基于模型的高铁列控RBC主动安全建模方法

摘要

列车运行控制系统是监督控制列车运行速度，确保列车运行安全、正点、高效的核心技术装备。近年来，基于模型的开发方法逐渐应用于列控系统的开发中，该方法在开发成本和效率、保证系统设计正确性和软件质量等方面存在着诸多优势。RBC是列控系统中的一个核心控制设备，通过为列车计算行车许可控制列车安全运行。本文将列车连续速度变化纳入到RBC控车信息计算过程中，实现一种主动安全防护功能。传统的RBC采用离散建模方式进行建模，而离散建模方法无法精确刻画系统的连续行为，一些连续细节的丢失不可避免。为了能够精确描述这些行为，本文将混成理论应用于主动安全防护功能的建模中，研究了列控系统主动安全混成建模方法、详细设计了主动安全的RBC功能并对其进行了混成建模和仿真验证。
　　论文主要工作包括以下四个方面:
　　(1)分析了列控系统传统的基于离散建模的防护方法存在的被动性，给出了一种列控主动安全防护方法，精确刻画出列车连续速度位移变化，并计算对应的离散控车状态，从而主动发现离散模型可能遗漏的危险行为。
　　(2)研究了主动安全列控混成建模方法。给出了基于混成理论的列控主动安全防护形式化描述，设计了SCADE与Simulink相融合的列控混成主动安全实现框架，包括防护模型的建立与仿真验证的流程。
　　(3)设计了列控RBC混成主动安全功防护能，采用SCADE与Simulink相融合的建模方法构建了列车运行状态管理、MA计算和主动超速预警信息计算功能模型。
　　(4)面向列控系统运营场景建立了列控RBC的外围仿真模型，结合RBC主动安全功能混成模型进行了系统动态仿真，并与相同场景下离散模型仿真结果进行了对比，结果表明前者能够发现离散模型无法发现的系统中的危险情况，从而验证了列控RBC主动安全防护功能及建模方法的有效性。
　　本文研究的高铁列控RBC主动安全混成建模方法，可以实现对列车速度距离连续变化过程的防护，有效地改善列控系统的防护性能和控制精度，增强列车运行安全防护的主动性，对列控系统开发具有一定的借鉴意义。

目录

声明

致谢

摘要

1．1 研究背景和意义

1．2 基于模型的列控系统开发方法研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．2．3 研究现状分析

1．3 论文主要工作及章节安排

2 相关理论基础与方法

2．1 列车运行控制安全制动模型

2．1．1 列车安全制动模型

2．1．2 列车牵引计算

2．2 基于模型的安全关键软件开发方法

2．2．1 SCADE同步建模理论和方法

2．2．2 Simulink理论基础

3 主动安全列控混成建模方法

3．1 主动安全防护内涵

3．2 列控系统混成特性分析

3．3 主动安全防护建模方法

3．3．1 混成特性的形式化表达

3．3．2 SCADE与Simulink相融合的混成建模

4 列控RBC主动安全功能设计与建模

4．1 总体设计

4．2 列车运行状态管理功能

4．3 MA计算功能

4．4 主动超速预警信息计算功能

5 仿真分析

5．1 仿真场景

5．2 仿真模型

5．3 仿真结果分析

6．1 工作总结及结论

6．2 下一步研究展望

参考文献

图索引

表索引

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

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