ctcs-3级列控系统地车安全信息传输子系统建模和分析

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1、学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名：全宏宗翩签名确亏易签字日期：函f乎年}月2日签字日期：如t够年华月≯同中图分类号：U285．2UDC：625学校代码：10004密级：公开北京交通大学硕士学位论文CTCS一3级列控系统地车安全信息传输子系统的建模与分析ModelingandAnalys

2、isontheWayside--to--TrainCommunicationSubsystemofCTCSlevel一3作者姓名：全宏宇导师姓名：赵会兵学位类别：工学学号：11120298职称：教授学位级别：硕士学科专业：交通信息工程及控制研究方向：列车运行控制北京交通大学2014年4月致谢本论文的工作是在我的导师赵会兵教授的悉心指导下完成的，赵会兵教授的学术风格、工作和生活态度给了我极大的影响，在学习、生活和工作上都给予了我很大的关心和帮助，在此衷心感谢三年来赵会兵老师对我的关心和指导。实验室的赵林海、王俊峰、刘中田、张勇等老师在课程学习和研究工作上给了我帮助，在此向这

3、些老师表示衷心的谢意。在实验室工作及撰写论文期问，孙上鹏、梁迪、周果、邓文坛、张菊、张艳宁、何攸曼、李毅等同学在学术科研和生活方面，给予了我热情的帮助，在此向他们表达我的感激之情。另外也感谢我的父母和我的亲人，他们的理解和支持使我能够在学校专心完成我的学业。中文摘要摘要：为了满足铁路运输高速度、高密度的需求，需要列车运行控制系统(简称列控系统)来对列车进行速度和间隔控制，以保证行车安全和运营效率。由于无线通信具有实时、双向、大容量等优点，CTCS．3级列控系统采用GSM．R进行地面设备和车载设备之问的信息交互，实现了基于通信的列车控制。无线通信比有线通信的可靠性要低，而列

4、控系统地车信息传输的性能影响行车安全和运营效率，因此很有必要对CTCS．3级地车安全信息传输系统进行建模和分析，为解决铁路安全通信的实际应用问题提供理论依据，从而有助于减少铁路信号安全事故和提高铁路运营效率。本文在深入了解CTCS．3级列控系统地车信息传输子系统结构和功能的基础上，针对其的分稚式、随机性、实时性等特点，采用仿真与模型检验相结合的方法对地车通信系统进行建模和分析。仿真方法可以更好地模拟系统的行为，形式化方法可以严格地分析系统的性能，仿真与模型检验相结合的方法综合了仿真方法和形式化方法的优势。论文的主要工作如下：(1)介绍CTCS．3级地车通信系统的分层模型及

5、通信流程，分析了地车通信系统对行车安全和运营效率的影响。(2)综述了通信系统建模和分析方法，提出了仿真与模型检验相结合的地车通信系统进行建模和分析方法，比较并选取了仿真和形式化建模工具，介绍了离散事件仿真和概率模型检验的基础知识。(3)利用matlabSimEvents对地车通信进行建模和分析，研究了地车通信系统SimEvents建模实现，清晰地模拟了地车通信系统的信息交互流程，并统计分析了通信协议的安全连接建立时间以及不同长度无线消息传输延迟时间。(4)针对仿真方法不能严格地验证系统的性能，利用概率模型检验方法对地车通信进行建模，基于概率模型检验工具PRISM分析了通信

6、协议的安全连接建立时间以及不同长度无线消息传输延迟时间概率分布，并与SimEvents方法进行比较。(5)在地车通信系统模型的基础上，采用SimEvents和PRISM分别对列控系统应变时间进行分析，得到了列控系统发送位置报告到接收MA的应变时间及其概率分布，表明了方法具有很好的扩展性和应用价值。基于SimEvents和PRISM的CTCS．3级地车通信系统的建模与分析，实现了地车通信系统的仿真和形式化验证分析，地车通信系统的建模与分析方法以及得到的结果可以进一步应用到列控系统性能分析。关键词：CTCS．3级地车安全通信；SimEvents；概率模型检验；安全连接建立；传

7、输延迟时间分类号：U285．2ABSTRACTABSTRACT：Inordertomeettherequirementsofhighspeedandhigllcapacityinrailwaytransportation，traincontrolsystemwhichmakesthetrainnottoexceedthespeedanddistancelimits，isveryessentialtoensurethetraffficsafetyandimprovestheoperationefficiency．Asradioc