多分辨率建模在CTCS-3级列控系统车载设备仿真与测试中的应用

CTCS-3级列控系统与列车自动驾驶车载仿真测试平台实现CTCS-3级列控系统与列车自动驾驶车载仿真测试平台实现随着科技的不断发展，铁路运输系统也在迎来革新。

CTCS-3级列控系统和列车自动驾驶技术的引入，为铁路运输带来了巨大的变革。

本文将介绍CTCS-3级列控系统和列车自动驾驶车载仿真测试平台的实现。

CTCS-3级列控系统是一种基于计算机技术和通信技术的列车控制系统。

其主要目的是实现列车的自动控制和列车之间的自动通信。

CTCS-3级列控系统有助于提高列车运行的安全性、可靠性和效率，减少人为的运营错误和事故的发生。

为了验证CTCS-3级列控系统的可行性和有效性，需要进行一系列的测试。

而传统的测试方法往往需要投入大量的资源和高昂的成本。

因此，设计一个真实可靠的仿真测试平台变得尤为重要。

列车自动驾驶车载仿真测试平台是一个通过仿真技术来模拟和测试列车自动驾驶性能的平台。

它主要由硬件和软件组成。

硬件方面，车载设备是最核心的组成部分，包括各种传感器、计算设备和通信设备等。

软件方面，仿真平台必须具备一定的仿真算法和仿真模型，以便准确地模拟列车的运行环境和行为。

在CTCS-3级列控系统与列车自动驾驶车载仿真测试平台的实现过程中，需要解决以下几个关键问题：第一，对列车的运行环境进行精准的仿真。

列车的运行环境包括车站、信号灯、道岔等。

仿真平台必须能够模拟这些环境，并生成逼真的数据。

第二，设计合理的仿真模型。

仿真模型是仿真平台的核心，它决定了仿真结果的准确性。

通过研究列车的行为特征，可以建立起一套合理的仿真模型。

第三，确保仿真测试的精确性。

仿真平台必须准确地模拟列车的动力系统、制动系统和通信系统等，才能产生可靠的测试结果。

在实际应用中，CTCS-3级列控系统与列车自动驾驶车载仿真测试平台已经得到广泛地应用。

它可以帮助铁路公司和技术人员更好地理解和掌握列车的运行规律，发现和改进系统中的问题，提高列车运行的安全性和效率。

《CTCS-3级列控车载设备自动化仿真测试平台优化研究》篇一一、引言随着铁路运输系统的快速发展，列控车载设备作为保障列车安全、高效运行的关键组成部分，其性能的稳定性和可靠性显得尤为重要。

