高铁CTCS-3级列车运行控制系统轨道电路建模与仿真

CTCS-3级列车运行控制系统是我国高速铁路的核心系统之一,是铁路安全运输的重要保障。构建列车运行控制系统仿真测试平台,对于分析列控系统性能,验证列控系统功能具有重要意义。本文分析了CTCS-3级列控仿真测试平台中轨道电路模块的设计与实现,完成了轨道电路占用检查功能和轨道电路码序编制功能,并进行了轨道电路分路不良情况的识别与防护。

CTCS-3(中国列车运行控制系统3级)在市域铁路中的应用分析

[目的]目前,我国市域铁路仍没有应用CTCS-3(中国列车运行控制系统3级)的案例。为扩展CTCS(中国列车运行控制系统)在市域铁路中的应用,应对CTCS-3在市域铁路的应用进行探讨。[方法]分析了现有市域铁路的特点及CTCS制式在市域铁路应用的现状,提出了CTCS-3在市域铁路应用的技术方案。分析了CTCS-3在市域铁路的适应性,对应用于市域铁路的CTCS-3的技术方案提出了优化建议。[结果及结论]与CTCS-2(中国列车运行控制系统2级)相比,CTCS-3(不以CTCS-2为后备)在市域铁路中具有更好的适应性,其在牵引供电制式适应性、保护区段设置方式、与其他轨道交通制式互联互通等方面均具有优势,信号工程成本也较低。

CTCS-3列车运行控制系统行车许可对列车运行影响分析

目前,国内高速铁路仍然处于快速发展时期,因此研究行车许可的生成过程及对列车的运行影响具有很重要的意义。本文分析了CTCS-3系统中无线闭塞中心RBC,车载设备和GSM-R之间的协同工作逻辑,对一般情况下的行车许可的生成过程进行深入研究。此外,针对不同控车模式及运行场景,更深一层次地研究了行车许可的计算过程,分析了行车许可的作用,总结了不同模式下行车许可对列车运行的影响。对将来行车许可与列车运行之间的定量关系研究提供了定性理论依据。

基于Testcase Designer的列车运行控制系统测试方法的研究

针对CTCS-3级列控系统的需求规范,结合欧洲列车运行控制系统(ETCS)的测试经验,研究基于Testcase Designer的CTCS-3级列控系统自动测试方法。Testcase Designer主要用于将测试案例模块化,通过优化编写流程,生成符合测试平台需求的测试序列,为测试项目的执行提供必要的关键数据点。同时,Testcase Designer可供存储、导出及发布。其测试案例中的关键输入输出接口(如BTM、TIU、RTM等)配置信息均已通过配置文件形式实现。以列控系统无线闭塞中心(RBC)切换场景为例,采用Testcase Designer编写该场景的测试案例。研究结果表明:Testcase Designer实现了功能特征、参考需求、测试步骤等元素的集成,编写的测试案例是合理的。

客运专线列车运行控制系统

为了解决我国铁路客货车混跑,客车跑不快,货车拉不多的矛盾,国家大力发展铁路客运专线建设。列车运行控制系统是保证列车安全运行的主要手段之一。主要介绍列控系统的基本结构和客运专线采用的两种CTCS-2控制模式,为大家了解客运专线列控系统提供一点参考。

CTCS-3级列车控制系统仿真平台框架的构建

COM+定义了标准构建软件组件的方法,组件对象模型(Component Object Model COM+)具有快速开发、高可靠性和可扩展性好等优点。在介绍CTCS-3列车控制系统和COM+的基础上,构建了CTCS-3级列车控制系统仿真平台的模块功能结构,论述各模块运行的平台配置、仿真运行、数据记录及数据分析三大阶段的作用,以及仿真平台的整体结构与实现步骤。

3C融合与列车运行控制技术发展

1 铁路信号及列车运行控制的核心任务 任何交通都需要有信号的控制，那么信号的任务是什么呢？首先，就是提供信号——能够为司机提供准确、充足的行车命令和信息；第二就是防护控制——确保列车安全、高效地运行到目的地。基于这样的基础，我们今天要讲的运行控制系统的技术核心构架起来就是既能够提供安全可靠的信号，同时又能对运行过程蛮现拿方他安全的保障、防护。

