基于失效傳播模型的CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)安全分析方法.pdf

1、日益蓬勃發(fā)展的高速鐵路是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的大動(dòng)脈。為了滿足高速鐵路運(yùn)行的高速度、高密度以及高安全性的需求，我國(guó)開發(fā)了CTCS-3級(jí)的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)列車速度和運(yùn)行間隔的控制，以保證鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩瓦\(yùn)營(yíng)效率。CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)的最大特點(diǎn)是基于GSM-R的無(wú)線通信系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)地面設(shè)備和車載設(shè)備之間的信息交互。然而，當(dāng)列車在高速運(yùn)行而越過(guò)相鄰RBC邊界時(shí)會(huì)引起車載設(shè)備與相鄰RBC的通信切換，這涉及到了GSM-R無(wú)線消息傳輸以及局域網(wǎng)有線消息

2、的傳輸?shù)葟?fù)雜過(guò)程，是CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)研究中的重點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題。
　　本文在深入了解基于模型的系統(tǒng)安全分析方法思想系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，針對(duì)列控系統(tǒng)的RBC切換過(guò)程的分層特點(diǎn)以及消息交互的狀態(tài)流特點(diǎn)，采用Simulink與Stateflow相結(jié)合的方法，對(duì)RBC切換過(guò)程進(jìn)行建模，并結(jié)合基于模型的系統(tǒng)安全分析方法步驟，擴(kuò)展系統(tǒng)模型，加入失效模型，加入消息狀態(tài)跟蹤變量，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)失效消息傳播路徑的跟蹤。驗(yàn)證結(jié)果表明，所建模型很好地模擬了系統(tǒng)

3、的行為，基于模型的分析很好地滿足了系統(tǒng)安全分析需求。論文的主要工作如下:
　　(1)介紹傳統(tǒng)安全分析方法的步驟與概念，引入基于模型的系統(tǒng)安全分析方法思維體系，并詳細(xì)介紹該方法的步驟、發(fā)展以及成果。
　　(2)綜述CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)的組成，并著重介紹RBC切換場(chǎng)景的消息交互流程。針對(duì)系統(tǒng)的特點(diǎn)，選用Simulink與Stateflow相結(jié)合的方式對(duì)系統(tǒng)建模，并分析建模的可行性、框架與基本步驟方法。
　　(3)利用Si

4、mulink/Stateflow對(duì)RBC切換場(chǎng)景的消息交互過(guò)程進(jìn)行建模，研究其實(shí)現(xiàn)的方式，清晰地模擬通信系統(tǒng)的消息交互流程，并對(duì)切換過(guò)程進(jìn)行驗(yàn)證。
　　(4)根據(jù)基于模型的系統(tǒng)安全分析方法思路，建立系統(tǒng)失效模型。對(duì)系統(tǒng)的失效模式進(jìn)行識(shí)別與分析，針對(duì)分析出的失效模型進(jìn)行建模，并擴(kuò)展系統(tǒng)原來(lái)模型進(jìn)行擴(kuò)展，添加失效狀態(tài)標(biāo)簽以及失效觸發(fā)條件。
　　(5)在系統(tǒng)模型與失效模型的基礎(chǔ)上，利用Simulink模塊對(duì)系統(tǒng)失效過(guò)程添加跟蹤信號(hào)