CTCS-3级列控系统作为我国铁路列控系统的重要一环，其车载设备的性能测试与优化工作显得尤为关键。

因此，本文针对CTCS-3级列控车载设备自动化仿真测试平台进行优化研究，以提高测试平台的效率与准确性，确保列车的安全、可靠运行。

二、当前仿真测试平台的问题分析现有的CTCS-3级列控车载设备自动化仿真测试平台虽然已具备一定的功能，但在实际运用中仍存在一些问题。

首先，测试平台的仿真精度和真实场景的还原度有待提高，这直接影响了测试结果的准确性。

其次，测试平台的操作复杂度较高，不利于快速、便捷地进行测试。

此外，测试平台的可扩展性和可维护性也需进一步优化。

三、仿真测试平台优化方案针对上述问题，本文提出以下优化方案：1. 提高仿真精度和真实场景还原度。

通过引入高精度仿真模型和算法，以及丰富的场景库，使仿真测试平台能够更真实地模拟列车运行环境和列控车载设备的运行状态。

同时，结合实际运营数据对仿真模型进行校准和优化，进一步提高仿真精度。

2. 简化操作流程。

通过优化测试平台的操作界面和流程，降低操作复杂度，使测试人员能够更快速、便捷地进行测试。

同时，开发友好的用户界面和交互式操作方式，提高测试平台的易用性。

3. 增强可扩展性和可维护性。

在架构设计上采用模块化、组件化的设计思想，使测试平台具备更好的可扩展性和可维护性。

同时，建立完善的文档和用户手册，为后续的维护和升级提供便利。

四、具体实施步骤1. 对现有仿真测试平台进行全面评估，找出存在的问题和不足。

2. 设计优化方案，明确优化目标和实施步骤。

3. 引入高精度仿真模型和算法，以及丰富的场景库，提高仿真精度和真实场景还原度。

4. 优化操作界面和流程，降低操作复杂度，提高易用性。

5. 采用模块化、组件化的设计思想，增强测试平台的可扩展性和可维护性。

2019年8月第55卷第8期August2019Vol.55No.8铁道通信信号RAILWAY SIGNALLING&COMMUNICATIONCTCS-3级列控系统虚拟仿真与网络安全测试平台的设计与实现刘军李洪赭李赛飞摘要：为了测试验证网络威胁对高速铁路CTCS-3级列控系统功能的影响，设计实现了高速铁路CTCS-3级列控系统虚拟仿真及网络安全测试平台。

该平台采用了软件定义网络、网络功能虚拟化和云计算等技术，并使用主流的网络安全威胁手段对高速铁路CTCS-3级列控仿真系统进行测试验证。

关键词：列控系统；软件定义网络；云计算；虚拟化技术；网络安全Abstract:In order to test and verify the effects of network threats on the CTCS Level-3train control system for high-speed railway,a high-speed railway signal control system and a virtual simulation and network security testing platform are designed and implemented.The SDN,NFV and cloud computing technologies are integrated in the designed platform.Meanwhile,the test platform also uses some popular network security threats to test CTCS Level-3train control sim­ulation system for high-speed railway.Key words:Train control system；SDN；Cloud computing；Virtualization technology;Network securityDOI：10.13879/j.issnl000-745&2019-08.19141目前，我国高速铁路建设的进程不断加快，CTCS-3级列控系统作为高速铁路控车的关键系统之一，其安全性直接影响着行车安全。

CTCS-3级列控系统等级转换场景形式化建模与验证专业品质权威编制人：______________审核人：______________审批人：______________编制单位：____________编制时间：____________序言下载提示：该文档是本团队精心编制而成，期望大家下载或复制使用后，能够解决实际问题。

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基于CPN的CTCS-3级列控车载设备的形式化建模与分析基于CPN的CTCS-3级列控车载设备的形式化建模与分析随着科技的不断发展，铁路行业也在迅速进步。

