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基于着色Petri网的列控系统等级转换建模分析与半实物仿真
| 论文题名： | 基于着色Petri网的列控系统等级转换建模分析与半实物仿真 |
| 关键词： | 列车运行控制系统;等级转换;着色Petri网;半实物仿真;软件开发 |
| 摘要： | 随着我国高速铁路里程和运行速度的提升，列车运行控制系统的稳定性和可靠性要求也越发严苛。目前客运专线和高速铁路使用的CTCS-3级列控系统，采用了将GSM-R信息传输与轨道电路相结合的设计方案。等级转换作为CTCS-3级列控系统的主要运营场景，转换过程所用时长和转换成功概率，直接影响到列车运行安全和行车效率。 本文以列控系统等级转换作为研究对象，采用层次化建模思想，以着色Petri网为形式化建模工具，模拟了等级转换过程中无线闭塞中心(Radio Block Center，RBC)、车载设备和应答器组之间的信息交互过程，分析了列车速度对等级转换实时性的要求和对转换成功概率的影响，并以此为理论基础完成了等级转换仿真软件的开发。 本文主要包括以下工作。首先，概述了CTCS-3级列控系统组成和等级转换过程，分析了利用着色Petri网进行铁路方向研究的现状，对着色Petri网理论和开发工具CPN Tools做了简要说明，并阐述了后文要用到的模型分析方法。其次，分析了等级转换的详细过程及车-地通信的数据交互，并针对等级转换的两种情况，采用自上而下的建模方式，分别建立了CTCS-2至CTCS-3级转换模型和CTCS-3至CTCS-2级转换模型;分析典型设备故障导致降级的场景，分别建立故障降级时车载设备行为和RBC行为模型。之后，利用状态空间法分析所搭建模型的可达性、有界性、家态性、活性和公平性，验证了模型结构和逻辑的正确性;分析了正常情况下等级转换模型的性能，得到了列车运行速度与转换时间和成功概率的关系，并讨论了影响等级转换稳定性的因素。最后，根据前文模型，对等级转换仿真软件进行了功能性需求分析和模块化划分，设计了各个子模块功能，基于Visual Studio2012平台和MySQL数据库完成RBC仿真系统开发，与CTCS-3真平台其他仿子系统联调，实现了等级转换的半实物仿真。模型和系统仿真为列控系统等级转换的研究和工程设计提供了参考。 |
| 作者： | 董健 |
| 专业： | 交通信息工程及控制 |
| 导师： | 戴胜华 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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