探析基于随机petri网的ctcs-3级rbc系统控车流程建模与分析

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1、北京交通大学硕士学位论文基于随机Petri网的CTCS-3级RBC系统控车流程建模与分析姓名：梁楠申请学位级别：硕士专业：交通信息工程及控制指导教师：王海峰20090601中文摘要摘要：中国高速铁路已进入了快速发展时期，为适应我国高速铁路快速发展的需要，铁路部门提出了发展适于我国国情的中国列车控制系统(ChinaTrainControlSystem，CTCS)的策略。目前，适于客运专线的CTCS．3级技术规范和关键技术正在研究之中。CTCS．3级列控系统是满足运营速度350km／h的技术平台体系，系统的性能指标是列控系统的赖以正

2、常运行、保证行车安全的关键，如何分析列控系统的性能是最近一段时期轨道交通运行控制领域研究的一个重点问题。本文剖析了CTCS．3级列控系统的运行机制，以CTCS．3级列控系统的地面核心设备一无线闭塞中心(RadioBlockCenter，RBC)作为分析对象。选择随机Petri网(StochasticPetriNet，SPN)这一形式化语言对RBC控车进行研究。利用Petri网分层技术，以随机Petri网建模分析软件SPNP作为平台，将RBC系统模型分为顶层模型和底层模型，其中以GSM．R故障系统模型和消息模型作为底层模型，以各控

3、车场景模型作为顶层模型。在建立底层模型时，本文根据ERTMS／ETCS的参考数据，综合信道突发降质、链路中断等故障因素，建立了GSM．R故障系统模型。随后，本文根据RBC系统与车载系统通信重发机制分别建立了RBC系统周期性消息和非周期性消息的SPN模型，分析了GSM．R通信环境下RBC系统的实时性能，在不同系统周期参数和列车交互数量参数下得出了RBC系统平均延时时间曲线。在建立顶层模型时，本文在底层模型的基础上，根据RBC系统功能设计，建立了列车注册与启动、列车注销、正常行车等多个RBC具体控车场景的SPN模型，分析了每个场景的

4、模型完成成功率。在不同系统周期参数和列车速度参数下得出各场景模型的完成成功率曲线。在论文最后，以需求规范为参考，根据模型分析后的系统平均延时时间曲线和模型完成成功率曲线得到RBC系统的周期选取范围应在100～300ms以内的结论。论文结果对我国CTCS．3级列车运行控制系统的规范制定和系统开发具有一定的借鉴意义。关键词：CTCS．3级；无线闭塞中心；随机Petri网；ERTMS／ETCS；GSM．R分类号：U28ABSTRACTWiththerapiddevelopmentofChinesehighspeedrailway,ac

5、cordingtothedemandonthedevelopmentofChineserailwaysatpresentandinthefuture,theMinistryofRailwaysbringsforwardChineseTrainControlSystem(CTCS)．Atpresent，theCTCS一3technicalspecificationsandkeytechniquessuitablefordedicatedpassengerlineareunderresearch．CTCS一3isatechnolog

6、yplatformwhichcorrespondthespeedof350km／h．Theperformanceindicatorsofreal-timesystemisakeytoensurenormallyandsafelyoperation．Atpresent，thereisaimportanttopicinrailwaycontrolfieldabouthowtoanalyzethereal—timeperformanceoftraincontrolsystem．Tobeastudyobject，RadioBlockCe

7、nter(RBC)isthekeyequipmentinallofthetracksidesystem．ThispaperanalyzestheoperatingmechanismoftheCTCS一3systemandchoosesStochasticPetriNetastheformallanguagetoanalysisthetraincontrolsystem．UsingthestratifiedtechnologyofPetriNetandtheanalysissoftwareSPNP,RBCsystemisdivid

8、edintotop．1evelmodelandbottom—levelmodel．GSM—RfaultmodelandRBCmessagemodelareconstructedasbottom—levelmodel．AndallofthesceneRBCtrai