列控系统是保证铁路交通安全和高效运行的重要组成部分，它可以实现对列车的全程监控和控制。

CTCS（Chinese Train Control System）作为中国自主研发的列控技术，已经在国内大规模应用并取得了显著的成果。

在CTCS系统中，CTCS-3级列控车载设备是关键部件之一。

它负责接受来自地面控制中心的指令，控制列车运行、制动、加速等。

为了确保CTCS-3级列控车载设备的正确性和可靠性，形式化建模与分析成为必不可少的过程。

基于CPN（Colored Petri Nets）的形式化建模方法可以很好地描述和分析复杂的系统。

CPN是一种基于Petri网的扩展形式，通过给状态和迁移赋予颜色信息来扩展原有的Petri 网。

它提供了一种丰富的图形化表示能力，能够直观地描述系统的行为和结构。

在进行CTCS-3级列控车载设备的形式化建模时，首先需要对系统进行建模。

根据CTCS-3级列控车载设备的功能和特性，可以将其抽象为多个组件，如控制器、传感器、执行器等，然后使用CPN的符号和语法给每个组件建立模型。

接下来，需要定义各个组件之间的交互关系和通信方式，并使用CPN的连接和颜色机制来表示它们之间的状态转换和数据传递关系。

在分析CTCS-3级列控车载设备的形式化模型时，可以通过模拟和验证来验证系统的正确性和性能。

模拟可以模拟系统的行为，通过观察状态变化，判断系统是否按照设计要求进行。

验证可以使用CPN提供的模型检查功能，通过检查模型中是否存在死锁、冲突、不变性等错误，进一步确定系统的可靠性和安全性。

通过基于CPN的形式化建模与分析，可以发现CTCS-3级列控车载设备中的潜在问题和改进方案，使系统更加稳定和高效。

另外，形式化模型也有助于系统的维护和升级，可以快速定位和解决问题，减少人为错误。

CTCS-3级列控系统RBC控车场景建模与验证CTCS-3级列控系统RBC控车场景建模与验证CTCS-3级列控系统RBC控车场景建模与验证盛昭君,米根锁(兰州交通大学自动化与电气工程学院, 兰州730070) 摘要：应用统一建模语言UML与模型检验工具PHAVer(Polyhedral Hybrid Automaton verifier)相结合的方法,研究CTCS-3级列控系统RBC控车场景：列车注册与启动、行车许可、等级转换、列车注销的混成性。

首先通过UML支持的扩展机制,引入构造型(Stereotype)对UML进行面向混成性的扩展,建立RBC控车场景UML模型,实现对RBC控车场景混成性的描述。

然后依据UML到PHAVer的转换规则,将UML模型转换成PHAVer模型。

最后,依据CTCS-3级列控系统需求规范,总结RBC控车场景的功能需求,运用PHAVer进行验证,证明CTCS-3级列控系统需求规范的正确性。

关键词：CTCS-3级系统；RBC控车场景；UML；PHAVer RBC控车场景具有显著的混成性，CTCS-3级列控系统相关设备不仅要实时计算列车一些连续变量(如距离、速度、加速度等)的演化过程,还需考虑RBC控车场景中涉及到列车与驾驶员或者系统设备交互的离散事件,这两方面相互作用,共同影响系统的安全。

因此,采用有效方法对RBC控车场景的混成性进行研究,不仅能够为CTCS-3级列控系统研发提供参考,而且对保障列车的安全运行具有重要意义。

目前大多数文献仅从离散信息交互过程的角度分析列控系统,而没有考虑列车的连续动态过程。

文献[1]基于实时系统模型检验工具UPPAAL,从RBC与其他外部设备信息交互的角度,对RBC系统的控车流程进行了建模与分析。

文献[2-3]分别基于随机petri网和赋时着色petri网,将GSM-R故障模型和消息模型作为底层模型,对CTCS-3级RBC系统控车场景进行了建模与分析。

基于ROPES的CTCS-3级列控系统车载设备的建模徐乐英;穆建成;徐效宁;宋志丹【期刊名称】《中国铁道科学》【年(卷),期】2010(031)006【摘要】针对列控系统传统建模方法存在的缺点,在对CTCS-3级列控车载设备进行需求分析、系统分析和对象分析的基础上,引入嵌入式系统的快速面向对象开发过程(ROPES)的建模方法.利用该方法进行(CTCS-3级列控系统车载没备的体系架构设计,建立了系统的详细模型.利用Rhapsody工具,将模型转换成基于实时框架技术可执行的代码,自动生成测试案例,对模型进行验证.测试结果表明,该建模方法有效降低了软件设计的复杂度,缩短了车载设备软件的开发周期.【总页数】5页(P81-85)【作者】徐乐英;穆建成;徐效宁;宋志丹【作者单位】中国铁道科学研究院,通信信号研究所,北京,100081;铁道部,科学技术司,北京,100844;铁道部C3技术攻关组,北京,100844;中国铁道科学研究院,通信信号研究所,北京,100081;中国铁道科学研究院,通信信号研究所,北京,100081【正文语种】中文【中图分类】U284.482【相关文献】1.基于统一建模语言的CTCS-3级列控系统风险评估的研究 [J], 赵天时;孙超;黄银霞2.基于有色Petri网的CTCS-3级列控系统RBC切换的建模与形式化分析 [J], 张友兵;唐涛3.基于SimEvents/Stateflow的CTCS-3级列控系统车地无线通信子系统建模与分析 [J], 赵会兵;李毅;全宏宇4.基于多分辨率建模方法的CTCS-3级列控系统仿真技术 [J], 蔡伯根;刘大为;上官伟;李小琴;王剑;严细辉;王晶晶5.基于多分辨率建模的CTCS-3级列控系统仿真支撑技术 [J], 蔡伯根;上官伟;李小琴;王剑因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

