基于CTCS-3级列控系统运营场景的RBC控车实时性能分析

摘要

随着我国铁路的高速发展，列车运行控制系统的实时、高效及安全性成为关注的重点，为满足需要，我国铁路部门提出了发展适合我国国情的中国列车运行控制系统(Chinese Train Control System，CTCS)。CTCS-3级列控系统的实时性能指标是列车得以安全高效运行的关键。
　　RBC(Radio Block Center，无线闭塞中心)是CTCS-3级列控系统的关键设备，RBC通过GSM-R网络与列控车载设备进行连续双向的信息交互，实现对运行列车的控制。RBC控车实时性能是影响CTCS-3级列控系统的控制精度、效率、可靠性和安全性的重要指标与因素。对该性能指标进行形式化方法研究可为验证CTCS-3级列控系统规范和系统研发提供参考。着色Petri网不仅可以描述系统的静态结构，而且可以实现模型动态仿真，克服了其他形式化方法对系统动态行为进行静态描述的缺点。
　　本文采用赋时着色Petri网对CTCS-3级列控系统主要运营场景RBC控车实时性能进行分析，其中主要针对RBC与列车通信的无线消息交互过程进行研究。采用层次化建模思想，首先建立GSM-R故障模型，综合信道突发降质、GSM-R小区切换、链路中断等故障因素模拟真实无线信道环境；在GSM-R故障模型基础上分别建立周期消息模型及非周期消息模型，在以上底层模型基础上建立CTCS-3级列控系统主要运营场景RBC控车流程模型，通过CPN仿真，得到RBC控车延时分布曲线，并分析不同列车速度及重发时间间隔对各运营场景完成成功率及平均延时时间产生的影响，结果对于优化信息传输时间，提高列车运行效率和保障列车安全有一定的参考价值。