基于自动Petri网的联锁逻辑设计

联锁软件的逻辑严密性和安全性对于行车有很大的影响。利用自动化Petri网,根据轨道电路、信号机和道岔之间相互制约的关系以及状态的转换,分别建立了信号机、道岔和进路模型,并根据列车的运行状态细化模型从列车压入进路到出清进路的过程,建立进路解锁的模型。基于上述分析,设计了一种基于可编程逻辑控制器的联锁软件设计方案,实现对联锁的逻辑控制。     

基于UML与CPN的CTCS-3级列控系统建模与验证方法研究

CTCS-3级列控系统安全功能极其复杂,为保障其正常运转,有必要对列车运行控制系统的建模与验证进行深入研究。在分析了UML建模图和有色Petri网优缺点的基础上,提出了UML和有色Petri网(CPN)相结合的建模与验证方法,并应用在CTCS-3系统中,对CTCS-3级列控系统的建模与验证具有积极的研究意义。     

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。     

铁路信号联锁逻辑形式化建模研究

铁路车站信号联锁逻辑的形式化描述无论对计算机联锁软件的开发，还是对联锁软件的测试都是非常重要的。 铁路大站的联锁逻辑十分复杂，对其进行形式化描述是一项艰难的工作。目前，国内外尚无这方面详细研究的文章和报道。本文利用层次结构的概念，采用层次化有色Petri网，以建立铁路车站信号计算机联锁软件第三方测试的现场仿真环境为目的，以车站联锁设备的层次化有色Petri网模型为背景，介绍了铁路车站信号联锁逻辑的形式化描述的基本方法。     

车地协同下的联锁子系统HCPN建模与验证

联锁子系统作为站内行车安全的关键保障,是车地协同下的列车运行控制系统的重要组成部分。传统联锁子系统存在地面集中控制失效风险大、列车自主化程度低等不足,为顺应精简系统结构、降低运营成本和提升列车自主化的列控技术发展趋势,设计一种车地协同下的联锁子系统用于城际铁路。考虑多车间的进路冲突是影响子系统功能实现的关键因素,提出进路预延伸策略以避免列车间的进路冲突。为确保联锁子系统功能安全,采用一种基于层次着色Petri网(HCPN)的系统功能建模与验证方法。通过对联锁子系统的主要功能实现过程—进路建立过程进行分析,提取子系统的功能需求,以此建立顶层需求模型。为缩小底层实现与顶层需求之间的差距,建立基于数据及行为低抽象度表达的模块层模型,并在其中引入死锁控制策略实现对系统功能逻辑的完整表达。以冲突进路建立场景为模型的输入参数,执行验证过程,通过对模型标准状态空间性能分析,实现对模型正确性的检验。在此基础上,采用分支时序逻辑ASK-CTL公式与状态空间搜索算法相结合的验证方法,完成对子系统功能安全性的检验。研究结果表明:模型的行为特性同子系统预期相一致,能够正确表达系统的行为。所设计子系统满足功能安全需求,可为底层实现提供依据。     

基于图论推理的高速铁路信号系统网络诊断方法研究

维护终端是高速铁路信号系统的一个组成部分,是进行系统状态监测和维护的一个重要手段,也是系统智能运维技术的载体,计算机联锁系统为典型的地面信号系统.在对计算机联锁系统网络监测需求研究的基础上,采用图论模型方法,对其主机和内部网络、外部网络通道状态进行模型显示;基于特定的计算方法解决了通道显示问题;并基于图论模型和模糊推理...     