自主化CTCS-3级列控系统新增场景建模及安全分析自主化CTCS-3级列控系统新增场景建模及安全分析引言：随着铁路交通的不断发展，列车运行的安全性和效率成为铁路管理部门亟需解决的问题。

CTCS-3级列控系统作为一种先进的列车自动控制系统，已经在中国铁路网络中得到广泛应用。

然而，随着技术的发展和列车运营环境的变化，对于CTCS-3级列控系统的功能需求也在不断增加。

本文将重点讨论自主化CTCS-3级列控系统新增场景的建模和安全分析，以提高列车运行的安全性和效率。

一、场景建模1.1 自主化CTCS-3级列控系统概述CTCS-3级列控系统是一种基于无线通信和自动化控制技术的列车运行控制系统。

它通过与列车上的设备和道岔系统进行实时通信，实现列车的自动控制、列车位置和速度的实时监测、列车牵引和制动的自动控制等功能。

1.2 新增场景需求随着高铁线路的不断建设，不同于传统的铁路线路，高铁线路普遍具有设计速度快、站点间距离短、线路曲线多等特点。

因此，为了提高列车运行的安全性和效率，CTCS-3级列控系统需要新增场景的建模。

1.3 场景建模方法在进行场景建模时，可以采用系统工程方法。

首先，收集高铁线路的相关数据，包括站点间距离、线路曲线半径、弯道衬砌长度等。

然后，根据这些数据，利用仿真软件对新增场景进行建模，并通过仿真实验验证模型的合理性和可行性。

二、安全分析2.1 安全分析的重要性安全是铁路交通的首要问题，因此，对于新增的场景进行安全分析至关重要。

通过对场景的安全分析，可以发现潜在的安全隐患，并采取相应的措施进行预防和改进，确保列车的安全运行。

2.2 安全分析方法在进行安全分析时，可以采用风险评估方法。

首先，对新增场景中可能产生的安全隐患进行识别，包括列车速度过快、路线曲线半径过小、列车间距不合理等。

然后，进行风险评估，根据潜在风险的严重程度和可能性进行评估和分类。

最后，根据评估结果，采取相应的措施进行风险的控制和管理。

基于多分辨率建模的CTCS-3级列控系统仿真支撑技术蔡伯根;上官伟;李小琴;王剑【摘要】列车运行控制系统是一个实时分布式的复杂系统,针对不同的应用目的和系统生命周期的不同阶段、不同的人员对列车、车载设备、地面设备、车-地信息交互过程等的侧重点和细节层次的不同,论述了基于多分辨率建模的仿真支撑技术及应用.系统论述了基于多分辨率的建模理论和方法、分布式仿真中聚合解聚问题和多分辨率模型并发运行时的解决方案,解决不同分辨率模型并发时的耦合一致性问题.设计基于HLA的分布式、交互式仿真体系结构,研究基于不同等级多分辨率的仿真支撑技术.【期刊名称】《北京交通大学学报》【年(卷),期】2010(034)002【总页数】6页(P5-10)【关键词】多分辨率建模;HLA;仿真支撑技术;分布交互式仿真;CTCS-3【作者】蔡伯根;上官伟;李小琴;王剑【作者单位】北京交通大学,轨道交通控制与安全国家重点实验室,北京,100044;北京交通大学,轨道交通控制与安全国家重点实验室,北京,100044;北京交通大学,轨道交通控制与安全国家重点实验室,北京,100044;北京交通大学,轨道交通控制与安全国家重点实验室,北京,100044【正文语种】中文【中图分类】U284.482多分辨率建模(Multi-Resolution Modeling,MRM)方法是20世纪90年代以来国际上建模与仿真领域的研究热点,是未来复杂系统分布式交互仿真的关键技术之一[1].多分辨率建模的概念是指:根据建模、仿真目的的不同,对复杂系统采用多精度、多层次的建模方法来描述系统的各个组成部分,这些多精度、多层次可以定义为系统建模中的多分辨率[2].多分辨率建模的研究在国际上已有20多年的历史了.20世纪90年代中期到现在,高层体系结构(High Level Architecture,HLA)和分布式交互仿真(Distributed Interactive Simulation,DIS)的结合是多分辨率建模的研究热点[3].Martin Adelantado等人在一个基于HLA的空地攻防仿真系统中使用了多分辨率建模技术,并讨论了多分辨率联邦中成员划分的方法和各种聚合解聚机制并提出将多分辨率建模功能集成到RTI中去[4].