CN103745048A - Cbtc联锁系统进路状态建模方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种CBTC联锁系统进路状态建模方法，涉及列车运行控制技术领域。该方法包括步骤：S1、依据CBTC联锁系统进路控制的制约关系制定进路状态，并依据所述进路状态建立进路状态转移图；S2、依据CBTC联锁系统进路控制的行为对所述进路状态转移图进行抽象，得到进路状态转移模型；S3、依据数据流图建模方法对所述进路状态转移模型中的状态进行逻辑和时序运算，驱动不同状态之间的转换，进而得到CBTC联锁系统进路状态模型。本发明将SCADE中数据流图和状态机这两种建模方法有效的地融合在一起，实现两种模型间的相互嵌套和无缝衔接，进而能够精确、完整的描述CBTC联锁系统的进路状态。

Description

CBTC联锁系统进路状态建模方法

技术领域

本发明涉及列车运行控制技术领域，具体涉及一种CBTC联锁系统进路状态建模方法。

背景技术

随着国民经济发展，我国大城市的客运量迅速膨胀，交通拥挤、阻塞和混乱的现象日益严重。发展城市轨道交通是缓解交通拥堵的有效手段。而基于通信的列车运行控制CBTC（Communication Based TrainControl）系统以其安全、正点、大容量、高效率等诸多优点被公认为是城市轨道交通最佳解决方案。计算机联锁是CBTC系统中的基础安全设备。当CBTC系统正常工作时，列车按照移动闭塞方式运行，联锁系统为列车提供连续级列车进路；当某车载设备的无线通信设备出现故障时，联锁系统为列车提供点式级别进路，并通过点式通信设备向列车发送点式移动授权；当某列车的车载设备完全故障时，联锁系统为列车提供联锁级别进路，司机可依照地面信号机的显示，控制列车运行；当轨旁设备出现故障，联锁级别的进路无法正常开放时，联锁系统提供引导级别的列车进路，支持限制级别下的低速行车。无论系统处于哪种工作模式下，联锁子系统都发挥着特有的基础安全防护作用，最大限度地提高行车安全和效率。联锁系统是CBTC中典型的具有SIL4等级要求的高安全系统。

现有技术中通常采用SCADE（Safety-Critical ApplicationDevelopment Environment）中的数据流图建模方法或安全状态机建模方法对CBTC联锁系统进行建模，数据流图建模方法适合于连续系统的建模，而安全状态机建模方法适合于离散系统的建模。

然而，在CBTC联锁系统的建模过程中，单独采用数据流图建模方法或者安全状态机建模方法都无法精确、完整描述CBTC联锁系统的进路状态。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种CBTC联锁系统中进路状态建模方法，能够精确、完整的描述CBTC联锁系统的进路状态。

（二）技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种CBTC联锁系统进路状态建模方法，包括：

S1、依据CBTC联锁系统进路控制的制约关系制定进路状态，并依据所述进路状态建立进路状态转移图；

S2、依据CBTC联锁系统进路控制的行为对所述进路状态转移图进行抽象处理，得到进路状态转移模型；

S3、依据数据流图建模方法对所述进路状态转移模型中的状态进行逻辑和时序运算，驱动不同状态之间的转换，进而得到CBTC联锁系统进路状态模型。

优选的，步骤S1中所述进路状态包括进路空闲、进路排选、进路锁闭、信号开放和自动解锁。

优选的，步骤S2中依据CBTC联锁系统进路控制的行为对所述进路状态转移图抽象为一个四元组，所述四元组为<状态类型，状态转换条件，本状态动作，下一状态>；其中，所述状态类型为状态转移的属性；所述状态转换条件为状态转移的触发条件；所述本状态动作为当前状态下执行的动作；所述下一状态为状态跃迁的下一个状态。

