CTCS-1级列控车载功能兼容方案建模与验证

发布时间：2022-11-05 12:54

　　车载功能兼容研究主要解决的是列车跨线运行的问题,其一是通过合理的系统功能设计,使车载系统能支持列车在低等级线路条件下的安全运行控制,其二是通过合理的场景设计,使面临跨线运行的列车能安全且高效地实现在不同控制等级之间的转换。CTCS-1级列控系统总体技术方案中提出了在车载系统内部集成C0级系统功能的设想,而项目的前期工作集中于C1级系统的核心业务功能,未能对C1/C0的车载功能兼容问题给出明确方案。对此,本文总结了当前C1车载功能兼容方案中存在的问题,并对当前方案进行了优化设计。提出了针对功能兼容方案的建模与验证框架,建立了功能兼容方案的基础模型,并综合利用NuSMV符号模型检验技术和TCPN建模与仿真方法,从系统功能设计和列车运营场景两个维度,对优化后的功能兼容方案进行了验证。本文完成的主要工作如下:（1）C1车载功能兼容需求分析与方案的优化设计。梳理了 C1级列控系统规范文档中功能兼容相关内容,对核心控制单元的交互方案进行了比选,确定其一为本文的研究基础;通过系统功能分析,提取了 C1/C0车载功能兼容需求;从车载系统结构、功能单元交互等方面对现有方案进行了优化。（2）方案验证研究框... 

【文章页数】：103 页

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致谢
摘要
ABSTRACT
1 引言
    1.1 研究背景
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 CTCS-1级列控系统的研究现状
        1.2.2 列控系统向下兼容问题的研究现状
        1.2.3 形式化方法在列控领域的应用
    1.3 研究目的与意义
    1.4 论文内容与组织结构
2 CTCS-1级列控车载功能兼容方案优化设计
    2.1 CTCS-1级列控车载功能兼容方案分析
        2.1.1 当前兼容方案存在的问题
        2.1.2 核心控制单元交互设计比选
    2.2 CTCS-1级列控车载功能兼容需求分析
        2.2.1 CTCS-0和CTCS-1级系统功能分析
        2.2.2 CTCS-1级列控系统的功能兼容需求
        2.2.3 功能兼容需求管理
    2.3 CTCS-1级列控车载功能兼容方案优化
        2.3.1 车载系统总体设计
        2.3.2 车载主机内部功能单元设计
        2.3.3 车载接口设计
    2.4 本章小结
3 CTCS-1级列控车载功能兼容方案建模
    3.1 功能兼容方案建模与验证框架
        3.1.1 基于模型的方案验证思路
        3.1.2 功能兼容方案的抽象方法
    3.2 CTCS-1级列控车载系统建模
        3.2.1 车载系统的类模型
        3.2.2 车载主机内部功能单元的行为模型
        3.2.3 车载主机内部功能单元的交互模型
    3.3 CTCS-1级列控车载核心功能建模
        3.3.1 速度计算与列车定位流程
        3.3.2 运行控制曲线计算流程
        3.3.3 速度监控与防护输出流程
    3.4 本章小结
4 CTCS-1级列控车载功能兼容方案验证
    4.1 CTCS-1级车载功能兼容方案验证方法
        4.1.1 NuSMV概述
        4.1.2 基于UML的NuSMV建模与验证方法
    4.2 功能兼容方案的NuSMV模型
        4.2.1 UML-NuSMV模型转换规则
        4.2.2 NuSMV模型的子模块
        4.2.3 NuSMV模型的主模块
    4.3 待验证属性的提取与CTL描述
        4.3.1 待验证属性的提取
        4.3.2 待验证属性的描述方法
    4.4 验证结果与分析
        4.4.1 验证结果
        4.4.2 验证分析
    4.5 本章小结
5 CTCS-1/CTCS-0等级转换场景设计与验证
    5.1 CTCS-0/CTCS-1等级转换场景
        5.1.1 CTCS-1/CTCS-0等级转换需求分析
        5.1.2 CTCS-0至CTCS-1的等级转换场景
        5.1.3 CTCS-1至CTCS-0的等级转换场景
    5.2 TCPN建模与仿真分析方法
        5.2.1 时间有色Petri网
        5.2.2 基于UML的TCPN建模与仿真分析方法
    5.3 CTCS-0/CTCS-1等级转换场景的CPN建模
        5.3.1 等级转换场景的顶层模型
        5.3.2 等级转换场景的子模型
        5.3.3 模型的动态特性验证
    5.4 CTCS-0/CTCS-1等级转换场景仿真
        5.4.1 等级转换场景的TCPN模型
        5.4.2 仿真结果分析
    5.5 本章小结
6 总结与展望
    6.1 论文总结
    6.2 研究展望
参考文献
图索引
表索引
作者简历及攻读硕学位期间取得的研究成果
学位论文数据集


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于增强型BN的CTCS-1级ATP可靠性研究[J]. 刘中田,徐越,王昊.  北京交通大学学报. 2017(05)
[2]CTCS-1级列控系统总体技术方案探讨[J]. 莫志松.  中国铁路. 2016(08)
[3]城轨CBTC系统联锁表数据安全逻辑验证方法研究[J]. 张淼,黄友能,任啸宇.  铁路计算机应用. 2015(05)

博士论文
[1]列车运行控制系统安全通信协议验证方法的研究[D]. 陈黎洁.北京交通大学 2013
[2]列控系统需求规范形式化建模与验证方法研究[D]. 谢雨飞.北京交通大学 2012
[3]高速铁路列车运行控制系统的形式化建模与验证方法研究[D]. 曹源.北京交通大学 2011
[4]轨道交通列车运行控制系统的形式化建模和模型检验方法研究[D]. 燕飞.北京交通大学 2006

硕士论文
[1]CTCS-1级列控系统车载设备安全性分析[D]. 王昊.北京交通大学 2017
[2]基于随机Petri网的高铁列控系统C2/C3等级转换过程建模及仿真[D]. 王建.西南交通大学 2015
[3]基于Event-B的联锁系统进路控制建模与验证研究[D]. 童湖东.北京交通大学 2013
[4]基于规则的CBTC系统数据分析与验证的研究[D]. 董秋丽.北京交通大学 2012



本文编号：3702644