基于 CPN 的切换模式下行车许可生成过程研究

文中针对高铁列控行车许可存在的规范化设计问题,根据 CTCS-3级列控系统 RBC 行车许可的生成机制,设计了一种基于 Petri 网理论的行车许可生成的模型,并运用 CPN-Tools 仿真工具动态仿真了 CTCS-3级列控系统下的 RBC 切换模式的行车许可生成过程,观察相邻 RBC 交接时列车运行过程中的通信机制及信息传输,最后通过分析模型的一些性能验证了该模型的正确性.为行车许可模块的设计提供一种规范的正确的软件设计方法,减少软件开发过程中存在的一些缺陷,使列车运行更安全更可靠     

基于CPN的切换模式下行车许可生成过程研究

文中针对高铁列控行车许可存在的规范化设计问题,根据CTCS-3级列控系统RBC行车许可的生成机制,设计了一种基于Petri网理论的行车许可生成的模型,并运用CPN-Tools仿真工具动态仿真了CTCS-3级列控系统下的RBC切换模式的行车许可生成过程,观察相邻RBC交接时列车运行过程中的通信机制及信息传输,最后通过分析模型的一些性能验证了该模型的正确性。为行车许可模块的设计提供一种规范的正确的软件设计方法,减少软件开发过程中存在的一些缺陷,使列车运行更安全更可靠。     

神光III控制系统的故障建模与分析

应用混合随机Petri网对神光III控制系统的故障进行了建模,并应用Visobj Net对建立的故障模型进行了仿真分析。网络化控制系统是一个离散和连续相结合的混合动态系统,具有动态、并发及同步等特征;神光III控制系统就是网络化控制技术在武器装备上的一个典型应用;对于复杂系统的建模和分析,Petri网是一个非常有效的工具。Petri网已经被证明是离散事件或异步系统很好的建模和分析工具,混合随机Petri网是Petri网的一个扩展,具有强大的建模功能。仿真结果表明,所建立的模型是正确的。     

列车安全距离控制形式化建模与验证

随着我国铁路的迅速发展,对列车运行安全性的要求越来越高。采用Event-B形式化建模方法研究了高速列车安全距离控制形式化验证问题,以Event-B形式化仿真工具Rodin为基础,通过结合多智能体理论,引入感知决策法则,实现了无线闭塞中心(RBC)与列车的车地通信,建立了多列车运行的安全距离控制模型。仿真研究了高速列车最小间隔追踪控制运行,对列车安全距离控车行为进行了形式化建模并进行了POs证明义务验证。仿真结果表明,对于CTCS列车控制系统的复杂逻辑关联行为,采用提出的Event-B和多智能体系统(MAS)结合的形式化验证方法,可进行系统规范的模型验证,对于复杂系统的逻辑验证有较强的实际意义。     

列车安全距离控制形式化建模与验证

随着我国铁路的迅速发展,对列车运行安全性的要求越来越高。采用Event-B形式化建模方法研究了高速列车安全距离控制形式化验证问题,以Event-B形式化仿真工具Rodin为基础,通过结合多智能体理论,引入感知决策法则,实现了无线闭塞中心(RBC)与列车的车地通信,建立了多列车运行的安全距离控制模型。仿真研究了高速列车最小间隔追踪控制运行,对列车安全距离控车行为进行了形式化建模并进行了POs证明义务验证。仿真结果表明,对于CTCS列车控制系统的复杂逻辑关联行为,采用提出的Event-B和多智能体系统(MAS)结合的形式化验证方法,可进行系统规范的模型验证,对于复杂系统的逻辑验证有较强的实际意义。     

结合眼电和脑电的人机交互系统设计与实现

针对CTCS-4下列车运行的特点,研究了移动闭塞条件下列车追踪运行问题。以多智能体(Multi-Agent)理论为基础,建立了一种移动闭塞条件下的多列车追踪运行多智能体系统(MAS)模型,提出了列车与无线闭塞中心(RBC)之间的MAS交互机制,实现了实时车地通信及多列车追踪运行的安全距离控制。仿真研究了列车追踪运行过程中速度变化关系、不同线路初始化密度对线路交通的影响,得到了相应的定量分析结论。仿真结果表明,该MAS模型能够较好地实现列车控制系统中静态环境与动态环境的复杂系统形式化描述,可以准确地描述CTCS-4列车追踪运行机理,所提方法具有较强的适用性和应用性。     

