基于MSC与UPPAAL的高铁跨界临时限速建模与验证

临时限速服务器是高铁列控系统的重要组成部分,其不仅要校验CTC下发的临时限速命令,还要与相邻调度台临时限速服务器之间进行频繁的信息交互,因此对其安全性和实时性要求也更苛刻。为了满足高铁列控系统对其运行的要求,采用时间自动机理论和消息顺序图(MSC)相结合的方法,首先建立跨界临时限速命令的MSC模型和时间自动机子模型,再利用UPPAAL验证工具对形式化语法BNF描述的时间自动机子模型属性进行验证。根据仿真验证结果确认了跨界临时限速信息的安全性和受限活性,为进一步开发临时限速服务器功能提供了重要的依据。     

Timed RAISE方法在列控系统等级转换场景中的应用研究

高速铁路列车运行控制系统是一个复杂的实时性系统,结合其实际特点,将域方法作为系统描述的切入。通过对模型检验和定理证明两种验证方法的分析比较,提出使用基于定理证明的时间化工业软件工程的严格方法Timed RAISE形式化方法对等级转换(CTCS-2级至CTCS-3级)场景进行描述,并对其场景交互一致性和实时性进行验证,结果表明该场景不会出现场景交互一致性错误,也不会违反时间的约束。     

基于MSC与UPPAAL的列控系统等级转换场景形式化验证

等级转换是C3级列控系统的重要场景,是列控系统兼容性的集中体现,转换的成功与否直接关系到列车的运行安全和行车效率。因此,有必要对设计规范中所描述的转换过程进行形式化建模和验证,以保障系统的安全性和实时性。为保证设计规范与所建模型的一致性,采取消息顺序图(MSC)与时间自动机相结合的方式,建立等级转换场景中C2级向C3级转换过程的MSC模型,并将其转换为时间自动机模型。应用UPPAAL对模型的安全性和受限活性进行仿真验证,结果表明设计规范中所描述的转换过程是安全可靠的,可以满足C3级列控系统的兼容性和安全性要求。     

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。     

移动授权的形式化建模与验证

基于通信的列车运行控制系统(Communications-Based Train Control System,CBTC)相较于传统的基于轨道的列车运行控制系统,无论是从功能方面还是性能方面都有了很大的改进。在系统的研发过程中,对其进行建模和验证,能够发现系统设计的缺陷,进而保证系统的安全性和功能性。移动授权(Movement Authority,MA)是CBTC系统的核心功能,用来保证列车的安全运行间隔。通过对移动授权生成原理的研究,采用时间自动机和其自动验证工具UPPAAL对其进行建模以及验证,验证结果表明,搭建的移动授权模型能够达到规定的安全要求和功能要求。因此UPPAAL能够对复杂的实时系统进行仿真验证。     

基于UPPAAL的二乘二取二逻辑建模与仿真

二乘二取二冗余结构以其高安全性和高可靠性特点,被广泛应用于核电、航空航天和铁路等安全关键领域。为验证二乘二取二冗余结构的核心逻辑,保证其高安全性和高可靠性的要求,对二乘二取二逻辑进行建模与验证。基于时间自动机理论,以列控车载ATP子系统二乘二取二冗余逻辑为研究对象,在分析工作原理的基础上,利用UPPAAL工具建立二乘二取二冗余逻辑的时间自动机模型,分别验证二乘、二取冗余逻辑的基本安全属性。根据验证后的软件逻辑模型,实现冗余逻辑仿真。模型构建与程序仿真的结果表明:车载ATP二乘二取二冗余逻辑结构具有高安全性与高可靠性。     

Dispatching control at transfer stations in multi‐hub transit networks

Among dispatching control approaches, the holding option has attracted the most attention in bus control. However, holding a vehicle at a transfer station may exacerbate the delays because more passengers might accumulate at downstream stations and may also affect other connecting routes at other transfer stations. Our problem is to minimize the total costs of dispatching ready vehicles at each transfer station along coordinated routes in a multi‐hub transit network. The total costs include the waiting cost for on‐board passengers, the missed connection costs for late arrival passengers at the subject transfer station and possible transfer costs at downstream transfer stations. We develop a heuristic algorithm to optimize the holding times based on real time information about late vehicles. The results show that ready vehicles should be held longer when the arrival variances of late vehicles are small or when many late connecting passengers are expected.     

换乘系统运行特征及其在城乡公交网络的应用

论文分析公交同步换乘系统的运行特征,包括适用公交网络、线路发车间隔与应用时段、协同的时刻表、同台换乘的枢纽、运行可靠性保障要求等。结合城乡公交网络布局与换乘衔接需求特征,提出城乡公交网络应用同步换乘的可行性：城乡公交轴辐式网络适用于同步换乘系统的应用,同为长间隔发车的干支线间客流换乘诉求亟需同步换乘,城乡公交运行准点性与枢纽用地条件能保障同步换乘系统的可靠运营。分析应用同步换乘系统需解决定位选择、协调网络布局与时刻表设计、提高运营可靠性等问题,使其更好地发挥作用,提升城乡公交服务质量。     

Modeling and analysis of panel hull block assembly system through timed colored Petri net

To implement efficient production control, this paper provides a timed colored Petri net (timed CPN) approach to performance modeling, real-timed dispatching and simulation of Panel hull block assembly system (PHBAS). The definition of Petri net is extended to accord with the real-world PHBAS’s organization, and the modeling method for hull flow production is provided in order to simplify modeling program. Using modeling and analyzing method, the dynamic characteristics of the system can be emulated and quantitatively calculated and work control tactics can be optimized. For the double bottom hull block shipbuilding system in a recently built shipyard in China, the simulation model with timed CPN was described and the system parameters and optimal task sequence which has the minimum operation time were obtained for a scheduling case.