基于cpn的cbtc地面数据通信系统仿真和分析

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1、万方数据第20卷第17期2008年9月系统仿真学报◎JournalofSystemSimulation、，01．20No．17Sep．，2008基于CPN的CBTC地面数据通信系统仿真和分析牛儒，唐涛(轨道交通控制与安全国家重点实验室，北京交通大学．北京100044)摘要：数据通信系统是影响CBTC系统的控制精度，效率和可靠性．安全性的主要因素．充分利用分层赋时有色Pct一网(HCPN)，综合CBTC系统的实际通信需求，建立了CBTC地面数据通信系统的分层模型，并在HCPN中引入消息的时间标志，实现对

2、数据传输时间特性的分析。对模型进行实时仿真的结果表明基于以太网的DCS地面通信系统的实时性可以满足CBTC系统的需要，而且影响数据帧传输延迟的主要因素是数据帧长度，而与行车密度关系不大．关键词：基于通信的列车控制系统(cBT℃)；仿真；分层赋时有色Petri网；地面数据通信系统；以太网中图分类号：TP393；U283文献标识码：A文章编号：1004．731X(2008117．4744m4SimulationandAnalysisofTracksideDataCommunicationSysteminC

3、ommunicationBasedTrainControl(CBTC)withColoredPetri—netN1URu,TANGTao(StateKeyLaboratoryofRailTmfficControlandSafety,BeijingJiaotongUniversity,Beijing100044，Chiha)Abstract：Thedatacommunicationsystemisoneoftheimportantfactorsaffectingthecontrol—proficienc

4、y,transportationabilitY,reliabilityandsafetyoftheCBTCsystem．BasedonthecommunicationrequirementsofCBTCsystem．aformalizedhierarchymodeloftracksideDCsWiththehierarchy—timedC010uredPefriNets(CPN)wasestablished．Meanwhile．akindoftime．stampWasintroducedtoanaly

5、zethetimelinessofmessagetransfer．Lotsofsimulationswereconductedtoanalyzethereal．timequalityofthefietwork．PerformanceevaluationshowsthatEthernetiscapableofmeetingtherequirementsofCBTCsystem．andprovesthatthevalueandstabilityoftransferdelaymayhavelittletod

6、owiththenumberofthetrain，buthasmuchmoretodowiththemessagelength．Keywords：communicationbasedtraincontrol(CBTC)；simulation；hierarchy．timedcolouredpetrinets：tracksidedatacommunicationsystem；Ethernet引言基于通信的列车控制系统(CBTC)是以连续、准确的双向车地通信为基础，辅以离精度的列车定位和完整性检查，对列车运

7、行提供连续实时监控的新一代列车控制系统【11。与传统的列车控制系统相比，CBTC系统实现了车地全双工大容量连续信息的传送，能够对列车实施更为精准的运行控制，显著提高了行车效率；同时大大减少了轨旁设备，节省了成本和维护费用121。近几年CBTC系统在各种高新通信技术的推动下有了飞速的发展，Alcatel、Alstom和Siemens等世界著名铁路设备生产厂商先后推出了自己的CBTC系统，并在世界各地得到应用【3’41。但是CBTC系统是一个典型的复杂分布式实时系统，系统的所有优点乃至系统的正常运转都建立

8、在实时、稳定、安全、可靠的通信系统的基础上，人们对系统的运输能力和安全性仍然抱有疑虑，因此对CBTC的数据通信子系统(DCS)进行严密的分析验证显得尤为重要。乒收稿日期：2007—04．25惨回日期：2007．10．15基金项目；国家自然科学基金资助项日(60634010)：铁道部科技发展资助项目(2005K002F)。作者简介：牛儒(1982．)，女．河南，博土生，研究方向为列车运行控制，复杂系统的形式化验证；唐涛(1963一)．男．河南。教授，博导，