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。     

一种特殊中岔的信号联锁设计方案

对一种非标准中岔——中岔侧向连通到发线的信号联锁关系进行分析,通过与6502电气集中电路图册中的标准中岔进行对比,提出此种非标准中岔的信号联锁设计方案。     

基于有色Petri网的RBC行车许可生成建模与仿真

CTCS-3级列控系统行车许可是保证高速列车安全运行的关键信息,及时准确地为辖区内列车计算和发送行车许可是RBC(无线闭塞中心)子系统的主要功能之一。在分析CTCS-3级列控系统不同运营场景下行车许可生成机制的基础上,采用层次化描述思想,建立基于CPN(有色Petri网)的RBC行车许可生成模型,并运用动态仿真和状态空间分析工具对模型进行了仿真分析。结果表明,所建模型能够满足不同运营场景下计算行车许可的要求,无死锁,并具有活性、回归性和公平性,为分析列控系统性能提供了很好的试验平台。     

SWJTU-Ⅱ型计算机联锁控制系统设计和实现

铁路信号计算机联锁系统是一个有着高可靠性、故障-安全性和实时性要求的安全-关键系统.本单位自行设计研制了一个满足这种高可靠性、故障-安全性和实时性要求的容错计算机联锁系统SWJTU-II.计算机联锁系统SWJTU-II,硬件结构上,采用SIEMENS公司PLC作为主要控制部件,双机热备冗余结构,能实现无扰动的故障切换;联锁软件采用Petri网模型化,面向对象方法设计,Step 7 STL语言实现;通过仿真软件模拟列车运行来对系统进行仿真测试并取得良好效果.该系统已开发完成并投入应用.     

SWJTU—II型计算机联锁控制系统设计和实现

铁路信号计算机联锁系统是一个有着高可靠性、故障安全性和实时性要求的安全关键系统。本单位自行设计研制了一个满足这种高可靠性、故障安全性和实时性要求的容错计算机联锁系统SWJTUII。计算机联锁系统SWJTUII,硬件结构上,采用SIEMENS公司PLC作为主要控制部件,双机热备冗余结构,能实现无扰动的故障切换;联锁软件采用Petri网模型化,面向对象方法设计,Step7STL语言实现;通过仿真软件模拟列车运行来对系统进行仿真测试并取得良好效果。该系统已开发完成并投入应用。     

一种基于模型的形式化测试序列自动生成方法及在ETCS-2中的应用

随着中国铁路列车运行控制系统的发展,对列控系统的研究越来越受到学术界的关注。本文提出一种基于模型的形式化测试案例和测试序列生成方法,并应用于ETCS-2级系统的测试中。首先提出有色Petri网(CPN)的建模规则,保证CPN模型适应测试生成的要求;然后,提出一种自动化的测试生成方法,包括测试案例自动生成算法和测试序列搜索算法。为提高整个测试过程的自动化程度,实现测试生成与测试执行的无缝结合,整个测试生成方法的输出是XML格式文件集。最后,以ETCS-2系统的车载子系统为例,运用CPN Tools工具完成建模,实现相应的算法,实现测试生成过程。结果表明,本文提出的基于CPN的测试方法能够在很大程度上提高测试过程的自动化程度,并且生成的测试案例集能够覆盖CPN模型反映的所有ETCS-2系统需求规范信息。     

基于Petri网的全自动无人驾驶列车停站场景形式化建模与验证

为进一步提高全自动无人驾驶系统的安全性,采用Petri网理论在全生命周期早期对系统运营场景的实现流程进行形式化建模与验证。选取正线运营中的列车停站这一典型运营场景,进行对象提取与状态分析,结合各对象与库所、变迁的对应关系,建立Petri网模型,并利用仿真软件PIPE对其有效性和正确性进行形式化验证。针对可能出现的异常情况对模型进行优化,设置车门与站台门开关时序,避免乘客拥挤时出现安全隐患。试验结果表明：建立的Petri网模型有界、安全且无死锁,满足列车停站场景功能需求,模型的可靠性和有效性得以验证,为全自动无人驾驶系统的开发应用与安全分析提供理论支撑。     

基于Petri网技术的动车组检修作业工作流系统研究

针对目前动车组检修业务,抽象出作业过程规则,并建立动车组检修作业工作流程.通过工作流和Petri网的相关理论对该工作流进行建模,并利用Petri网技术分析方法,从模型的正确性分析和性能评价两个方面对所建立的Petri网模型进行分析.     

