城市轨道交通区域控制器内通信列车联合筛选方法研究

在城市轨道交通中,为实现列车的紧密追踪,CBTC系统需要识别两列通信列车之间没有非通信车。本文提出一种区域控制器内通信列车联合筛选方法。该方法通过ZC(区域控制器)综合两相邻通信列车位置信息并消除通信列车信息异步的影响,在确保安全的前提下完成通信列车间列车筛选,从而提高CBTC系统的运行效率。该方法具有通用性,可适用于两通信列车头对头、头对尾、尾对尾的中间筛选场景。

基于区域控制器的列车安全位置计算

由于通信延时和测距误差的存在,ZC(区域控制器)需根据列车汇报的位置,综合考虑列车当前运行速度和通信延时等因素,进行列车安全位置的准确计算。介绍了ZC计算列车安全距离的前提,详细阐述了列车安全位置计算的原理,分别探讨了本ZC管辖范围与相邻ZC共管区范围的列车安全位置计算原理和计算原则,并总结了不同异常情况的处理原则。

基于TSSM的城市轨道交通CBTC区域控制器建模与验证

针对安全状态机缺乏时间描述能力的缺点,利用反应式系统的同步设计方法,提出了时间安全状态机TSSM(timed safe state machine)建模方法,定义了弱变迁和同步变迁语法,建立了城市轨道交通ZC(zone controller)系统模型.首先,分析了ZC系统的运行环境、工作原理和功能需求,根据ZC反应式系统的特点,利用TSSM在SCADE(safety critical application development environment)中建立了ZC系统列车管理、ZC控制、MA计算和队列管理子模型;其次,通过ZC系统的TSSM网络模型,分析了子模型间的交互信息;最后,采用Lustre语言对ZC系统的安全特性进行了形式化描述,并利用Design Verifier模型检测工具,结合数据流验证了ZC系统的功能和性能需要.研究结果表明,ZC系统TSSM模型的安全性和受限活性均为有效,ZC系统完全满足预期的安全需求.

一种基于时间自动机模型的区域控制器测试序列生成方法

轨道交通区域控制器对行车安全至关重要,设备投入使用前需进行严格的测试,针对目前区域控制器测试序列人工生成,测试效率低的问题,提出一种基于时间自动机模型的测试序列自动生成方法。首先分析区域控制器的功能建立时间自动机模型,用UPPAAL对模型的正确性进行验证;编写MFC应用程序,利用Tiny XML解析库解析模型文件,提取状态信息和变迁条件,生成测试案例集;由测试功能划分测试序列的初始状态和结束状态,并根据测试案例的串接条件,利用深度优先搜索设计最小重复度算法将测试案例串接成测试序列;最后,利用该方法生成了区域控制器切换功能的测试序列,通过分析可知生成的测试序列符合区域控制器的工作流程和测试环境,结果证明该方法能有效提高测试序列的生成效率。

CBTC区域控制器若干技术研究

区域控制器是CBTC系统的核心设备,它根据列车和地面的动态信息,实时生成列车行车许可命令,并通过无线通信系统传输给车载子系统,保证其管辖内的所有列车的安全运行,并实现移动闭塞。在移动闭塞设计中,对列车位置的准确识别是移动授权分配的前提,是复杂运营场景的控制基础。在对区域控制器列车位置识别分析的基础上,展开分析列车出入段、跨区切换等复杂运营场景。

浅谈广韶高速公路隧道区域控制器系统改造

针对广韶高速隧道采用原有旧区域控制器系统进行改造,提出采用稳定可靠的工业以太网环网模式的整体隧道区域控制器数据接入的解决方案,并通过具体工程施工应用证明该方案的可行性。

CBTC系统中联锁与区域控制器的一体化设计

通过对典型CBTC系统构架和功能设计等方面进行研究,提出了将联锁与区域控制器一体化系统设计方案,并对2种方式的CBTC系统进行了对比,一体化设计的区域控制器系统在系统架构、实现成本、性能和维护管理等方面更具备优势。