优选的，步骤S3中对所述进路状态转移模型中的状态进行逻辑和时序运算，驱动不同状态之间的转换的过程为：

S31、预定义进路初始状态为空闲状态；

S32、在进路状态为所述空闲状态时，若选排转换条件通过，进路状态转换为进路选排状态；相反，进路状态保持为空闲状态；

S33、在所述进路选排状态，若锁闭转换条件通过，进路状态转换为进路锁闭状态；相反，进路状态转换为空闲状态；

S34、在所述进路锁闭状态，若信号开放转换条件通过，进路状态转换为信号开放状态；相反，进路状态保持为进路锁闭状态；

S35、在所述信号开放状态，若列车驶入，进路状态转换为自动解锁状态；若列车未驶入且信号开放状态保持条件满足，进路状态保持为信号开放状态；若信号开放状态保持条件不满足，进路状态转换为进路锁闭状态；

S36、在所述自动解锁状态，满足自动解锁条件的进路区段自动解锁，若进路内所有区段都已经解锁，进路状态转换为空闲状态。

（三）有益效果

本发明提供了一种CBTC联锁系统进路状态建模方法，通过对CBTC系统中联锁子系统架构、接口以及功能需求进行分析的基础上，将SCADE中数据流图和状态机这两种建模方法有效的地融合在一起，实现两种模型间的相互嵌套和无缝衔接，进而能够精确、完整的描述CBTC联锁系统的进路状态。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的CBTC联锁系统进路状态建模方法的流程示意图；

图2为本发明实施例的状态转移示意图；

图3为本发明实施例的CBTC联锁系统进路状态模型。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

如图1所示，本发明实施例提供了一种CBTC联锁系统进路状态建模方法，包括：

S1、依据CBTC联锁系统进路控制的制约关系制定进路状态，并依据所述进路状态建立进路状态转移图；

S2、依据CBTC联锁系统进路控制的行为对所述进路状态转移图进行抽象处理，得到进路状态转移模型；

S3、依据数据流图建模方法对所述进路状态转移模型中的状态进行逻辑和时序运算，驱动不同状态之间的转换，进而得到CBTC联锁系统进路状态模型。

本实施例通过对CBTC系统中联锁子系统架构、接口以及功能需求进行分析的基础上，将SCADE中数据流图和状态机这两种建模方法有效的地融合在一起，实现两种模型间的相互嵌套和无缝衔接，进而能够精确、完整的描述CBTC联锁系统的进路状态。

下面对本发明实施例进行详细的说明：

如图2所示，优选的，步骤S1中所述进路状态包括进路空闲、进路排选、进路锁闭、信号开放和自动解锁。这些状态覆盖了进路的所有可能状态，且不重叠，进路在任何时刻只可能处于其中的一种状态，据此可建立进路状态转移图，并基于此状态转移图来实现联锁进路控制的程序。

优选的，步骤S2中依据CBTC联锁系统进路控制的行为对所述进路状态转移图抽象为一个四元组，所述四元组为<状态类型，状态转换条件，本状态动作，下一状态>，

其中：

状态类型定义了状态转移的属性，分为强转移和弱转移两种类型；

状态转换条件为状态转移的触发条件，通常为一个布尔表达式；

本状态动作为系统在当前状态下执行的动作；

下一状态为状态跃迁的下一个状态。

进路状态转移模型中的状态分别为进路空闲、进路排选、进路锁闭、信号开放以及自动解锁等五种不同的状态。状态之间的转换依靠触发条件，在指定进路空闲状态为初始状态后，采用数据流图的建模方法为每个状态设计逻辑运算，仅当本状态处于活动状态时才执行逻辑运算，运算结果将驱动不同状态的转移。

具体的，步骤S3中对所述进路状态转移模型中的状态进行逻辑和时序运算，驱动不同状态之间的转换的过程为：

S31、预定义进路初始状态为空闲状态；

S32、在进路状态为所述空闲状态时，若选排转换条件通过，进路状态转换为进路选排状态；相反，进路状态保持为空闲状态；

S33、在所述进路选排状态，若锁闭转换条件通过，进路状态转换为进路锁闭状态；相反，进路状态转换为空闲状态；

S34、在所述进路锁闭状态，若信号开放转换条件通过，进路状态转换为信号开放状态；相反，进路状态保持为进路锁闭状态；

S35、在所述信号开放状态，若列车驶入，进路状态转换为自动解锁状态；若列车未驶入且信号开放状态保持条件满足，进路状态保持为信号开放状态；若信号开放状态保持条件不满足，进路状态转换为进路锁闭状态；

