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《基于賦時著色petri網(wǎng)的rbc控車實時性能分析》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在學術論文-天天文庫。
1、基于賦時著色Petri網(wǎng)的RBC控車實時性能分析摘要：rbc(無線閉塞中心)是ctcs-3級列控系統(tǒng)的關鍵設備，rbc通過gsm-r網(wǎng)絡與列控車栽設備進行連續(xù)雙向的信息交互·實現(xiàn)對運行列車的控制。rbc控車實時性能是影響ctcs-3級列車運行控制系統(tǒng)的控制精度、效率、可靠性和安全性的重要指標與因素。對該性能指標進行形式化方法研究可為驗證ctcs-3級列車運行控制系統(tǒng)規(guī)范和系統(tǒng)研發(fā)提供參考。著色petri網(wǎng)不僅可以描述系統(tǒng)的靜態(tài)結構，而且可以實現(xiàn)模型動態(tài)仿真，克服了其他形式化方法對系統(tǒng)動態(tài)行為進行靜態(tài)描述的缺點。采用賦時著色pe
2、tri網(wǎng)對rbc與列車通信的無線消息進行研究。針對兩種無線消息模型，綜合信道突發(fā)降質、gsm-r小區(qū)切換、鏈路中斷等故障因素分別進行仿真，得到rbc控車平均延時曲線，并分析不同列車速度及重發(fā)時間間隔對無線消息模型產(chǎn)生的影響。關鍵詞：ctc-3；形式化分析；賦時著色petri網(wǎng)；rbc引言ctcs-3級列控系統(tǒng)是基于無線通信(gsm-r)的列車控制系統(tǒng)，通過無線網(wǎng)絡實現(xiàn)列車與地面無線閉塞中心(radi0blockcenter，rbc)的雙向信息傳輸，線路上安裝固定應答器為列車提供定位信息，列車速度控制采用目標距離模式控制方式，軌
3、道電路僅用于列車的占用檢查和列車完整性檢測。rbc作為ctcs-3級中的重要組成部分，是地面設備的核心。rbc根據(jù)軌道電路、聯(lián)鎖進路等信息生成行車許可(movementauthor‘lty，ma)，并通過gsm-r無線通信系統(tǒng)將行車許可、線路參數(shù)、臨時限速等信息傳輸給ctcs-3級車載設備；同時通過gsm-r無線通信系統(tǒng)接收車載設備發(fā)送的位置和列車數(shù)據(jù)等信息。由于地面通信較穩(wěn)定，出現(xiàn)故障概率較小，因此rbc控車的實時性能主要由rbc與車載設備之間傳輸信息的實時性決定，因此針對rbc與車載設備無線通信實時性能的分析顯得尤為重要。
4、目前，國外很多學者和研究機構都在探索用形式化方法對具有并發(fā)、實時、分布式等特點的列車控制系統(tǒng)進行建模和分析。1998年michaelm.采用著色petrl網(wǎng)，建立了etcs(europeantraincontr01system，歐洲列車控制系統(tǒng))分層模型，利用形式化工具desig。cpn對模型進行了可達性、活性等定性分析，指出規(guī)范中的一些不嚴格的描述。2003年，arminzimmermand等人利用確定隨機petri網(wǎng)對gsm-r的可靠性進行了分析。本文通過賦時著色petri網(wǎng)對rbc與列車消息傳輸機制如實刻畫，模擬在gsm
5、-r無線通信網(wǎng)絡環(huán)境下，rbc控車模型的穩(wěn)定率及平均延時時間曲線。在通信過程中，gsm-r網(wǎng)絡經(jīng)常會發(fā)生突發(fā)降質、越區(qū)切換及鏈路中斷3種情況的故障，會導致rbc與列車傳送消息的丟失或延遲，本文通過建立gsm-r故障子模型，模擬實時并發(fā)通信過程中，不同列車速度及不同重發(fā)時間間隔對rbc控車實時性能的影響。1無線消息cpn模型petri網(wǎng)適合用于描述異步的、并發(fā)的計算機系統(tǒng)模型，既有嚴格的數(shù)學表述方式，也有直觀的圖形表達方式。著色petri網(wǎng)是一種在普通petri網(wǎng)基礎上發(fā)展起來的適用于描述并行和異構網(wǎng)絡的系統(tǒng)分析和設計工具，它的
6、最大優(yōu)點就是具有直觀性及嚴謹?shù)臄?shù)學理論基礎。賦時著色petri網(wǎng)在著色petri網(wǎng)的基礎上加入了時間因素，可以描述并發(fā)具有實時性的系統(tǒng)。本文采用賦時著色petri網(wǎng)對車一地無線消息進行建模，綜合無線信道的故障因素，通過多次仿真模擬消息發(fā)送過程，得到在無線通信環(huán)境下無線消息模型平均延時時間及成功率。依據(jù)ctcs-3級srs規(guī)范，車一地通信無線消息有：列車位置報告、ma請求、ma消息、通信會話建立、系統(tǒng)版本、通信會話結束確認等。可以劃分為兩種：周期消息和非周期消息。周期消息包括列車位置報告和ma請求，發(fā)送周期分別為5s和60s，r
7、bc發(fā)給列車的ma信息及一般消息。rbc收到這些消息后不需要回復應答消息，如果消息丟失則等待下一周期消息。非周期性消息即為場景功能消息，是列車啟動或運行到某個狀態(tài)時觸發(fā)的消息流程。如無線通信建立消息，車載設備向無線閉塞中心發(fā)送“通信會話開始”消息，無線閉塞中心收到此消息，應向車載設備回復“系統(tǒng)版本”消息。只有當接收到“系統(tǒng)版本”消息時，車載設備才認為通信會話已經(jīng)建立。非周期消息模型需要得到對方應答才可以繼續(xù)進行下一步正常工作，否則轉入通信故障處理。如果發(fā)送方發(fā)送消息后在規(guī)定時間內沒有收到應答消息，那么將再次發(fā)送該消息，發(fā)送三次
8、后等待規(guī)定時間，如仍然沒有收到回復，則停止發(fā)送，認為通信失敗。無線消息模型描述了無線消息通過gsm-r無線信道進行傳輸?shù)竭_接收端的過程，綜合無線信道發(fā)生衰落、降質、越區(qū)切換等故障，建立了gsm-r故障子模型來模擬真實場景。1.1gsm-r故障子模型車一地無線通信過程中，gsm