基于CTCS-3/2级列控系统的高速铁路闭塞分区长度设计研究

根据CTCS-3级和CTCS-2级列控车载设备控车原理,提出高速铁路闭塞分区长度设计原则和约束条件。结合现行列控车载设备参数,当线路长大下坡道不大于24‰时,闭塞分区长度设计满足CTCS-3级列控车载顶棚速度350 km/h、CTCS-2级300 km/h正常运行。当线路长大下坡道大于24‰时,闭塞分区长度按照满足CTCS-3级列控车载顶棚速度350 km/h、CTCS-2级降速至250 km/h设计;或将CTCS-3级列控系统结合轨道电路信息定义的闭塞分区平均长度由3000 m调整为4400 m,以满足CTCS-3级列控车载顶棚速度350 km/h、CTCS-2级300 km/h运行要求。

基于控制关系模型的CTCS-3级列控系统功能安全分析方法

本文给出CTCS-3级列控系统中组件控制行为的形式化定义,并针对控制行为的时序关系,提出控制行为时序逻辑。以此时序逻辑为基础,给出控制关系模型的形式化定义,使用控制关系模型对列控系统中的控制行为关系进行刻画。利用深度优先搜索的方式,对系统的控制关系模型进行分析,实现STPA(System-Theoretic Process Analysis)过程中不恰当控制行为的自动化辨识。以CTCS-3级列控系统的RBC交接场景为例,使用上述基于控制关系模型的STPA方法对列控系统的功能安全进行分析。分析过程表明利用形式化的控制关系模型扩展STPA的方法适用于CTCS-3级列控系统的功能安全分析。

一种基于场景的CTCS-3列车控制系统建模方法研究

对CTCS-3列车控制系统进行有效的测试、分析和验证是保证列车运行安全和旅客生命财产安全的重要手段,而形式化模型是系统测试、分析和验证的基础。本文以CTCS-3列车运行控制系统的UML非形式化模型为基础,以自动机模型作为系统形式化模型描述的数学工具,研究UML顺序图(场景)自动转化为自动机网模型的方法。首先将场景的UML顺序图自动转化为子系统的子自动机模型,然后通过合并不同场景的子自动机模型,得到子系统的组元自动机模型,最后通过对通信通道的建模得到系统的自动机网模型。使用本方法,基于系统的UML顺序图模型可以自动生成系统的自动机网模型。

基于GSM-R和5G-R的CTCS-3级列控系统无线通信协议设计及差异性分析

随着我国5G网络建设日趋成熟,CTCS-3级列控系统及下一代列控系统承载大容量数据业务的需求也愈发强烈。5G-R网络作为替代GSM-R网络的下一代铁路通信移动系统,提供面向字节流的传输服务,具有宽带宽、高速率、低时延的优势,GSM-R网络下的无线通信协议已不再适用。从总体结构、协议分层和协议分割重组等方面对5G-R网络下的无线通信协议进行设计,从协议功能、传输可靠性、传输速率等方面对GSM-R网络和5G-R网络下的两种无线通信协议的差异性进行比对分析。5G-R网络下设计的无线通信协议可靠性更高、传输速率更快,可充分利用和发挥5G-R网络的优势。研究成果可对CTCS-3级列控系统在5G-R网络下的无线通信协议建设提供思路和借鉴。

基于STPA与时序逻辑的CTCS-3级列控系统安全分析

中国列车控制系统(Chinese train control system,CTCS)作为一种安全苛求系统,使用前需要经过严格的安全分析和测试。对我国铁路客运干线主要采用的CTCS-3级列控系统而言,由于传统的安全分析方法主要关注单一场景,因而对其复合场景的安全性分析存在欠缺。此外,CTCS-3列控系统对控制时序有严格要求,现有安全分析方法难以有效解决该问题。为解决上述问题,采用基于系统理论的过程分析方法,以便更全面、更准确地分析CTCS-3级列控系统的安全性。首先,在分析CTCS-3级列控系统典型运营场景的基础上,提取由列控系统直接控车的运营场景,并建立分层控制结构模型;其次,结合时序逻辑辨识运营场景的不恰当控制行为,并将各场景中互不冲突的不恰当控制行为组合成复合场景;最后,对复合场景进行分析,辨识导致不恰当控制行为的控制缺陷。仿真结果表明:系统理论的过程分析方法可以实现对CTCS-3级列控系统复合场景功能的安全性分析。