神光Ⅲ控制系统的故障建模与分析

应用混合随机Petri网对神光Ⅲ控制系统的故障进行了建模，并应用Visobj Net对建立的故障模型进行了仿真分析。网络化控制系统是一个离散和连续相结合的混合动态系统，具有动态、并发及同步等特征；神光Ⅲ控制系统就是网络化控制技术在武器装备上的一个典型应用；对于复杂系统的建模和分析，Petri网是一个非常有效的工具。Petri网已经被证明是离散事件或异步系统很好的建模和分析工具，混合随机Petri网是Petri网的一个扩展，具有强大的建模功能。仿真结果表明，所建立的模型是正确的。     

改进的最小割集生成算法与联锁系统模型的安全性测试*

为保证铁路联锁模型的安全性,在故障分析法的基础上提出一种新的用Petri网来建立故障树的方法,动态地描述铁路联锁系统的安全性需求,并根据Petri网安全需求模型的可达标志图,提出一种能自动生成最小割集的算法。根据算法生成的最小割集,设计了一个联锁安全检测器,用于检测和控制联锁系统模型处于安全状态。最后用CPN工具对所建立的联锁系统模型进行仿真,仿真结果表明联锁安全检测器能够保证模型的安全性。     

基于Petri网的非集中式电子商务平台建模与仿真

随着Internet的普及和网络安全性的提高,电子商务得到了迅速的发展.为了更好地满足网络环境下电子交易发展的需求,详细分析了电子商务的业务流程,设计了一个具有交易约束机制的电子商务系统框架.首先,基于Petri网这一建模分析工具,建立了电子商务系统业务流程的Petri模型,并设计了有界Petri网可达树生成算法,用于分析所设计的电子商务系统Petri网模型的性质;然后,运用Petri网系统动态仿真工具--CPNTools,对所设计的电子商务系统模型进行了仿真运行,并分析了实验结果.从静态和动态两个方面检验了所设计的电子商务平台框架的可行性,该框架可以用来指导下一步的系统开发工作.     

基于CPN的列控系统等级转换建模与分析

在高速列车运行过程中,列控系统等级转换过程所用的时长和转换成功概率,直接影响列车运行安全和行车效率。利用有色Petri网对CTCS-3级列控系统和CTCS-2级列控系统之间等级转换以及典型设备故障导致降级场景分别建模,模拟等级转换过程中RBC（Radio Block Center,无线闭塞中心）,车载设备,有源应答器之间的信息交互过程。分析了列车速度对等级转换实时性的要求和对转换成功概率的影响,以及突发降级的可能性,结果表明建模方法满足CTCS-3级列控系统的安全性和兼容性要求。     

模糊时间Petri网及扩展的模糊时间Petri网

网络实时系统对时间和QoS有严格要求,因此对设计、实现和测试的技术和工具都有很高的要求。模糊时间Petri网是将模糊集合理论用于不确定的或主观的时间信息的表示,在每个变迁上添加时间间隔约束对模糊时间Petri网进行扩展得到扩展的模糊时间Petri网,它是一种对网络实时系统进行建模和分析的形式化模型,Petri网数学理论基础能保证并发系统的可靠性和正确性。本文详细地介绍了模糊时间Petri网及可扩展的时间Petri网,可扩展的时间Petri网的网精简方法,使用design／CPN仿真,及使用EFTN对多媒体同步建模,并探讨了进一步研究的方向。     

基于安全计算机平台的无线闭塞中心仿真研究*

时速300公里以上的新建铁路线已确定采用CTCS-3级列控系统。为了构建CTCS-3级列控系统仿真测试平台,本文进行了无线闭塞中心仿真研究。研究方法如下：1）针对无线闭塞中心的安全需求,提出安全计算机平台设计方法;2）通过深入分析CTCS-3级列控系统系统需求规范,掌握无线闭塞中心的功能需求;3）进行仿真RBC软件设计与实现。通过在仿真测试平台中实际应用表明,目前的仿真RBC能够完成应有的功能,并满足CTCS-3级列控系统仿真测试平台建设需求。     