在应用研究方面,美国空军实验室的Gary Plotz和John Prince等则采用多分辨率建模技术实现了JMASS(Joint Modeling and Simulation System)和JWARS(Joint Warfare System)间互联[5].Taylor等人将基于兰彻斯特方程的作战分析仿真和基于实体的战术仿真结合起来[6].我国早在20世纪80年代就开始了多分辨率建模的研究,建立了不同分辨度的模型.刘宝宏等研究了基于HLA的多分辨率建模框架的设计与实现方法、基于离散事件系统规范(Discrete EVent System Specifications,DEVS)的多分辨率建模形式化描述规范、多分辨率模型联合仿真、多分辨率模型系中的一致性问题等,并指出在短时间内很难找出通用的多分辨率建模方法[7].目前的研究侧重在根据实际系统开发中的校核、验证和确认(Verification,Validation and Accreditation,VV&A)的需要,高分辨优选法的仿真模型的正确性是用低分辨优选法的解析仿真模型来检验的.列车运行控制系统是保障高速铁路行车安全、提高运输效率的核心,是高速铁路的“神经中枢”.参考欧洲列车控制系统ETCS,我国制定了中国列车运行控制系统(China Train Control System,CTCS)的技术规范.我国正在建设的300 km/h以上的客运专线及京沪高速铁路已确定采用以车载速度信号显示为主的高可靠、高安全的CTCS-3(China Train Control System-3)级列车运行控制系统作为统一技术平台[8].为了准确对系统进行仿真,必须采用分布交互仿真的相关理论和技术,结合具体仿真目的,将模型的多分辨率问题贯穿于列车运行控制系统建模仿真的全过程.由于需要用仿真来解决的问题越来越复杂,仿真规模日益扩大,复杂系统建模和仿真技术发展的必然趋势是根据不同的仿真需求,建立系统的不同分辨率模型并有机结合进行仿真研究.本文作者认为:列车运行控制系统仿真,作为复杂系统,应该将研究重点放在基于HLA的分布式仿真支撑环境中的多分辨率建模问题上.在此问题上,我们针对多分辨率建模的方法进行了初步的研究,解决了多分辨率建模的关键问题,构建了仿真支持环境,基于列车运行控制系统,实现了多分辨率建模.1 多分辨率建模及关键问题确定不同分辨率模型的分辨率等级是多分辨率建模方法研究中最重要的一个问题.CTCS-3级列控系统是个大型的复杂系统,总体上可以分为3个部分:地面设备、车载设备和车地通信.通过对系统的仿真体系结构、关键子部件的功能及信息流程的分析,采用集中模式、完全分布模式和部分分布模式的3种分辨率等级划分模式.从子部件着手,为高中低不同分辨率的等级提供信息,支持所建模型的可重用性和互操作性,实现多分辨率模型贯穿于CTCS-3建模仿真的全过程.针对CTCS-3级列车运行控制系统的特点,仿真目的的不同(如功能测试、互联互通测试、控制算法优化、安全评估、运营评估)和系统生命周期的不同阶段(列车运行控制系统的设计、综合测试、试验、验证)对列车运行控制仿真系统的要求,采用视点选择法、聚合解聚法和一体化层次等多分辨率建模法对CTCS-3级列车运行控制系统进行模型分析.1.1 多分辨率模型的聚合解聚问题在多分辨率建模中聚合解聚是一种常用方法.聚合是从高分辨率模型转换为低分辨率模型的过程.聚合的逆过程是解聚,是从低分辨率模型向高分辨率模型转换的过程.在模型设计中,聚合解聚时机的选择是要考虑的重要问题之一.在具体仿真应用的时候,模型分辨率的切换是需要用户设计实现.CTCS-3级列车运行控制系统最重要的就是车载和移动闭塞中心(Radio Block Center,RBC)之间的通信,其核心是行车许可的生成、制动曲线的绘制及列车的安全行驶.模型的建立是从不同的人员(如决策者、研究人员、设计人员)对线路的侧重点和细节层次的不同要求出发,从3个层次来讨论:列车安全行驶视图显示、人机界面(DMI)制动曲线绘制和RBC对列车位置校验.