速度350km/h高速铁路长大下坡地段闭塞分区设置方法研究

通过分析长大下坡道闭塞分区长度对CTCS-3级和后备CTCS-2级列控系统的影响,指出二者对闭塞分区长度的需求完全相反,并针对CTCS-3级列控系统的行车许可回缩、速度突降等问题的产生原因进行分析。阐述坡度、闭塞分区长度与不同列控模式下列车运行速度、追踪间隔时间等要素之间的关系,制定闭塞分区设置的基本原则。检算典型坡度下闭塞分区长度设置的合理区间范围及相应追踪间隔时间,指出坡度超过-30‰后将无法兼顾不同列控等级下的运行速度。设计模拟退火算法,根据闭塞分区设置原则及闭塞分区取值规律,给出压缩求解空间、提高求解效率的方法。以郑万高速铁路长大下坡地段为例,对闭塞分区设置进行优化,在不考虑其他约束的前提下,与设计院优化方案相比,本求解优化方案在确保CTCS-3级控车模式下允许速度可达350 km/h的同时,将CTCS-2级控车模式下的允许速度提高30 km/h,追踪间隔时间压缩23 s。

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。

CTCS-3级列控车载电台无线通信超时问题探讨

CTCS-3级列控系统因车载电台未正常起呼或单电台RBC交权而引起的无线通信超时,均被判定为电台工作异常导致,但更换电台也无法解决,运维效率低下。通过自主化电台日志分析,得出电台小区重选或位置更新异常是造成这2类故障的根本原因。结合电台小区重选和位置更新的流程,提出在电台及网络侧的优化建议方案,为从根本上解决类似问题提供思路。

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。

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列控系统RBC切换的形式化建模、分析与验证

针对影响RBC切换质量的列车速度、RBC切换时间等诸因素,以及澄清对RBC交接协议安全性在认识上的一些误区,利用随机Petri网形式化描述工具,建立了CTCS-3列控系统RBC切换模型。通过理论分析和仿真实验,验证了不同速度条件下高速列车越区运行RBC交接协议A、B的可靠性、安全性和合理性。交接协议B作为协议A的冗余措施,由于考虑了RBC切换过程中通信中断时间,从RBC切换成功概率上讲,并不存在安全上的问题,但降低了RBC切换效率,对行车效率有所影响;列车速度进一步提高时,RBC切换的可靠性下降,可考虑适当增加RBC重叠覆盖区域、场强和列车间隔时间裕量。

基于AdmiTest的CTCS-3级列控系统自动测试平台

根据CTCS-3级列控系统的特点,结合欧洲列车运行控制系统(ETCS)测试经验,研发基于通用测试平台AdmiTest的CTCS-3级列控系统自动测试平台CARSTool。CARSTool采用激励-反馈机制实现单系统或多系统的闭环测试,包含测试对象、仿真系统、链路、消息、激励、响应和测试序列等基本元素,具有线路工程数据配置、通信链路配置、站场线路配置、PI Object、仿真系统、列车运行仿真和自动测试序列7个功能模块。以郑西客运专线列控数据为例,采用CARSTool对CTCS-3级列控系统进行仿真测试。测试结果表明:通过规范化语法严格卡控测试步骤,根据CTCS-3级列控系统测试案例库以及激励-反馈信息判断测试项目的执行状态,CARSTool实现了测试计划、执行过程和测试结果的闭环处理;说明CARSTool能够实现CTCS-3级列控系统的自动测试。

基于FMEA与ELECTRE-Ⅲ的CTCS-3风险评估研究

为提升中国列车运行控制系统-3（CTCS-3）的可靠性,建立一个种新的基于失效模式与影响分析（FMEA）与消去与转换法-Ⅲ（ELECTRE-Ⅲ）的风险评估模型。首先利用直觉模糊数（IFNs）刻画不确定评估信息,利用ELECTRE-Ⅲ构造不同潜在失效模式（PFMs）间的级别高于关系,进而将PFMs的风险水平排序;然后进行案例分析,并与传统FMEA方法、加权平均集结算子、多准则妥协解排序法（VIKOR）、逼近理想解排序法（TOPSIS）等方法对比。结果表明：基于FMEA与ELECTRE-Ⅲ的CTCS-3的安全评估模型的稳健性较强,并能有效克服指标间异质性的影响。

基于GSM-R的CTCS-3级列控系统安全数据传输通信协议栈分析

基于开放系统的安全数据传输理论,分析了开放传输系统的特点和应对策略,针对CTCS-3级列控系统安全数据传输,从数据链路层和传输层的角度探讨了用GSM-R来承载CTCS-3级列控安全数据传输时在协议方面所采取的差错控制、防止非授权接入等措施,在分析的基础上,给出了基于GSM-R开放系统的CTCS-3级列控系统连接建立详细过程。

