、自动无人驾驶列车运行控制系统的现状及技术发展战略,参考IEC 62279标准对列车运营自动化等级的分级定义,提出Bi TRACON型下一代地铁车辆全自动无人驾驶信号系统解决方案,该系统由综合自动化系统、轨旁控制器、车载控制器、计算机联锁和通信系统等组成,除具备传统的列车驾驶模式外,新增全自动列车自动驾驶模式和蠕动模式,无需工作人员值守,可以进行全自动列车运行控制;并且给出新增驾驶模式和既有驾驶模式之间的转换。Bi TRACON系统解决方案相比传统的轨道交通信号系统解决方案,在实现全过程的列车运行安全防护、灵活的运营组织、高效和节能、高度一体化和深度集成等方面有了显著提升。     

基于周期运行图的京津城际铁路列车开行方案研究

城际铁路的客流性质、承担的运输任务以及提供给旅客的服务水平都与铁路既有线有所不同。制定城际铁路旅客列车开行方案，应考虑采用具有规律性强、使用灵活、能力利用率高、方便旅客出行等诸多优点的以周期运行图为特征的运输组织模式。本文研究基于周期运行图的旅客列车开行方案，同时考虑铁路运输企业运营的收益、旅客的总等待时间等具体需求，特别考虑到客流的不确定性，建立了包含3个具体目标的机会约束模型。并以京津城际铁路为背景，利用该模型计算得到列车的开行方案。结果表明，该模型较之单目标模型和确定性模型更能合理反映实际情况。