S36、在所述自动解锁状态，满足自动解锁条件的进路区段自动解锁，若进路内所有区段都已经解锁，进路状态转换为空闲状态。

其中，

选排转换条件为：进路内各区段空闲、有关道岔位置正确、道岔未锁闭和敌对进路未建立等条件满足时；

锁闭转换条件为：进路内各区段空闲、有关道岔位置正确和敌对进路未建立等条件满足时；

信号开放转换条件为：进路内各区段空闲、有关道岔位置正确、敌对进路未建立、安全门已关闭和紧急停车未实施等条件满足时；

信号开放状态保持条件为：进路内各区段空闲、有关道岔位置正确、敌对进路未建立、安全门已关闭和紧急停车未实施等条件满足时；

状态的输入参数为区段、道岔、安全门、紧急停车按钮等轨旁设备的状态，将所有的设备状态按照与逻辑处理得到不同的结果，并将关系的结果作为条件输出。

如图3所示，为本发明实施例的CBTC联锁系统进路状态模型。

综上，本发明实施例利用SCADE中数据流图建模方法为每个状态实现逻辑和时序上的运算关系，并实现不同状态之间的转换。每一个模型节点都是预先定义好模型输入变量与输出变量，建模工作则是通过组合各种操作符将输入变量与输出变量按照需求关联起来，建模过程中没有全局变量的概念，这种操作方式有利于模型的细化及公共模型的提取，利于整个程序的结构化。本发明实施例实现了两种模型间的相互嵌套和无缝衔接，进而能够精确、完整的描述CBTC联锁系统的进路状态。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (4)

1.一种CBTC联锁系统进路状态建模方法，其特征在于，包括：

S1、依据CBTC联锁系统进路控制的制约关系制定进路状态，并依据所述进路状态建立进路状态转移图；

S2、依据CBTC联锁系统进路控制的行为对所述进路状态转移图进行抽象处理，得到进路状态转移模型；

S3、依据数据流图建模方法对所述进路状态转移模型中的状态进行逻辑和时序运算，驱动不同状态之间的转换，进而得到CBTC联锁系统进路状态模型。

2.如权利要求1所述的建模方法，其特征在于，步骤S1中所述进路状态包括进路空闲、进路排选、进路锁闭、信号开放和自动解锁。

3.如权利要求2所述的建模方法，其特征在于，步骤S2中依据CBTC联锁系统进路控制的行为对所述进路状态转移图抽象为一个四元组，所述四元组为<状态类型，状态转换条件，本状态动作，下一状态>，其中，所述状态类型为状态转移的属性；所述状态转换条件为状态转移的触发条件；所述本状态动作为当前状态下执行的动作；所述下一状态为状态跃迁的下一个状态。

4.如权利要求3所述的建模方法，其特征在于，步骤S3中对所述进路状态转移模型中的状态进行逻辑和时序运算，驱动不同状态之间的转换的过程为：

S31、预定义进路初始状态为空闲状态；

S32、在进路状态为所述空闲状态时，若选排转换条件通过，进路状态转换为进路选排状态；相反，进路状态保持为空闲状态；

S33、在所述进路选排状态，若锁闭转换条件通过，进路状态转换为进路锁闭状态；相反，进路状态转换为空闲状态；

S34、在所述进路锁闭状态，若信号开放转换条件通过，进路状态转换为信号开放状态；相反，进路状态保持为进路锁闭状态；

S35、在所述信号开放状态，若列车驶入，进路状态转换为自动解锁状态；若列车未驶入且信号开放状态保持条件满足，进路状态保持为信号开放状态；若信号开放状态保持条件不满足，进路状态转换为进路锁闭状态；

S36、在所述自动解锁状态，满足自动解锁条件的进路区段自动解锁，若进路内所有区段都已经解锁，进路状态转换为空闲状态。

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