基于UML与CPN的轨旁仿真器建模及仿真

摘要

随着科技的飞速发展，计算机、通信、自动控制等各种先进技术被应用于列车运行控制系统，在保障行车安全的基础上，不断提高列车的运行速度和运输效率，以及乘客的舒适度。作为安全-苛刻系统，列车运行控制系统一直以来都是各国铁路研究的重点。随着京沪高铁的开通运营，我国正式进入高铁时代，作为保障安全的CTCS-3级列车运行控制系统必须要对其进行持续的且非常深入的研究。
　　本文依托于CTCS-3级仿真测试平台，该平台主要用于对CTCS-3级列车运行控制系统进行系统研究、方案比对以及线路改造数据的实验模拟等，为设备及线路改造后的行车状况提供实验室环境下的仿真测试。
　　针对其中的关键设备轨旁仿真器做了深入的研究。采用UML与CPN相结合的方式对轨旁仿真器进行建模分析及相关验证工作，并在计算机软件环境下实现功能仿真。主要工作有如下几点：
　　对轨旁进行系统功能需求分析，明晰轨旁与各大系统的交互关系以及自身需要完成的仿真功能。在此基础上，使用UML建模语言对轨旁仿真器从用例图、类图、协作图、顺序图、状态图各角度出发建立了大量的图形化模型，通过这些模型可以深入的剖析轨旁的系统结构，对于平台设计人员之间的交流，仿真实现，和后期维护都有很大的帮助。
　　重点研究了UML状态图到CPN模型的转换方法，并通过转换建立了对应的CPN模型，在CPN Tools环境下对转换后的状态图CPN模型进行了验证分析工作，证明了所建模型的合理性和正确性。
　　根据模型进行计算机软件的仿真设计，在VS2005环境下进行界面设计和代码编写调试的工作，实现了轨旁仿真器的所有仿真功能，包括支持平台正常运行的轨道电路占用搜索功能、仿真环境下故障设置功能等。