CTCS-3级列控系统无线超时分析关键技术探索

阐述CTCS-3级列控系统无线超时分析应具备的核心功能以及相应的实现技术。对如何降低无线超时分析中的人工分析的重复工作量、提升自动分析的准确率进行研究;同时,通过对GSM-R网络以及CTCS-3级列控设备的运用质量趋势分析,帮助维护人员及早发现故障隐患。

CTCS-3级列控系统无线超时智能分析系统研究

研究CTCS-3级列控系统无线超时智能分析技术,并基于专家系统技术设计无线超时智能分析系统。一方面,通过将知识库分组保证对数据完整性不同的无线超时事件分析的准确性。另一方面,通过在推理机中采用优化的模式匹配算法保证分析效率。本系统能够满足无线超时分析对准确性和时效性的要求。

CTCS-4级列车控制系统研发关键点分析

CTCS-4级列控系统是中国列车运行控制系统(CTCS)规划中的最高一级,目前尚处于理论研究阶段。针对该系统特点进行分析,归纳总结研发该系统所存在的关键问题及难点,为进一步的系统研发奠定基础。

引导文教学法在《列车运行控制系统》中的应用

引导文教学法作为行动导向教学法的一种,受到了越来越多的关注。引导文教学法借助引导问题的形式,引导学生独立制定计划、实施计划、评估计划等,激发学生的学习兴趣,培养学生的实际应用能力。本文对引导文教学法及其特点进行介绍,以《列车运行控制系统》中的其中一节"CTCS-3级列控系统的维护"为例,阐述引导文教学法在专业教学中的应用,总结实施引导文教学法时应该注意的问题。

基于自主化电台的CTCS-3级列控系统无线通信超时分析

CTCS-3级列控系统车载设备中的电台是实现车地之间双向通信的核心模块,目前多为国外厂商产品,存在维护管理功能接口不开放、售后服务质量不高等问题。针对CTCS-3级列控系统中由干扰导致的单电台、网络单通等引起的无线通信超时问题,利用自主化电台强大的日志记录功能,精确定位故障原因,可为同类故障分析提供思路。

CTCS-3级列控系统等级转换失败原因分析及解决措施

装备CTCS-3级列控车载设备的列车从CTCS-2级线路向CTCS-3级线路运行时需进行CTCS-2/3等级转换,在转换过程中车地建立无线通信连接时的列控数据交互,需经过物理层、链路层、传输层、安全层和应用层等,任何一步失败,都会导致列车无法转换到CTCS-3等级运行。从CTCS-2/3级等级转换失败案例中选取车载未发送SABME帧、车载发送多条SABME帧、RBC收到多条M155消息包等典型问题进行分析,分别从车载、网络和地面3个方面提出针对性的解决措施,可为类似问题的处理提供借鉴。

CTCS3级列车控制系统测试序列自动生成方法

重点研究CTCS3级列车控制系统的功能测试。首先介绍CTCS3级列控系统的组成,然后重点研究了对测试案例的一种形式化描述的方法,以及基于遗传算法的测试序列的实现,为后续的自动测试或者现场奠定基础,最后给出用遗传算法求解测试序列的具体实现。

基于动态故障树的CTCS-3级ATP系统可靠性分析

针对传统的可靠性分析方法分析CTCS-3级ATP系统动态失效问题的不足,提出采用动态故障树分析其可靠性.首先,分析系统的结构和功能建立动态故障树模型;其次,采用深度优先最左遍历算法搜索动态故障树模型,得到独立的子树;最后,在引入可修系统可靠性指标基础上,采用解析法和马尔科夫矩阵迭代法求解子树,结合分层迭代方法对动态故障树分析法改进,以减小运算量,使得上述可靠性指标能用于CTCS-3级ATP系统的可靠性评估.计算所得可靠性指标与可靠性框图分析得到的结果对比表明:动态故障树能够更好地描述系统的冗余性和容错性等特点,提高了可靠性指标的精度.