高速铁路列车控制系统可靠性关键问题研究

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1、ｌｌ爲Ｍ謂似！圓博±学位化文ｊ圓磯Ｉ高速铁路列车控制系统可靠性？关键问歷＾｜＾ＩＳ１作者姓名马维纲Ｉ＾Ｕ指导教师姓名、职称马建峰教授＿Ｉｆｅｊ申请学位类别工学博±Ｉ西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师ｉ指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知ｌ，除了文中特别加ｉ■标注和致谢中所罗列的内容Ｗ外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研充成果；也不包含为获得西安电子科技大学或

2、其它教育机构的学位或证书而使用过的材料…。与我同工作的同事对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文若有不实之处一，本人承担切法律贵任。，２－ｙ■作＂ｔ春．本人签名：马多闽ｎ期：西安电予科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，目Ｐ；研巧生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，、允许查阅借阅呢文，；学校可Ｗ公布论文的全部或部分内容允许栗用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时

3、本人保证，结合学位论文研巧成果完成的论文、发明专利等成果，署名。单位为西安电子科技火学密的学位论密。保文在年觸后适用本授权＿＿＿＿书人签名：间名：本导师签护幸Ｉ。＞ｆＬ１．＾Ｉ：：。期ｉｔ則学校代码10701学号09202310099分类号TP309密级公开西安电子科技大学博士学位论文高速铁路列车控制系统可靠性关键问题研究作者姓名：马维纲一级学科：计算机科学与技术二级学科：计算机系统结构学位类别：工学博士指导教师姓名、职称：马建峰教授学院：计算机学院提交日期：2015年9月ResearchonKeyPro

4、blemsofReliabilityofHighSpeedTrainControlSystemAdissertationsubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofDoctorofPhilosophyinComputerSystemsOrganizationByMaWei-gangSupervisor:MaJian-fengProfessorSeptember2015摘要摘要列车控制系统根据机车在运行过程中的时间、天气、环境、线

5、路、信号指示等状况和其他条件完成对机车的运行状态进行监督、启停进行控制、速度进行调整等操作，用以提高铁路运输效率、保证机车运行安全，是铁路运输系统中保证列车安全可靠运营的重要技术装备。可靠性是列车控制系统的主要指标。随着计算机、通信以及控制技术不断发展以及在列车控制系统中广泛应用，列车控制系统的可用性、安全性、可靠性有极大提高。相对于普速铁路而言，首先高速铁路在运行速度上有了极大的提高，列车在高速运行过程中环境、信号等方面的变化和处理更加复杂，响应速度不断提高，对高速列车运行状态监督、速度控制、运行的安全性和可靠性等方面对列车控制系统提出

6、了更高的要求；其次高速铁路相对于普速铁路来说，列车控制系统硬件系统集成度更高、软件复杂度更高、软硬件耦合性更强，在描述和验证列车控制系统可靠性方面出现新的问题和困难；因此需要对高速铁路列车控制系统可靠性问题进行深入研究。本文在综述了高速铁路列车控制系统可靠性体系的基础上，围绕高速铁路列车控制系统中的关键问题展开研究。针对车站分散式连锁系统的可靠性建模与验证、多传感器数据融合的测速定位系统的可调度性、安全计算机的工作状态监测与故障诊断等可靠性关键问题进行了研究与分析，所取得的主要研究成果为：1、针对分散式连锁系统的特点，提出了一种基于系统建

7、模与模型检验的可靠性验证方法与基本流程，并通过实验分析检测表明了所提出的方法的有效性；分散式联锁系统采用现场设备自主决策、本地自律、协同工作的运行机制，能有效克服集中控制的缺陷，成为联锁系统的重要研究方向和高速铁路列车控制系统的重要应用方向。现场联锁设备具有独立的逻辑判断、执行规则和严格时序同步性等可靠性要求。针对现场联锁设备逻辑判断和执行规则的协同性、一致性、时序性、无死锁等可靠性属性难以判定的问题。采用UML状态图对联锁设备的判断逻辑和执行规则建模；针对UML状态图无法描述时间属性，对UML状态图进行扩展，增加描述时间属性；通过设备运

8、行的事态区间图分析了他们的时序同步性；设计了将UML状态图转化为时间Petri网的转换规则并开发了自动转化工具；通过对时间Petri网进行系统的活性、有界性、可逆性等属性的验证，分析了分散式连