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基于失效传播模型的CTCS-3级列控系统安全分析方法
| 论文题名： | 基于失效传播模型的CTCS-3级列控系统安全分析方法 |
| 关键词： | 列车运行控制系统;安全分析方法;失效传播模型;信息交互 |
| 摘要： | 日益蓬勃发展的高速铁路是国民经济的大动脉。为了满足高速铁路运行的高速度、高密度以及高安全性的需求，我国开发了CTCS-3级的列车运行控制系统，来实现列车速度和运行间隔的控制，以保证铁路运输的安全和运营效率。CTCS-3级列控系统的最大特点是基于GSM-R的无线通信系统来实现地面设备和车载设备之间的信息交互。然而，当列车在高速运行而越过相邻RBC边界时会引起车载设备与相邻RBC的通信切换，这涉及到了GSM-R无线消息传输以及局域网有线消息的传输等复杂过程，是CTCS-3级列控系统研究中的重点和难点问题。 本文在深入了解基于模型的系统安全分析方法思想系统的基础上，针对列控系统的RBC切换过程的分层特点以及消息交互的状态流特点，采用Simulink与Stateflow相结合的方法，对RBC切换过程进行建模，并结合基于模型的系统安全分析方法步骤，扩展系统模型，加入失效模型，加入消息状态跟踪变量，最终实现对失效消息传播路径的跟踪。验证结果表明，所建模型很好地模拟了系统的行为，基于模型的分析很好地满足了系统安全分析需求。论文的主要工作如下: (1)介绍传统安全分析方法的步骤与概念，引入基于模型的系统安全分析方法思维体系，并详细介绍该方法的步骤、发展以及成果。 (2)综述CTCS-3级列控系统的组成，并着重介绍RBC切换场景的消息交互流程。针对系统的特点，选用Simulink与Stateflow相结合的方式对系统建模，并分析建模的可行性、框架与基本步骤方法。 (3)利用Simulink/Stateflow对RBC切换场景的消息交互过程进行建模，研究其实现的方式，清晰地模拟通信系统的消息交互流程，并对切换过程进行验证。 (4)根据基于模型的系统安全分析方法思路，建立系统失效模型。对系统的失效模式进行识别与分析，针对分析出的失效模型进行建模，并扩展系统原来模型进行扩展，添加失效状态标签以及失效触发条件。 (5)在系统模型与失效模型的基础上，利用Simulink模块对系统失效过程添加跟踪信号，实现失效传播过程的跟踪;并在Matlab工作空间中实现了对跟踪数据的处理。根据所得数据以及状态转移结果，生成了基于FMEA安全分析结果。 |
| 作者： | 李毅 |
| 专业： | 交通信息工程及控制 |
| 导师： | 赵会兵 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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