Dependability analysis of the data communication system in train control system

Communication based train control (CBTC) system is based on mobile communication and overcomes fixed blocks in order to increase track utilization and train safety. The data communication system (DCS) between trains and wayside equipment is a crucial factor for the safe and efficient operation of CBTC system. The dependability under various transmission conditions needs to be modeled and evaluated. In this paper, a stochastic reward net (SRN) model for DCS based IEEE 802.11 standard was developed, which captures all relevant failure and failure recovery behavior system aspects in a concise way. We compared the reliability, availability for DCS with and without access point (AP) and antenna redundant configuration. We also quantitatively evaluated and compared the frame loss probability for three DCS configurations with different train velocities and train numbers in one radio cell. Fixed-point iteration was adopted to simplify the analysis. Numerical results showed the significant improvement of the reliability, availability and the frame loss probability index for the full redundant configuration. Supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 60634010, 60736047) and the Doctoral Program Foundation of Institutions of High Education of China (Grant No. 20070004005)     

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。     

基于二维结构熵的CBTC系统信息安全风险评估方法

随着计算机技术、通信技术和控制技术在城市轨道交通列车运行控制系统中的应用,城市轨道交通的自动化和信息化程度不断提升.然而,基于通信的列车运行控制（Communication-based train control,CBTC）技术采用的通用计算机设备和通信技术带来的信息安全漏洞,给CBTC系统带来了日益严峻的信息安全风险,因此,对CBTC系统的信息安全风险进行量化、动态评估具有重要意义.本文根据设备及通信链路的差异性构建了CBTC网络拓扑模型,结合信息安全风险下线路列车运行性能变化导致的运能损失,采用综合表征信息域和物理域特征的二维结构信息熵对CBTC系统信息安全风险进行建模分析.最后,基于城市轨道交通列控系统半实物仿真平台对评估方法进行验证,表明所提方法对CBTC系统信息安全量化评估的有效性和准确性.     

城轨CBTC系统中数据通信子系统的研究

随着无线通信技术的飞速发展,无线通信的可靠性、可用性大大提高,基于通信的列车运行控制系统（CBTC）是今后轨道交通列车运行控制系统的发展趋势。数据通信系统（DCS）实现CBTC系统地面设备之间和车地设备之间的双向信息交换,是CBTC系统的核心。研究了数据通信系统的骨干网络,对其系统的硬件配置进行了理论分析,讨论了网络容量,噪声及干扰控制,并对数据通信系统的安全性能进行了分析。     

基于 ICE 的 CBTC仿真测试平台中间件的研究与设计

研究真实CBTC系统各模块之间的数据通信和协同操作,从而设计基于ICE的CBTC仿真测试平台的中间件,最终实现CBTC仿真测试平台各子系统模块之间实时地,稳定地,安全的通信,并且通过在中间件中实现底层自适应通信接口协议转换从而可以接入各厂家的真实设备,而且引入中间件使上层模块与操作系统解耦,实现各子系统模块的跨平台性。最后中间件完成之后,可以使得再次设计CBTC测试平台时将精力集中于业务逻辑的实现。     

CBTC系统中车载设备功能实现

随着城市轨道交通进入了高速发展时期,新一代的列车控制CBTC系统被运用到城市轨道交通的建设中。本文以北京地铁房山线采用的阿尔斯通URBALISTMCBTC系统为例。文章主要对CBTC系统的定义和结构进行介绍,并对其车载设备的功能实现理论进行分析和探讨。基于房山线工程,文章使用白盒测试方法对车载设备主程序测试方案进行设计...     

地铁CBTC技术的研究与发展

随着通信技术特别是无线电技术的飞速发展,人们开始研究以通信技术为基础的列车运行控制系统,用以实现移动闭塞,减少列车运行间隔,在不增加硬件投资的前提下提高系统的运能。通讯式列车控制（CBTC）系统是一个连续、自动化的列车控制系统,它是利用无线定位技术侦测列车的位置,是一个不受轨道电路支配、连续、高容量且双向作用的列车控制系统。     

基于CBTC的全自动无人驾驶地铁系统研究

全自动无人驾驶轨道系统是全球各国轨道车辆发展的趋势,通过分析基于CBTC信号系统的无人驾驶地铁系统特点,G0A4级的全自动无人驾驶地铁系统相对于传统轨道车辆系统具有明显的优点,系统具有高可靠性、高安全性和可维护性等优点。全自动无人驾驶系统的应用,提升了运营系统应急处置水平,提升系统和自动化水平,降低了劳动强度。本文明确了全自动无人驾驶系统设计的总体原则,对全自动无人驾驶轨道系统运行的11种典型场景进行了设计分析,配置了全自动无人驾驶运行系统的各子系统。     

CBTC 系统测试用例生成方法的研究

针对CBTC系统测试案例的特点和生成过程,本文使用基于MSC建模语言来生成测试用例,并且说明了使用该方法生成测试用例的优点所在。在基于MSC生成测试用例的过程中,对MSC添加状态约束条件,分析MSC图,得到场景测试树,再遍历该场景树,得到场景的输入、预期输出、约束条件以及场景环境,测试用例即由这四部分内容组成。