公路隧道区域控制器系统集成设计和施工优化

根据雪峰山长大隧道的具体特点,分别设计了其通风系统的控制方式、照明系统控制方式和交通控制系统控制方式,设计了其串口通信系统;针对交通指示灯状态的数据采集,改进了电路,改变遥信取假点现象;当PLC失电或故障不能输出数据时,增加自保持回路电路,保证指示灯正常工作。

区域控制器的安全需求建模与自动验证

轨道交通区域控制器是我国轨道交通信号系统选型的主流制式--基于通信的列车控制系统的核心子系统,其突出的安全性使得安全需求的形式化验证成为一个非常重要的问题.但是区域控制器自身的复杂性以及领域知识的繁杂难以掌握,使得形式化方法很难应用到安全需求的验证中去.针对这些问题,提出一种安全需求的自动验证方法,使用半形式化的问题框架方法来建模和分解安全需求,根据需求模型自动生成安全需求的验证模型和验证性质,在此基础上自动生成验证模型的Scade语言实现,并通过DesignVerifier验证器对需求进行组合验证.最后,使用某个实际案例区域控制器的一个子问题CAL_EOA进行了研究,实验结果证明了该方法的可行性与有效性.它能够自动地将安全需求模型进行组合验证,改善了验证的效率.

区域控制器移动授权的统一建模语言(UML)建模与验证

探讨了基于通信的列车控制(CBTC)系统中区域控制器(ZC)子系统不同运营场景下移动授权的生成过程。采用统一建模语言(UML),与CBTC中列车运行控制的特殊要求相结合,以规范ZC子系统实现的过程和改善系统的开发效率。通过UML建模直观展现系统的结构,检查系统完整性,并完成该系统模型的仿真验证。

基于互联互通的区域控制器安全通信计算机设计

为了实现列车在不同厂商提供设备的城市轨道交通线路或网络中安全运营、共线混跑以及资源共享,基于通信的列车控制系统互联互通已成为一个重要课题。根据正在起草的互联互通的行业技术规范,为满足不因通信中断而倒机的需求,提出一种实现区域控制中心与其他信号系统通信的专用二乘二取二安全通信计算机的方案,设计其软硬件系统结构、平台内部冗余的连接方式,对单系内的双CPU同步和数据安全比较、双系间的主备同步等关键算法进行研究,并针对安全通信协议中描述的风险设计相应的防御措施。

城市轨道交通区域控制器布置数量研究

区域控制器作为基于无线通信的列车运行控制系统中的关键地面设备,其在一条地铁线路中的布置一直采用一级设备站布置的方式,具有一定的优化调整空间。本文在介绍区域控制器的结构、功能和接口的基础上,通过分析影响区域控制器布置数量的定量因素,提出区域控制器布置的一些基本原则,同时给出一条地铁线计算区域控制器数量的公式,并以北京地铁10号线一期工程为对象,使用公式计算了区域控制器的数量。

基于MSC与UPPAAL的区域控制器切换场景建模与验证

区域控制器(Zone Controller,ZC)边界切换场景是城市轨道交通列车控制系统的重要场景,切换过程中移交ZC、接管ZC和车载子系统之间要进行频繁的信息交互,因而对其安全性和实时性有更严苛的要求。根据ZC子系统特点,将MSC半形式化方法作为切入点,结合时间自动机理论,建立ZC切换场景的MSC模型和时间自动机网络模型,用于ZC切换场景功能和受限活性的安全验证。结果表明:ZC边界切换控制功能满足系统安全性和受限活性的规范要求。因此此种建模验证方法是可行的,可以将其应用于列控系统其他场景的建模与验证过程中。

