[发明专利]基于Petri网的高速铁路列车行车许可传输分析系统及应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种高速铁路列车行车许可的分析系统，尤其涉及一种基于Petri网的高速铁路列车行车许可传输分析系统。

背景技术

目前，我国高速铁路处于高速发展时期，与此同时，高速铁路对可靠性和安全性有了更高的要求。为了确保高速铁路运行的可靠性，我国在借鉴欧洲的列车控制系统ETCS-2的前提下，自主开发了基于GSM-R(GSM for Railway)的CTCS-3(China Train Control System-3，中国列车控制系统-3)列车控制系统。在整个CTCS-3系统中，最核心的部分是无线闭塞中心(Radio Block Center，RBC)的运作。RBC作为一个非常复杂的安全计算机系统，对于系统的安全性和可靠性有着极高的要求，而列车行车许可(Movement Authority，MA)管理是RBC的核心功能。RBC通过计算，并向列车车载设备发送行车许可，从而控制列车的运行区间，进而保证列车安全运行。

列车MA的传输的成功将对列车的行车区间进行扩展，直接决定了列车行进的过程。针对整个MA传输的描述和分析将对MA的传输过程有着更深刻的了解，并且能够通过数据的采集，分析GSM-R中不同的指标对MA传输过程中的影响，从而对列车MA出现错误进行预警，同时也将对列车调度系统提供决策支撑，具有非常重要的意义。

现有针对MA分析方法集中在MA的计算方法与过程，而没有考虑到MA发送通信过程，从而导致MA的分析无法准确体现实际过程。同时，如何采用一种合理的方法对MA传输过程进行描述是一个突出的难题。

经对现有文献检索发现，狄鹏在他的硕士论文《基于安全状态机的RBC系统行车许可模块的建模与验证》中提到使用安全状态机来对MA进行建模。他对MA的计算过程进行了分析，并利用安全状态机建立了模型。但是该论文没有考虑MA的传输过程的具体实现，以及传输过程中可能遭遇的问题。

陈永在《计算机工程与设计》(期刊)上发表的《基于GSM-R铁路无线通信系统的越区切换分析研究》中，利用Petri网对GSM-R通信中小区切换的过程进行了描述分析。但是该论文并没有结合MA的实现过程来进行分析，同时也没有考虑到实时的数据采集和分析。

Armin Zimmermann、Gunter Hommel在The Journal of Systems and Software上发表的“Towards modeling and evaluation of ETCS real-time communication andoperation(ETCS实时通信和操作的建模和评价)”一文中，利用Petri网对传输失误模型进行了建模，但是同样是没有利用实时数据进行描述分析。

Petri网以研究模型系统的组织结构和动态行为为目标，它着眼于系统中可能发生的各种状态变化以及变化之间的关系。Petri网是一种适用于多种系统的图形化、数学化建模工具，为描述和研究具有并发、异步、分布式和随机性等特征的复杂系统提供了强有力的手段。作为一种图形化工具，可以把Petri网看作与数据流图和网络相似通信辅助方法；作为一种数学工具，它可以用来建立状态方程、代数方程和其他描述系统行为的数学模型系统。

本发明使用Petri网来分析整个MA传输过程，并且加入了实时监测数据，从而能够应用MA传输过程的分析系统对MA的传输进行监测应用和分析。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种基于Petri网的高速铁路列车行车许可传输分析系统技术，针对高速铁路列车MA传输过程利用Petri网进行分析，结合实时采集数据实现MA传输过程分析系统的构建和应用，并着重考虑越区切换中切换触发概率和越区切换成功率等指标。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于Petri网的高速铁路列车行车许可传输分析系统，其特征在于，包括现场监测子系统、控制子系统和数据库子系统；所述现场监测子系统通过在基站收发信机设置的采集模块以及Abis接口记录越区切换的信息；所述数据库子系统通过在无线闭塞中心设置的对比缓冲器采集行车许可的信息；现场监测子系统通过通信网络与控制子系统连接以传输现场数据，所述现场数据包括所述行车许可的信息和所述越区切换的信息；所述控制子系统通过有线通信网络与所述数据库子系统连接以传输数据分析信息；所述行车许可传输分析系统进一步地包括步骤：构建所述行车许可的传输过程的Petri网，所述现场检测子系统采集所述现场数据，所述数据库子系统利用所述Petri网对所述行车许可进行数据分析。