基于隨機(jī)Petri網(wǎng)的CTCS-3級(jí)RBC系統(tǒng)控車流程建模與分析.pdf

1、中國(guó)高速鐵路已進(jìn)入了快速發(fā)展時(shí)期，為適應(yīng)我國(guó)高速鐵路快速發(fā)展的需要，鐵路部門提出了發(fā)展適于我國(guó)國(guó)情的中國(guó)列車控制系統(tǒng)（China Train Control System，CTCS）的策略。目前，適于客運(yùn)專線的CTCS-3級(jí)技術(shù)規(guī)范和關(guān)鍵技術(shù)正在研究之中。CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)是滿足運(yùn)營(yíng)速度350km/h的技術(shù)平臺(tái)體系，系統(tǒng)的性能指標(biāo)是列控系統(tǒng)的賴以正常運(yùn)行、保證行車安全的關(guān)鍵，如何分析列控系統(tǒng)的性能是最近一段時(shí)期軌道交通運(yùn)行控制領(lǐng)域研

2、究的一個(gè)重點(diǎn)問(wèn)題。 本文剖析了CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)的運(yùn)行機(jī)制，以CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)的地面核心設(shè)備-無(wú)線閉塞中心（Radio Block Center，RBC）作為分析對(duì)象。選擇隨機(jī)Petri網(wǎng)（Stochastic Petri Net，SPN）這一形式化語(yǔ)言對(duì)RBC控車進(jìn)行研究。利用Petri網(wǎng)分層技術(shù)，以隨機(jī)Petri網(wǎng)建模分析軟件SPNP作為平臺(tái)，將RBC系統(tǒng)模型分為頂層模型和底層模型，其中以GSM-R故障系統(tǒng)模型和消

3、息模型作為底層模型，以各控車場(chǎng)景模型作為頂層模型。 在建立底層模型時(shí)，本文根據(jù)ERTMS/ETCS的參考數(shù)據(jù)，綜合信道突發(fā)降質(zhì)、鏈路中斷等故障因素，建立了GSM-R故障系統(tǒng)模型。隨后，本文根據(jù)RBC系統(tǒng)與車載系統(tǒng)通信重發(fā)機(jī)制分別建立了RBC系統(tǒng)周期性消息和非周期性消息的SPN模型，分析了GSM-R通信環(huán)境下RBC系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性能，在不同系統(tǒng)周期參數(shù)和列車交互數(shù)量參數(shù)下得出了RBC系統(tǒng)平均延時(shí)時(shí)間曲線。 在建立頂層模型時(shí)，本

4、文在底層模型的基礎(chǔ)上，根據(jù)RBC系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)，建立了列車注冊(cè)與啟動(dòng)、列車注銷、正常行車等多個(gè)RBC具體控車場(chǎng)景的SPN模型，分析了每個(gè)場(chǎng)景的模型完成成功率。在不同系統(tǒng)周期參數(shù)和列車速度參數(shù)下得出各場(chǎng)景模型的完成成功率曲線。 在論文最后，以需求規(guī)范為參考，根據(jù)模型分析后的系統(tǒng)平均延時(shí)時(shí)間曲線和模型完成成功率曲線得到RBC系統(tǒng)的周期選取范圍應(yīng)在100-300ms以內(nèi)的結(jié)論。論文結(jié)果對(duì)我國(guó)CTCS-3級(jí)列車運(yùn)行控制系統(tǒng)的規(guī)范制定和系統(tǒng)