CBTC区域控制器切换场景的建模与验证

区域控制器(Zone Controller,ZC)通过与联锁系统(Computer Interlocking,CI)、车载控制器(Vehicle On Board Controller,VOBC)和列车自动监督系统(Automatic Train Supervision,ATS)等其他子系统信息交互来为列车计算移动授权,是基于通信的列车运行控制系统(Communication Based Train Control,CBTC)重要的地面安全设备。研究区域控制器的功能需求,构建满足边界切换实时性、安全性特点的模型有助于保证列车在线路上高效、安全的运行。在现有建模方式的基础上,采用统一建模语言(Unified Modeling Language,UML)和层次时间有色Petri网(Hierarchical Timed Colored Petri Net,HTCPN)相结合的方法对ZC边界切换场景下的区域控制器和车载子系统之间的信息交互过程进行分析。从车载VOBC状态变化的角度构建用于验证切换场景安全性的UML模型和HTCPN模型,并以CPN Tools作为仿真平台对其进行验证。根据CPN Tools状态空间报告可知,转换后HTCPN模型的各种动态属性正常且模型不存在死锁和活锁。仿真结果表明:采用UML向HTCPN转换的方法构建的模型既能清晰描述整个ZC切换的过程,又保证了模型在数学上的严谨性。转换后的HTCPN模型符合ZC切换功能的需求,证明了该集成建模方法的可行性,为CBTC系统其他功能或场景的建模与验证提供了思路。

基于软件易测试性的CBTC区域控制器系统设计

区域控制器系统是CBTC铁路运行系统中重要的一部分,对提高列车运行效率和安全起着重要的作用。首先介绍了区域控制器的工作原理和易测试性的特点,然后将易测试性方法应用于区域控制器系统的设计中。这种设计方法提高了测试效率,降低了测试成本。

区域控制器仿真子系统的研究

对基于WLAN的CBTC列控系统仿真平台中的区域控制器仿真子系统进行了研究,介绍了区域控制器的基本原理,描述了关键功能的实现,如列车管理、移动授权生成、区域控制器交接、数据库的建立与调入等。基于C++Builder 6.0实现了仿真子系统的功能。

基于地面无联锁及区域控制器的新一代CBTC系统方案

目前信号系统主要由联锁和区域控制器采用集中管理的方式分配道岔、路径、闭塞资源,实现列车运行控制。研究提出由列车自主管理线路资源的列车运行控制方案,无需地面联锁和区域控制器,将联锁对道岔、路径的集中控制转为列车分散控制,将区域控制器集中计算移动授权的方式变为列车分散自主计算的方式,实现了完全以车载计算为核心的CBTC(基于通信的列车自动控制)系统。针对现有系统取消地面设备和取消进路的安全行车等难点问题进行了分析,并给出了初步的解决方案。提出的新系统方案结构简单,设备少,其建设、维护具有明显优势,是未来信号系统发展的方向。

基于Huffman编码的区域控制器记录数据压缩算法的研究

基于通信的列车控制(CBTC)系统中区域控制器(ZC)子系统为全天候连续工作设备,处于整个系统数据交互的中心,实际工作中,ZC系统日志最高可产生达每天10 GB的数据量,给存储和转储工作带来较大压力。为此,文章基于ZC记录数据的特点,提出了一种专门针对此类数据的压缩算法,通过数据压缩以减少数据存储空间。研究结果表明,该压缩算法对ZC记录数据的压缩率在30%左右,有效提高了系统存储能力,减轻了数据转储的工作量。

区域控制器系间同步方法设计

区域控制器(ZC)是CBTC系统的核心控制子系统,由ZC应用软件和安全计算机平台组成。基于二乘二取二架构的ZC系统采用主备系热备运行机制,以增强系统的可用性。当ZC主系故障时,系统自动切换至另一系连续执行控制任务。传统ZC同步方法完全依赖安全计算机平台的运行状态,应用软件未考虑主备系通信的延时影响。提出一种跨周期ZC双系同步方法,实时对ZC主备系通信的延时状态进行评估,并采取相应安全策略,ZC系统在切系时能够无缝切换,提高了系统的实时性和安全性,以进一步保障安全运营。

武汉地铁信号系统联锁边界和区域控制器边界划分方案

以武汉地铁信号系统设计为例,阐述了联锁区边界划分和区域控制器边界划分的原则和方法。基于武汉地铁信号机设置原则,联锁区边界采用了“Z字形”确定方法;区域控制器的边界根据系统供应商提供的区域控制器处理能力、列车数量和后期扩展需求,设置与某个联锁区边重合。