A fuzzy Petri net model to estimate train delays

Even with the most accurate timetable, trains often operate with delays. The running and waiting times for trains can increase unexpectedly, creating primary delays that cause knock-on delays and delays for other trains. The accurate estimation of train delays is important for creating timetables, dispatching trains, and planning infrastructures. In this work, we proposed a fuzzy Petri net (FPN) model for estimating train delays. The FPN model with characteristics of hierarchy, colour, time, and fuzzy reasoning was used to simulate traffic processes and train movements in a railway system. The trains were coloured tokens, the track sections were termed places, and discrete events of train movement were termed transitions. The train primary delays were simulated by a fuzzy Petri net module in the model. The fuzzy logic system was incorporated in the FPN module in two ways. First, when there were no historical data on train delays, expert knowledge was used to define fuzzy sets and rules, transforming the expertise into a model to calculate train delays. Second, a model based on the Adaptive Network Fuzzy Inference System (ANFIS) was used for systems where the historical data on train delays were available (from detection systems or from the train dispatcher’s logs). The delay data were used to train the neuro-fuzzy ANFIS model. After the results of the fuzzy logic system were verified, the ANFIS model was replicated by a fuzzy Petri net. The simulation was validated by animating the train movement and plotting the time-distance graph of the trains. Results of the simulation were exported to a database for additional data mining and comparative analysis. The FPN model was tested on a part of the Belgrade railway node.     

CTCS-3列控系统RBC切换的形式化建模、分析与验证

针对影响RBC切换质量的列车速度、RBC切换时间等诸因素, 以及澄清对RBC交接协议安全性在认识上的一些误区, 利用随机Petri网形式化描述工具, 建立了CTCS-3列控系统RBC切换模型。通过理论分析和仿真实验, 验证了不同速度条件下高速列车越区运行RBC交接协议A、B的可靠性、安全性和合理性。交接协议B作为协议A的冗余措施, 由于考虑了RBC切换过程中通信中断时间, 从RBC切换成功概率上讲, 并不存在安全上的问题, 但降低了RBC切换效率, 对行车效率有所影响; 列车速度进一步提高时, RBC切换的可靠性下降, 可考虑适当增加RBC重叠覆盖区域、场强和列车间隔时间裕量。     

改进WFQ算法在列车网络调度中的应用研究

随着我国轨道交通迅猛地发展,基于TCN的列车网络已经不能满足列车数据传输业务的需求,列车控制与服务网络TCSN应运而生。针对列车数据传输业务研究了基于综合服务模型的列车通信网络,建立了四类列车业务流量模型,分析了网络分组的加权公平队列调度算法（WFQ）,设计了基于服务分类和带宽分配的加权公平队列调度算法（SCBAWFQ）,并且利用仿真软件对恒定数据流和突发数据流分别在WFQ与SCBAWFQ算法下的时延进行了仿真与分析,仿真结果证明改进算法在降低实时业务流延时方面有很好的效果,SCBAWFQ算法既保持了WFQ算法的公平性又满足实时业务服务质量的需求。     

基于UML与有色Petri网的RBC切换场景的建模方法研究

针对仅有一台车载电台正常的RBC(无线闭塞中心)切换场景,探讨了一种基于UML模型和有色Petri网(CPN)的系统建模方法;首先利用UML模型的顺序图及状态图描述RBC切换流程和过程中车载设备的状态转移,再从UML状态图中提取信息构造相应的有色Petri网模型,最后利用CPN Tools的状态空间工具分析模型的有界性、家态性、活性和公平性,得到的模型动态行为符合RBC切换功能的要求;论文验证了该建模方法的有效性,为完善RBC系统设计提供依据。     

基于COM技术的物流系统的建模与仿真方法

针对宝钢炼钢连铸物流系统，采用分层有色ｐｅｔｒｉ网进行建模，并提出一种基于ＣＯＭ技术的仿真程序设计方法，模块化和层次的概念为通用的物流仿真提供了清晰、灵活的设计思想。该文的建模仿真方法同样适用于其他物流系统以及柔性制造系统。     

车载TBTC-CBTC系统降级场景下的CPN建模与仿真

基于轨道电路的列车控制（TBTC）-基于通信的列车控制（CBTC）双模车载系统是实现轨道交通多网融合的关键,其模式间切换具有较强的随机性和并发性,并直接影响车载信号系统的运营可用性。然而,车载信号系统故障降级导致轨道交通资源利用率降低,表现为列车追踪的时间间隔增加,而间隔增加程度取决于区间长度和TBTC列车占用检测区段长度。从不同模式下资源分配、使用和释放角度,在列车运行过程中利用有色Petri网对TBTC-CBTC双模冗余车载信号系统的列车追踪运营场景进行建模,模拟CBTC车载信号系统故障发生的随机性和系统降级对后续列车的影响,精准描述并分析列车运营受影响的情况。将城市轨道交通项目的典型配置参数代入到有色Petri网模型中进行仿真,验证在不同线路下运营间隔受模式切换影响的程度。仿真结果表明,当区间长度小于1 500 m时,列车晚点时间可控制在180 s以内,晚点时间随着区间长度的增加而延长。