以两级分辨率为例,设定高分辨率模型和低分辨率模型分别为 MH、ML,低分辨率模型要比高分辨率模型包含的信息少很多.式(1～2)之间的仿真关系可以通过用高分辨率变量描述低分辨率变量来说明.写成矩阵的形式为式中:nL,nH分别指多分辨率实体模型的个数,满足nL≤nH;K为nL×nH高低分辨率实体模型之间的简化矩阵,kij表示实体模型的仿真简化比率.如果低分辨率实体XLi 由高分辨率实体XHj,XHk,XHl,…简化得到,那么在 K中,第 i行的元素中,kij,kik,kil,不为0,其值是实体模型的简化比率,该行中其他元素的值全为0.仿照多分辨率建模典型设计,对CTCS-3级列车运行控制系统3个层次的分辨率从低到高进行设计,分别为列车安全行驶视图显示、人机界面制动曲线绘制和RBC对列车位置校验.其中列车安全行驶视图显示部分是分辨率最低的是可视化部分.制动曲线绘制部分是车载安全计算机(Vital Computer,VC)通过RBC传输的行车许可(Movement Authority,MA)来计算、绘制并在DMI上显示制动曲线.在这个模型里的分辨率最高的是RBC对列车位置校验,它主要是对比VC从应答器里接收到的数据与联锁传过来的占用信息.图1是多分辨率模型的信息传递过程,可以明显地看到分辨率不同的3个层次,通过信息的传递又可以构成一个整体.图1 信息传递过程Fig.1 Information transfer process1.2 多分辨率模型并发运行时的耦合一致性CTCS-3级列车运行控制系统仿真需要针对不同部件进行多分辨率建模,考虑到系统的规模与复杂性,当不同分辨率的模型并发运行时,多分辨率模型的一致性维护工作变得更加突出.在本文研究中认为:当不同分辨率的模型并发运行时,在任意时刻一个分辨率下的模型只能维护一个同态属性.多分辨率建模相关属性包括多分辨率建模直接相关属性和间接相关属性.多分辨率直接相关属性是指存在于不同分辨率模型之间直接映像关系的属性,多分辨率建模间接相关属性是指虽然不存在直接映像关系,但受直接相关属性影响或会对直接相关属性产生影响的属性.需要维护其中的多分辨率直接相关属性,通过直接相关属性计算可以得到间接相关属性.图2是基于多分辨率建模的模型属性分类法.图2 基于多分辨率建模的模型属性分类方法Fig.2 Attribute classification Based on Multi-Resolution Modeling本文拟采用基于多分辨率模型属性的一致性维护算法如下:采用上述算法,再结合模型加锁、冲突检测等并发交互冲突的解决方法,多分辨率模型并发运行时的耦合一致性问题就能被较好地解决.2 仿真支撑环境的构建2.1 支持多分辨率建模的仿真支撑技术多分辨率建模的实现依赖仿真支撑环境的建立,在分析不同级别分辨率模型等级的基础上,对高层体系结构(HLA)的多分辨率仿真支撑技术,运行时间基础设施软件RTI(Run-Time Infrastructure)构建仿真支撑环境,研究不同等级分辨率模型的联邦成员隶属关系、仿真支撑数据管理及信息交互关系.以列车运行控制系统仿真支撑环境的构建为例,对CTCS-3级列控系统中不同的子系统及其部件的构成做深入分析.分析各子系统与仿真支撑环境间的信息交互,仿真支撑环境下的系统多分辨率建模;运行时间基础设施软件RTI的工作模式,如图3所示.图3 联邦成员RTI工作模式Fig.3 Working model of RTI of federal members 支持多分辨率建模的仿真支撑技术,需要在RTI的基础上,利用RTI提供的服务来实现多分辨率建模框架,如图4所示,设计用于多分辨率建模的标准联邦对象模型(Federation Object Model,FOM)文件MRMR-FOM(Multi-Resolution Modeling Reference FOM),与MRM 相关的交互、结构和枚举变量被FOM定义.MRMR-FOM具有足够的灵活性和应用无关性,可以集成到任何支持多分辨率建模的联邦中去.