基于失效傳播模型的CTCS-3級列控系統(tǒng)安全分析方法.pdf

1、日益蓬勃發(fā)展的高速鐵路是國民經濟的大動脈。為了滿足高速鐵路運行的高速度、高密度以及高安全性的需求，我國開發(fā)了CTCS-3級的列車運行控制系統(tǒng)，來實現列車速度和運行間隔的控制，以保證鐵路運輸的安全和運營效率。CTCS-3級列控系統(tǒng)的最大特點是基于GSM-R的無線通信系統(tǒng)來實現地面設備和車載設備之間的信息交互。然而，當列車在高速運行而越過相鄰RBC邊界時會引起車載設備與相鄰RBC的通信切換，這涉及到了GSM-R無線消息傳輸以及局域網有線消息

2、的傳輸等復雜過程，是CTCS-3級列控系統(tǒng)研究中的重點和難點問題。
　　本文在深入了解基于模型的系統(tǒng)安全分析方法思想系統(tǒng)的基礎上，針對列控系統(tǒng)的RBC切換過程的分層特點以及消息交互的狀態(tài)流特點，采用Simulink與Stateflow相結合的方法，對RBC切換過程進行建模，并結合基于模型的系統(tǒng)安全分析方法步驟，擴展系統(tǒng)模型，加入失效模型，加入消息狀態(tài)跟蹤變量，最終實現對失效消息傳播路徑的跟蹤。驗證結果表明，所建模型很好地模擬了系統(tǒng)

3、的行為，基于模型的分析很好地滿足了系統(tǒng)安全分析需求。論文的主要工作如下:
　　(1)介紹傳統(tǒng)安全分析方法的步驟與概念，引入基于模型的系統(tǒng)安全分析方法思維體系，并詳細介紹該方法的步驟、發(fā)展以及成果。
　　(2)綜述CTCS-3級列控系統(tǒng)的組成，并著重介紹RBC切換場景的消息交互流程。針對系統(tǒng)的特點，選用Simulink與Stateflow相結合的方式對系統(tǒng)建模，并分析建模的可行性、框架與基本步驟方法。
　　(3)利用Si

4、mulink/Stateflow對RBC切換場景的消息交互過程進行建模，研究其實現的方式，清晰地模擬通信系統(tǒng)的消息交互流程，并對切換過程進行驗證。
　　(4)根據基于模型的系統(tǒng)安全分析方法思路，建立系統(tǒng)失效模型。對系統(tǒng)的失效模式進行識別與分析，針對分析出的失效模型進行建模，并擴展系統(tǒng)原來模型進行擴展，添加失效狀態(tài)標簽以及失效觸發(fā)條件。
　　(5)在系統(tǒng)模型與失效模型的基礎上，利用Simulink模塊對系統(tǒng)失效過程添加跟蹤信號