基于概率模型检验的CTCS-3级无线通信建模与分析

CTCS-3级列控系统的无线通信系统是一个复杂、随机的分布式系统,无线通信系统为列控系统车载和地面设备提供安全相关信息交互,因此采用正确有效的方法对其进行建模和可靠性分析具有重要意义.本文根据GSM-R网络的QoS要求,建立了无线通信系统的概率模型,采用概率模型检验工具PRISM对概率模型进行描述和可靠性分析,计算了无线通信系统的稳态概率,并分析了不同速度条件对无线通信的可靠性的影响.结果表明,当无线小区平均间距为3 km,列车运行速度为300 km/h时,无线通信系统处于已连接状态的概率为0.991;随着列车运行速度的增大,无线通信系统处于已连接状态的概率下降.     

CTCS-3级列控系统临时限速建模与验证

为了满足临时限速系统的实时性要求,采用时间自动机理论,对CTCS-3级列控系统临时限速工作流程分别建立了各设备的时间自动机子模型,进而构成临时限速系统的时间自动机网络模型,并基于临时限速系统技术规范的参数对模型进行赋值;采用BNF语法对临时限速系统待验证的属性进行了形式化描述,并应用UPPAAL验证工具对临时限速模型的安全性和受限活性进行仿真验证.验证结果表明:与现有临时限速系统的时间参数设置相比,修正后的时间参数设置避免了出现系统死锁现象;在不影响安全功能属性和受限活性的基础上,提高了临时限速系统的实时性,可在规范规定时间5 s内做出响应.      

CTCS2级列车运行控制系统超速防护仿真研究

本文介绍了CTCS2级列车运行控制系统的系统结构和速度曲线控制模式,并利用计算机技术对基于轨道电路和应答器的CTCS2级列控系统进行了仿真实现.文中重点阐述了仿真系统中目标距离模式曲线的计算原理,列车定位和超速防护仿真算法.使用该仿真系统对胶济线线路数据进行运行仿真,为进一步研究列车运行控制系统提供了有效的实验环境和方法.     

ZPW-2000A型无绝缘轨道电路建模与仿真研究

分析了ZPW-2000A型无绝缘轨道电路系统的工作原理,运用传输线和电路网络理论,建立了ZPW-2000A各单元的数学模型,利用MATLAB软件实现了轨道电路分路状态仿真。通过对比仿真结果与现场实测数据,说明了仿真模型及算法的正确性及其工程应用价值。     

一种基于模糊逻辑的CTCS-3级列控系统越区切换算法

基于GSM-R的CTCS-3级列控系统中,越区切换是保证列车运行的安全、提高运营质量的关键技术之一.在系统分析GSM-R通信网络在越区切换中的信号传输过程以及每个过程时延的基础上,提出了基于提高运营时间的两种改良建议.重点研究了一种基于模糊逻辑技术的改进快速切换算法,并通过具体数据分析了算法性能.研究表明,此算法可以大大降低切换时延且不会增加运营时间,是一种适合CTCS-3级列控系统的较好切换算法.     

基于多分辨率建模的CTCS-3级列控系统仿真支撑技术

列车运行控制系统是一个实时分布式的复杂系统,针对不同的应用目的和系统生命周期的不同阶段、不同的人员对列车、车载设备、地面设备、车-地信息交互过程等的侧重点和细节层次的不同,论述了基于多分辨率建模的仿真支撑技术及应用.系统论述了基于多分辨率的建模理论和方法、分布式仿真中聚合解聚问题和多分辨率模型并发运行时的解决方案,解决不同分辨率模型并发时的耦合一致性问题.设计基于HLA的分布式、交互式仿真体系结构,研究基于不同等级多分辨率的仿真支撑技术.     

基于贝叶斯网络的CTCS-3级列控车载系统韧性

为弥补现有指标的不足,引入韧性作为非常态事件下CTCS-3级（China train control system-3）列控车载子系统运行稳定性的测度指标. 提出了车载子系统韧性量化评估方法,构建了基于贝叶斯网络（Bayesian network, BN）的韧性评估模型,并定义了5种基于韧性的部件重要度指标;进一步利用贝叶斯网络双向推理功能,计算了车载子系统在不同扰动情景下的韧性及部件重要度指标. 研究结果表明:韧性可全面描述车载子系统抵御扰动和从扰动中恢复的能力,非常态事件扰动下,韧性与可用性指标存在明显差异;不同扰动情景下系统韧性明显不同,扰动发生时,车载子系统面临磁暴影响时的韧性为0.8017,而遭遇雷电时的韧性为0.8819,面临冰雪扰动时的韧性为0.9880;部件重要度存在情景依赖,同一部件在不同扰动情景下重要度排序可能不同,且可能随时间动态变化.      

CTCS-3级列控系统车地交互流程形式化建模与验证

正在建设的时速300 km/h以上的高速铁路已采用CTCS-3级列车运行控制系统.车地信息交互流程是影响CTCS-3级列控系统的效率、可靠性和安全性的主要因素之一.基于时间自动机理论对车地交互流程进行建模与验证具有重要意义.首先将车地交互流程分为4个典型的子流程：任务启动流程、正常行车流程、RBC切换流程和任务结束流程,然后针对这些子流程建立无线闭塞中心（RBC）、车载设备（ATP）和铁路专用移动通信网（GSM-R）的时间自动机网络模型,最后利用时间自动机模型验证工具UPPAAL进行仿真分析,验证了CTCS-3级列控系统的车地交互流程的安全性和受限活性.