基于HLA实现MRMR-FOM中所有的交互收发和数据处理工作,用户只需实现某些与具体模型相关的标准虚函数,与特定模型相关的多分辨率处理工作通过调用这些函数来完成.2.2 仿真支撑环境的选择运行支撑平台RTI(Run Time Infrastructure)是按HLA接口规范实现的.美国DMSO、MAK公司等都已开发出相应的 RTI软件.瑞典Pitch公司基于Java平台,开发出pRTI及相关工具包.国内第1个遵循IEEE1516标准的RTI软件是StarLink. 典型RTI软件采用的是功能分布式体系结构,H版StarLink采用“层次式体系结构”.功能分布式RTI包含一个中心 RTI部件 CRC(Central RTI Component),每个成员包含一个本地RTI部件LRC(Local RTI Component),CRC和LRC构成一个逻辑上的RTI服务器.在StarLink-H的层次式体系结构中,每个局部 RTI服务器LRTI(Local RTI)负责管理多个本地成员间的信息交互;而相关LRTI可协调解决不同LRTI成员间的信息交互.能够兼容功能分布式体系结构的RTI软件是基于层次式体系结构的StarLink-H具有的一个十分重要的特点.总之,基于内部互操作协议的层次式RTI StarLink-H是支持大规模分布式交互仿真的优选方案[9].从低分辨率模型上看,可以将列车控制系统车载、RBC、列控中心等看作成员考虑信息交互;从高分辨率模型上看,车载里的各个单元,包括轨道电路信息接收单元、人机界面、列车接口单元等,可以分别作为一个成员参加联邦,进行信息交互.2.3 仿真环境中联邦成员划分成员划分有集中式、完全分布式和部分分布式3种,如图5所示.显而易见,集中式就是在同一个成员中实现低分辨率对象和相应的高分辨对象;完全分布式就是低分辨率的对象在一个成员中,高分辨率的对象在一个不同的成员中实现;部分分布式就是实现低分辨率的对象在一个成员中,与之对应的所有高分辨率的对象在另一个成员中点.图5 成员的划分Fig.5 Divisions of members本文对列车运行控制系统仿真成员划分方式选择完全分布式.随着成员的增加,成员的划分可以过渡到部分分布式,有效减少成员的数目.2.4 联邦仿真的实现为查看仿真的效果更直接、更方便,考虑到模型的成员不多,可先将这些成员放入一个联邦中,在一台机器上实现仿真,其联邦仿真结构如图6所示.图6 联邦仿真结构图Fig.6 Structure of federated simulation联邦执行都是由RTI来管理的,根据成员的请求,可以完成RTI对联邦成员的加入、退出及对象实例的注册、删除等操作.上面提及成员的加入、退出和成员属性的更新等,都体现在成员的程序设计中,并且程序结构都是通用的.3 基于多分辨率建模的仿真实现基于多分辨率建模思想与仿真支撑环境的构建方案,设计仿真系统的联邦成员关系,每一个成员可以连接RTI、手动退出联邦等操作.为每个成员建立一个交互类,使各联邦成员之间的通信和互相联系更加方便,如图7所示.建立多个仿真联邦成员,列车按照制动曲线行驶的安全行驶的实现,如图8所示.图7 RTI连接Fig.7 Connection of RTI图8 列车安全行驶视图显示Fig.8 Dispaly the safe driving of the train4 结语系统研究了多分辨率建模的基本理论与关键问题的解决方案,在对列车运行控制系统的工作原理、系统功能深入理解的基础上,结合基于多分辨率建模得到仿真支撑技术,多分辨率建模针对不同的人员(如决策者、研究人员、设计人员)对线路的侧重点和细节层次的要求不同出发,对系统的子部件进行分层描述.可见,在大型应用仿真系统的建立过程中,多分辨率建模可以简化人们对系统的理解,也可以为工作人员对系统的研究带来很大的帮助.开展多分辨率建模研究对于提高仿真的可用性、可重用性和互操作性具有重要意义.本文所做工作的准确与否决定着系统仿真的可信度和延续性,因此,在系统建模和仿真工程中,系统的多分辨率建模分析具有极为重要的意义.参考文献:[1]刘宝宏,黄柯棣.