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基于TCPN的CTCS-1级列控系统RDC形式化建模与分析
| 论文题名： | 基于TCPN的CTCS-1级列控系统RDC形式化建模与分析 |
| 关键词： | 列车控制系统;数据中心;功能设计;形式化建模;时间有色Petri网 |
| 摘要： | 新一代CTCS-1(Chinese Train Control System-Level1)级列控系统是为提升普速列车安全性、可靠性、运输效率和自动化水平而对既有线列控系统进行的一次技术升级，目的是实现车载线路数据下放到地面，由地面统一管理的现实需求，保证临时限速的即时更新，减少司机对控车数据的操作，提升既有线列控设备的自动化水平。区域列控数据中心(RDC)为CTCS-1级列控系统地面设备的核心，负责CTCS-1级列车的管理，以无线形式向列车提供行包含线路数据、链接应答器、进路与临时限速的行车数据。RDC系统的形式化建模与验证分析能保证RDC系统软件的完备性，安全性，可靠性，对于既有线列控设备技术升级具有促进意义。 论文选择基于ML语言的时间有色Petri网(TCPN)对RDC系统进行功能设计、建模仿真和验证分析研究，论文完成的主要工作如下: 首先，综合有色Petri网与时间Petri网二者特点，提出针对实时并发系统的TCPN形式化建模与分析方法，给出了基于ML语言的TCPN模型建模与分析一般流程，在此基础上，构建了CTCS-1级RDC建模与模型验证分析的整体框架，该框架涵盖了RDC需求分析、功能设计、建模、功能验证分析、软件架构设计、软件开发与仿真实现等内容。 然后，通过分析RDC系统特点、内部功能需求、交互功能需求，对RDC系统总体功能与主要模块功能进行设计，其中模块功能设计涵盖CTCS-1级列车注册与启动、注销、等级转换、行车数据生成、列车移交等主要运营场景，并且对比分析了RDC与CTCS-3级无线闭塞中心(RBC)在主要运营场景中的功能差异。 其次，根据设计的RDC系统功能，分别建立了RDC交互功能与主体功能的TCPN模型，并采用时间有色Petri网分层的思想降低模型复杂度与状态空间维度，将主体功能模型细化为车载设备自检子模型、RDC工作状态检查子模型、RDC与C1-ATP建链子模型、通信会晤建立子模型、列车数据确认子模型、行车数据交互子模型;同时建立列控等级切换、列车移交、C1车与既有车追踪运行特殊场景模型，利用仿真验证工具CPN-Tools对模型仿真运行，从功能逻辑正确性、完备性、与技术规范一致性的角度进行验证分析;此外，在逻辑功能验证成功基础上，以列车移交为例进行RDC时间性能分析。 最后，根据所建RDC功能模型，对系统软件进行层级架构设计与功能编码实现，在列控实验室平台上进行系统联调测试，通过“五站四区间”场景测试验证了RDC形式化功能模型的正确性与用于RDC系统软件开发的可行性。 |
| 作者： | 徐越 |
| 专业： | 交通信息工程及控制 |
| 导师： | 刘中田 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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