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。     

基于通信的列车运行控制系统安全通信协议的性能分析

安全通信协议是保证基于通信的列车运行控制系统中通信安全的主要因素,其性能分析具有重要意义。针对基于通信的列车运行控制系统安全通信协议,选择分层赋时有色Petri网(CPN)对其进行研究,建立状态转换模型与包含数据延时和信道故障的模型,通过改变数据延时的概率和信道无故障的概率,对安全通信协议的稳定性和失效率进行仿真,仿真结果对安全通信协议的设计有一定的参考意义,用概率论与数理统计知识对仿真结果进行分析,分析结果体现数据延时和信道故障是如何影响安全通信协议的性能的。分析结果表明基于通信的列车运行控制系统安全通信协议是合理的。     

基于ANSYS/DYNA软件的高速车轮通过道岔的轮轨动力研究

基于采用ANSYS-DYNA软件所建立的LMA型踏面标准车轮和38号高速道岔辙叉区的三维有限元模型,研究车轮直向、逆向通过辙叉区时的轮岔接触状态和轮轨动力特性。通过所获得的车轮质心高度、接触斑位置和面积以及轮轨横向、垂向接触力的动态变化特征,分析车轮不同横移量对轮岔接触的影响。研究结果表明,车轮通过辙叉区时必然发生两点接触,且存在轮轨力转移过程;可动心轨式辙叉可消除可能引起车辆脱轨的道岔的"有害空间",并明显改善车辆过岔性能,但叉心区走行轨线的不连续仍将引起车轮和道岔的振动;轮对横移量对轮-岔的接触状态和振动有一定影响。     

计算机联锁维修网络建设研究

根据TYJL系列计算机联锁系统在全路范围内广泛应用的实际,阐述了加强计算机联锁系统维修网络建设研究的必要性和现实意义.以基于服务、及时响应现场需求的战略为出发点,通过对选址、库存管理等领域相关理论的分析,提出计算机联锁系统维修网络建设研究中应采用的网络选址模型以及维修备件库存控制方法.     

基于三维场景的铁路车站列车运行联锁控制仿真研究

联锁控制对铁路车站的调度指挥和列车的有序安全运行起着非常关键的作用。为保证铁路车站联锁控制及列车运行演练的真实性和安全性,提出铁路车站联锁控制及列车运行三维虚拟仿真的总体框架。从铁路车站联锁功能入手,设计车站联锁控制的数据结构、功能逻辑和联锁控制仿真算法,实现了铁路车站联锁的逻辑控制及人机交互仿真。采用面向对象的层次分级法,设计铁路车站设备三维模型的层次结构。通过创建预制体并修改其组件的方式,构建铁路车站列车运行三维虚拟场景模型。结合铁路线路逻辑模型,提出了面向联锁控制的列车运行虚拟寻路算法和列车运动驱动算法,利用该算法进行列车各车辆空间位置和姿态的连续计算,实现了在三维场景下铁路列车的启动,加减速运动,定点停车、换道等功能。在此基础上,在Unity引擎环境下开发了基于三维场景的铁路车站列车运行联锁控制虚拟仿真系统,该系统支持铁路车站联锁控制人机交互仿真,并可在铁路车站三维场景中的不同视角下,以可视化方式观察信号设备状态变化以及列车的动态运行情况。通过给定的站内列车调度计划表,利用所开发的系统进行了铁路车站联锁控制及列车运行三维仿真。仿真实例表明,所采用的方法及技术方案在车站联锁的仿真...     

现有计算机联锁系统对CTCS-3级列控适应性改进的研究

介绍了现有计算机联锁系统对CTCS-3级列控系统适应性改进,阐述了计算机联锁系统与RBC间接口的网络结构、传输协议及所采用的主要安全措施。