多分辨率建模的研究现状与发展[J].系统仿真学报,2004,16(6):1150-1154.LIU Baohong,HUANG Kedi.Multi-Resolution Modeling:Present Status and Trends[J].Journal of SystemSimulation,2004,16(6):1150-1154.(in Chinese)[2]杨立功.多分辨率建模方法及其在分布交互仿真中的应用[J].计算机工程与应用,2002(4):37-39.YANG Ligong.Multiple Resolution Modeling and Its Applications in Distributed Interactive Simulation[J].Computer Engineering and Applications,2002(4):37-39.(in Chinese)[3]Adelantado M,Bonnet S,Siron P.Multi-Resolution Modeling and Simulation with the High Level Architecture[C]∥Proceedings ESS'2000,12th European Simulation Symplsium,2000.[4]Page E H,Nicol D M,Balci O,et al.Strategic Directions in Simulation Research[C]∥Proceedings of 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基于多分辨率建模方法的CTCS-3级列控系统仿真技术蔡伯根;刘大为;上官伟;李小琴;王剑;严细辉;王晶晶【期刊名称】《中国铁道科学》【年(卷),期】2010(031)004【摘要】基于多分辨率建模和高层体系结构,对CTCS-3级列控系统进行仿真研究.根据CTCS-3级列控系统的结构,选择无线闭塞中心(RBC)、列控中心(TCC)、应答器信息传输模块和车载安全计算机4个关键模块组成控车模型.采用多分辨率建模方法,根据信息交互细节层次的不同,将控车模型中的不同模块划分为低、中、高3种分辨率模块.应用HLA仿真技术,构建控车模型中联邦对象模型和成员之间的属性公布与订购关系,应用RTI软件实现控车模型的仿真过程.实现了如下仿真场景:控车模型联邦与RTI软件的连接与退出;不同分辨率情况下的RBC与TCC信息交互生成行车许可;车载安全计算机绘制计算目标距离曲线;列下行驶视图显示.仿真结果验征了多分辨率建模方法在CTCS-3级列控系统仿真中的可行性.【总页数】7页(P105-111)【作者】蔡伯根;刘大为;上官伟;李小琴;王剑;严细辉;王晶晶【作者单位】北京交通大学电子信息工程学院,北京,100044;铁道部科学技术司,北京,100844;铁道部C3技术攻关组,北京,100844;北京交通大学电子信息工程学院,北京,100044;北京交通大学电子信息工程学院,北京,100044;北京交通大学电子信息工程学院,北京,100044;北京交通大学电子信息工程学院,北京,100044;北京交通大学电子信息工程学院,北京,100044【正文语种】中文【中图分类】U284.482【相关文献】1.基于模型的CTCS-3级列控系统测试案例自动生成方法 [J], 吕继东;朱晓琳;李开成;唐涛;王海峰2.基于CRCCTst的CTCS-3级列控系统测试方法研究 [J], 陈黎洁;卢利勇;孙超;贺红阳3.基于控制关系模型的CTCS-3级列控系统功能安全分析方法 [J], 刘金涛;唐涛;赵林;刘磊4.基于因果图法的CTCS-3级列控系统测试案例完备性验证方法 [J], 穆建成;辛未;马连川;曹源5.基于多分辨率建模的CTCS-3级列控系统仿真支撑技术 [J], 蔡伯根;上官伟;李小琴;王剑因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。