基于着色Petri网CTCS-3级列控中心建模与仿真研究

论文摘要

新一代CTCS（Chinese Train Control System）3级列车运行控制系统的开发和研制是我国目前高速铁路设计和建造需要解决的关键问题,搭建列控系统综合仿真与测试平台,可方便、灵活、高效的进行多次重复实验,也可以充分利用计算机的强大处理能力实现仿真数据的存储、表现和分析,从而提高系统测试以及研发的效率。CTCS3级系统中列控中心的功能需求不同于CTCS2级系统,与相关子系统的交互接口也随之增加。配合CTCS3级列控系统仿真平台的搭建,研究列控中心的建模与仿真器设计,对于加快仿真系统性能完善、列控中心软件设计、节省现场测试成本等具有重要的现实意义。本论文遵循计算机仿真的原理,针对CTCS3系统对列控中心的功能要求,采用着色Petri网建模理论及其建模工具CPN-TOOLS,建立了由概念模型到描述模型的列控中心软件系统层次化模型,建立了列控中心软件系统层、占用信息处理、进路报文和临时限速命令处理层以及进路报文、临时限速功能层模型以及应答器报文处理子网模型。利用CPN-TOOLS建模工具中的状态空间分析方法对轨道电路处理层模型的合理性予以验证,通过状态空间中的查询方法,交替多次的进路信息功能层模型验证,为列控中心软件系统仿真器的设计提供了理论依据。根据上述列控中心层次化模型,基于软件生命周期开发模式,进行了列控中心系统仿真器软件的详细设计及实现,与其他地面仿真设备进行了系统联调。通过对徐州东车站列控中心与宿州东管辖区段区间轨道电路低频编码的案例测试,对测试过程中出现的问题提出防护方法,进一步完善了列控中心仿真器的功能。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 选题的目的和意义
• 1.3 论文的研究内容和组织结构
• 1.3.1 论文研究内容
• 1.3.2 论文组织结构
• 2 CTCS3车站列控中心系统构成分析
• 2.1 CTCS3级列控中心系统原理构成
• 2.1.1 车站列控中心系统结构
• 2.1.2 CTCS3级车站列控中心系统设计原理
• 2.1.3 车站列控中心通信原理与接口
• 2.1.4 车站列控中心系统分层
• 2.2 车站列控中心信息处理过程
• 2.3 车站列控中心通信内容
• 2.4 列控中心软件系统建模意义
• 2.5 本章小结
• 3 车站列控中心列控软件系统功能建模分析方法
• 3.1 Petri网建模理论
• 3.1.1 Petri网理论的发展
• 3.1.2 Petri网国内外铁路应用
• 3.1.3 Petri网在列控中心软件系统建模的应用
• 3.2 CPN-TOOLS在列控中心软件设计的可行性分析
• 3.3 本章小结
• 4 基于着色Petri网列控中心软件系统模型
• 4.1 列控中心软件系统总体设计方案
• 4.2 列控中心软件系统层CPN模型
• 4.2.1 列控中心系统处理层模型
• 4.2.2 轨道电路占用信息处理层模型
• 4.2.3 临时限速命令处理层模型
• 4.2.4 临时限速功能层模型
• 4.2.5 进路报文处理层模型
• 4.2.6 进路报文功能层模型
• 4.2.7 应答器报文处理子网
• 4.3 基于状态空间分析轨道电路占用信息处理层模型性质
• 4.3.1 方法描述
• 4.3.2 轨道电路占用信息处理层模型验证
• 4.4 进路功能层功能验证
• 4.5 本章小结
• 5 列控中心软件功能仿真器实现
• 5.1 基于软件生命周期的开发模式
• 5.2 原型建立方法
• 5.3 列控中心仿真器设计
• 5.3.1 列控中心与相关仿真器的接口
• 5.3.2 列控中心仿真器通信协议
• 5.4 列控中心仿真器功能具体实现过程
• 5.5 系统联调与测试
• 5.5.1 联调测试方法
• 5.5.2 测试案例及结果
• 5.5.3 测试案例分析
• 5.6 本章小结
• 6 结论及展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集