ETCS-2级列控系统RBC交接协议的形式化分析

RBC(无线闭塞中心)交接协议是影响ETCS-2级欧洲列车运行控制系统的控制精度、效率、可靠性和安全性的主要因素之一。对该协议的形式化分析可为我国CTCS-3级列车运行控制系统的规范制定和系统研发提供参考。随机Petri网语义清晰、语法严谨,并且具有良好的数学理论支撑,与仿真手段相比能够得出更加可信的定量分析结果。本文选择随机Petri网(SPN)这一形式化语言对RBC交接协议进行研究,综合信道突发降质、GSM-R小区切换、链路中断等故障因素,针对两种协议方案分别建立RBC交接失败概率模型,分析列车运行速度、RBC重叠范围对交接成功概率的影响。结果表明基于两个车载电台、切换时能同时与两个RBC通信的RBC交接协议能够更好地保证列车交接过程的安全性,对行车效率的影响比较小。

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。

基于CPN的切换模式下行车许可生成过程研究

文中针对高铁列控行车许可存在的规范化设计问题,根据CTCS-3级列控系统RBC行车许可的生成机制,设计了一种基于Petri网理论的行车许可生成的模型,并运用CPN-Tools仿真工具动态仿真了CTCS-3级列控系统下的RBC切换模式的行车许可生成过程,观察相邻RBC交接时列车运行过程中的通信机制及信息传输,最后通过分析模型的一些性能验证了该模型的正确性。为行车许可模块的设计提供一种规范的正确的软件设计方法,减少软件开发过程中存在的一些缺陷,使列车运行更安全更可靠。