[發明專利]基于Petri網的高速鐵路列車行車許可傳輸分析系統及應用

有效

• 申請號: 201210005118.4
• 申請日: 2012-01-09
• 公開（公告）號: CN102566429A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 陳彩蓮;雷濤;關新平
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 上海旭誠知識產權代理有限公司 31220
• 代理人: 鄭立

技術領域

本發明涉及一種高速鐵路列車行車許可的分析系統，尤其涉及一種基于Petri網的高速鐵路列車行車許可傳輸分析系統。

背景技術

目前，我國高速鐵路處于高速發展時期，與此同時，高速鐵路對可靠性和安全性有了更高的要求。為了確保高速鐵路運行的可靠性，我國在借鑒歐洲的列車控制系統ETCS-2的前提下，自主開發了基于GSM-R(GSM?for?Railway)的CTCS-3(China?Train?Control?System-3，中國列車控制系統-3)列車控制系統。在整個CTCS-3系統中，最核心的部分是無線閉塞中心(Radio?Block?Center，RBC)的運作。RBC作為一個非常復雜的安全計算機系統，對于系統的安全性和可靠性有著極高的要求，而列車行車許可(Movement?Authority，MA)管理是RBC的核心功能。RBC通過計算，并向列車車載設備發送行車許可，從而控制列車的運行區間，進而保證列車安全運行。

列車MA的傳輸的成功將對列車的行車區間進行擴展，直接決定了列車行進的過程。針對整個MA傳輸的描述和分析將對MA的傳輸過程有著更深刻的了解，并且能夠通過數據的采集，分析GSM-R中不同的指標對MA傳輸過程中的影響，從而對列車MA出現錯誤進行預警，同時也將對列車調度系統提供決策支撐，具有非常重要的意義。

現有針對MA分析方法集中在MA的計算方法與過程，而沒有考慮到MA發送通信過程，從而導致MA的分析無法準確體現實際過程。同時，如何采用一種合理的方法對MA傳輸過程進行描述是一個突出的難題。

經對現有文獻檢索發現，狄鵬在他的碩士論文《基于安全狀態機的RBC系統行車許可模塊的建模與驗證》中提到使用安全狀態機來對MA進行建模。他對MA的計算過程進行了分析，并利用安全狀態機建立了模型。但是該論文沒有考慮MA的傳輸過程的具體實現，以及傳輸過程中可能遭遇的問題。

陳永在《計算機工程與設計》(期刊)上發表的《基于GSM-R鐵路無線通信系統的越區切換分析研究》中，利用Petri網對GSM-R通信中小區切換的過程進行了描述分析。但是該論文并沒有結合MA的實現過程來進行分析，同時也沒有考慮到實時的數據采集和分析。

Armin?Zimmermann、Gunter?Hommel在The?Journal?of?Systems?and?Software上發表的“Towards?modeling?and?evaluation?of?ETCS?real-time?communication?andoperation(ETCS實時通信和操作的建模和評價)”一文中，利用Petri網對傳輸失誤模型進行了建模，但是同樣是沒有利用實時數據進行描述分析。

Petri網以研究模型系統的組織結構和動態行為為目標，它著眼于系統中可能發生的各種狀態變化以及變化之間的關系。Petri網是一種適用于多種系統的圖形化、數學化建模工具，為描述和研究具有并發、異步、分布式和隨機性等特征的復雜系統提供了強有力的手段。作為一種圖形化工具，可以把Petri網看作與數據流圖和網絡相似通信輔助方法；作為一種數學工具，它可以用來建立狀態方程、代數方程和其他描述系統行為的數學模型系統。

本發明使用Petri網來分析整個MA傳輸過程，并且加入了實時監測數據，從而能夠應用MA傳輸過程的分析系統對MA的傳輸進行監測應用和分析。

發明內容

有鑒于現有技術的上述缺陷，本發明所要解決的技術問題是提供一種基于Petri網的高速鐵路列車行車許可傳輸分析系統技術，針對高速鐵路列車MA傳輸過程利用Petri網進行分析，結合實時采集數據實現MA傳輸過程分析系統的構建和應用，并著重考慮越區切換中切換觸發概率和越區切換成功率等指標。

為實現上述目的，本發明提供了一種基于Petri網的高速鐵路列車行車許可傳輸分析系統，其特征在于，包括現場監測子系統、控制子系統和數據庫子系統；所述現場監測子系統通過在基站收發信機設置的采集模塊以及Abis接口記錄越區切換的信息；所述數據庫子系統通過在無線閉塞中心設置的對比緩沖器采集行車許可的信息；現場監測子系統通過通信網絡與控制子系統連接以傳輸現場數據，所述現場數據包括所述行車許可的信息和所述越區切換的信息；所述控制子系統通過有線通信網絡與所述數據庫子系統連接以傳輸數據分析信息；所述行車許可傳輸分析系統進一步地包括步驟：構建所述行車許可的傳輸過程的Petri網，所述現場檢測子系統采集所述現場數據，所述數據庫子系統利用所述Petri網對所述行車許可進行數據分析。