基于模型的城際鐵路列控系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景仿真與驗(yàn)證.pdf

1、隨著列車運(yùn)行控制相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，列控系統(tǒng)不斷融合先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及通信技術(shù)，系統(tǒng)的自動(dòng)化程度不斷提高、軟硬件規(guī)模不斷擴(kuò)大，呈現(xiàn)出復(fù)雜的系統(tǒng)特性。作為復(fù)雜的安全苛求系統(tǒng)，如何確保列控系統(tǒng)的正確性是重要的研究課題。一方面，Simulink/Stateflow支持圖形化建模與仿真，可在系統(tǒng)的前期設(shè)計(jì)開發(fā)中排除部分安全隱患。另一方面，基于嚴(yán)格數(shù)學(xué)定義的形式化方法能精確，清晰地描述系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和屬性，已成為保障列控系統(tǒng)安全的重要手段。因

2、此仿真模型輔以形式化技術(shù)為列控系統(tǒng)的建模和驗(yàn)證提供了一種新的思路。
　　本文從城際鐵路列控系統(tǒng)的混成屬性入手，研究列控系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景的建模與驗(yàn)證，提出了一個(gè)集建模、仿真與驗(yàn)證為一體的保障列控系統(tǒng)安全的方法。主要開展了以下相關(guān)工作:
　　(1)針對(duì)城際鐵路列控系統(tǒng)的混成屬性，研究了基于Simulink/Stateflow的列控系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景的建模與仿真。建立了城際鐵路列控系統(tǒng)的分層模型;引入場(chǎng)景分析方法描述列控系統(tǒng)中各設(shè)備對(duì)象的典

3、型功能活動(dòng)以及信息交互，并給出了列控系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景的建模與仿真流程。
　　(2)基于混成自動(dòng)機(jī)理論，研究了對(duì)仿真模型輔以形式化驗(yàn)證以保障城際鐵路列控系統(tǒng)正確性的方法。方法中對(duì)Simulink/Stateflow模型和混成自動(dòng)機(jī)模型的形式化語義進(jìn)行分析，制定了二者間的模型轉(zhuǎn)換規(guī)則，以保證模型轉(zhuǎn)換過程中模型的一致性，并給出了基于SpaceEx驗(yàn)證平臺(tái)的場(chǎng)景模型的驗(yàn)證流程。
　　(3)在MATLAB環(huán)境中構(gòu)建了列車自動(dòng)運(yùn)行場(chǎng)景的仿真

4、平臺(tái)。仿真平臺(tái)以真實(shí)線路作為底層數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)，對(duì)模型產(chǎn)生的緊急制動(dòng)距離與試驗(yàn)中的真實(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析;對(duì)不同參數(shù)組合情況下的列車行為進(jìn)行仿真分析，并復(fù)現(xiàn)了在實(shí)際測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)的安全隱患。
　　(4)以城際鐵路列控系統(tǒng)典型的列車自動(dòng)運(yùn)行場(chǎng)景為案例進(jìn)行分析，運(yùn)用提出的模型轉(zhuǎn)換規(guī)則將所建立的列車自動(dòng)運(yùn)行場(chǎng)景仿真模型轉(zhuǎn)換為混成自動(dòng)機(jī)模型;在SpaceEx混成系統(tǒng)驗(yàn)證工具中建立混成自動(dòng)機(jī)模型，并對(duì)系統(tǒng)驗(yàn)證屬性進(jìn)行驗(yàn)證分析，證明了論文提出的建模和驗(yàn)