CTCS-3级列控系统仿真试验平台的研究

阐述了CTCS-3级列控系统仿真试验平台的构成、主要测试内容及工作流程,并通过具体的测试实例对试验平台进行了优缺点评价,同时对其前景进行了展望。

CTCS-3级列控系统无线通信网络综合监测技术的研究

针对我国铁路的CTCS-3级列控系统的特点,提出了CTCS-3级列控系统无线通信网络综合监测技术,对车-地数据传输的几个关键接口——Abis接口(BSC与BTS)、A接口(MSC与TRAU)和PRI接口(MSC与列控RBC)上列控呼叫的信令流程、数据传输过程以及线路状态等进行完整的监测和记录,并采用综合分析和联合诊断技术、多层协议分析与解码技术、多用户实时跟踪与查询技术等关键技术,为列控数据传输分析、故障定位和分析、通信网络优化与维护以及干扰分析等方面提供技术依据。

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。

基于仿真的CTCS-3级列控系统功能测试方法

主要研究在仿真条件下CTCS-3级列控系统车载设备的功能测试方法。测试是一项非常耗时的工程,恰当的测试方法可以最大限度提高测试的效率。重点阐述测试系统的主要构成,测试案例的设计原则和测试序列的设计方法,简要介绍了中国邮路算法在测试序列设计中的应用,并结合武广线综合试验段给出了测试序列举例。

客运专线CTCS-3级列控系统RBC-TSRS接口通信技术分析

无线闭塞中心(RBC)与临时限速服务器(TSRS)是CTCS-3级列车运行控制系统的重要组成部分,RBC通过信号安全数据网与TSRS接口,RBC能接受TSRS发送的初始化命令、临时限速命令等消息,并向TSRS发送临时限速状态、初始化状态等消息,RBC-TSRS之间信息交互能满足CTCS-3级列控系统需求,确保运营安全。文章主要介绍了RBC结构、TSRS结构、RBC-TSRS接口安全通信体系结构,并对RBC-TSRS接口通信技术等进行了分析。

基于多目标策略的高速铁路闭塞分区优化研究

为探究适用于CTCS-3级列车运行控制系统的高速铁路闭塞分区划分方法,分析影响闭塞分区划分的因素,在确保列车运行安全的前提下,构建多目标策略下的CTCS-3级高速铁路闭塞分区划分模型,采用粒子群算法对模型求解,并优化了算法中的适应度函数。通过在京沪(北京—上海)高速铁路滕州东—枣庄区间的实例验证表明,文章提出的优化方法能够有效缩短行车间隔,对高速铁路闭塞分区的设计具有实际意义。

CTCS-N等级转换场景形式化建模与验证

新型列车控制系统的车载设备承担更多地面设备的功能,其功能测试主要是以现场测试为主,费时费力,构建满足系统功能与性能需求的模型有助于保证列车在线路上安全、高效地运行,因此针对新型列控系统提出一种基于时间自动机的形式化建模与验证的方法。首先,选取等级转换场景为主要建模场景,提取规范中的功能与性能需求,梳理信息交互图,基于UPPAAL建立车载设备、应答器、临时限速服务器、无线闭塞中心的时间自动机模型;然后,使用模拟器进行模型的仿真,生成对应的消息顺序图;最后,以自动机语言为基础,验证正常模式和故障模式下车载设备转换是否满足要求。验证结果表明:所建立的模型满足等级转换场景的需求,其功能符合对应的技术规范,证明了该形式化建模的可行性,为新型列控系统测试、其他场景或功能的建模与验证提供了参考。

CTCS-3级列控系统系统评估的分析与研究

介绍了CTCS-3级列控系统评估的基础、内容、方法和目的,详细阐述了系统评估各阶段的主要活动及其相应的技术措施,并对系统评估中的关键问题进行了深入分析。

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。

基于监测数据的ATP车载电台健康状态评估算法研究

在列车运行过程中,ATP车载电台运用不稳定会引起车地无线通信超时,导致CTCS-3级列控系统降级,影响列车运行效率。针对此类问题,通过研究电台多种常见故障及特征,设计一套用于ATP车载电台健康状态评估的算法。以接口监测数据、基站空口监测数据和车载空口监测数据为基础,通过学习与迭代,建立表征电台健康状态的模型作为评分基准;通过对比电台相关特征值与模型基准值,对各个电台进行健康状态评估。经验证,该算法可准确描述车载电台的健康状态,供运维人员对健康状态差的电台提前处理,从而实现电台故障的事前预防,对降低CTCS-3级列控系统无线通信超时概率、保障列车安全运行、提高铁路运维水平等具有重要意义。

基于CTCS-3级列控系统ISDN服务器的设计与实现

ISDN服务器是RBC系统的重要组成部分,负责管理从物理层到传输层的链路连接建立和释放,以及可靠的、透明的数据传输,并且完成与GSM-R无线网络、RBC通信机以及维护终端之间设备数据交互。提出了一种基于CTCS-3级列车运行控制系统的ISDN服务器实现方案,描述了系统软硬件设计、通信时序等关键技术的原理和实现。