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基于MDA的区域控制中心系统建模研究

基于MDA的区域控制中心系统建模研究

作者：姜庆阳中国铁道科学研究院

学位级别：硕士

基于通信的列车控制(Communications-Based Train Control, CBTC)系统是一种自动列车控制系统,它通过在不同控制系统之间的数据通信来确保列车运行的安全,是城市轨道交通列车运行控制系统的发展趋势。区域控制中心作为CBTC系统的核心地... 详细信息

基于通信的列车控制(Communications-Based Train Control, CBTC)系统是一种自动列车控制系统,它通过在不同控制系统之间的数据通信来确保列车运行的安全,是城市轨道交通列车运行控制系统的发展趋势。区域控制中心作为CBTC系统的核心地面设备,在保证列车运行间隔,确保列车安全运行方面具有重要作用,直接关系着乘客的生命财产安全,是一个典型的安全相关系统。安全相关系统对系统的完整性和安全性要求很高,这需要对系统的分析方法和设计方法进行针对性的研究,本文介绍了面向对象分析技术的特点和基于模型驱动架构开发的设计方法,对基于模型驱动架构开发的基本概念、开发方法、软件生命周期、开发优点做了详细介绍。对系统需求的详细分析是建立起可靠系统的前提,论文通过介绍CBTC系统的基本结构和行车闭塞方式,确认了ZC系统在CBTC系统中的作用和地位,然后分析了ZC系统的安全性需求、功能性需求和可靠性可维护性需要,为ZC系统模型建立打下基础。模型的建立是基于模型驱动开发的核心工作之一,在模型驱动开发过程中,模型质量的高低决定最后生成系统的质量,本文按照自顶向下的设计思路,采用面向对象的分析技术,结合形式化的建模方法,建立了ZC系统模型,并针对ZC系统的列车管理、MA计算、ZC系统移交等核心功能进行了建模研究。采用形式化的建模方法,有效排除了系统设计过程中可能出现的矛盾性、二义性和含糊性等,在系统设计阶段提高了系统模型的完整性,确保ZC系统能够满足功能性需求和安全性需求。论文最后利用Rhapsody建模软件提供的模型测试验证工具,对ZC系统模型进行验证,证明系统模型设计合理、正确。在ZC系统研究过程中采用基于MDA建模方式可在开发设计阶段及早发现设计缺陷并进行更正,降低系统开发维护成本,提高系统的完整性和安全性。

关键词： CBTC 区域控制中心 MDA UML

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基于OFDM的飞行器总线测温系统设计

基于OFDM的飞行器总线测温系统设计

作者：姜庆阳南京理工大学

学位级别：硕士

近年来,我国飞行器领域发展迅速,飞行器内部参数的测试直接影响了飞行器的正常运行和模型分析。其中,对飞行器内部各舱室温度的测量结果是一个重要参数,工作人员需要实时监测飞行器各部位工作温度,以确定飞行器工作状态。针对较为复杂... 详细信息

近年来,我国飞行器领域发展迅速,飞行器内部参数的测试直接影响了飞行器的正常运行和模型分析。其中,对飞行器内部各舱室温度的测量结果是一个重要参数,工作人员需要实时监测飞行器各部位工作温度,以确定飞行器工作状态。针对较为复杂的飞行环境,本文设计了一种基于OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing,正交频分复用技术）的总线测温系统。OFDM技术在飞行器无线通信领域已有了较为广泛的应用,该方式具有抗多径能力强、频谱利用率高、抗干扰能力强等优点。利用编码、保护间隔和加窗等方法,对输入信号进行变换,提高了在信道传输中的抗干扰能力,使用QAM调制、快速傅里叶变换等运算方法提高其频谱利用率和简化运算过程,使用添加导频等辅助符号确定其同步算法,从而实现远距离的通信过程。本文使用FPGA平台对OFDM模块进行搭建,设计了信号的发射端和接收端,主要包括编码、交织、QAM调制、FFT/IFFT、循环前缀等模块的设计与仿真,实现信号的传输。本文采用二总线进行控制和通信,与其他现场总线相比,二总线系统实现信号线与供电线共有,具有抗干扰能力强、无极性接入、成本低、通信距离远、布线拓扑灵活等特点,可适用于飞行器内部较为复杂的布局环境,作为控制和数据传输的媒介。二总线测温系统主要包括主控监测系统、主站测试模块、从站测温模块。硬件部分以STM32为控制核心进行采集电路的设计,以PB620与PB331芯片完成调制解调模块的设计,结合飞行器舱室特殊的工作环境,进行了相应的机械结构设计。在硬件设计的基础上,本文对系统软件部分进行合理设计,针对数据传输中可能出现混乱的情况,完成了下位机的节点地址编码设计;针对串行传输速率限制的情况,应用了OFDM的调制解调技术;为了完成对于舱室温度的测量目的,设计了温度采集的程序;上位机部分基于Lab VIEW开发平台完成了对测得的数据进行显示、存储、警告等功能的实现。为了验证所设计的基于OFDM的总线测温系统的可行性,进行实验系统的搭建,在多种温度环境下进行测量数据,通过对结果的误差分析,检验方法的可靠性。同时进行数据仿真,将信号调制在不同频率的载波,通过并行传输,利用差分相干解调法解调得到原始信号,经仿真结果显示,该系统可有效应对信道的信号干扰,提高传输速度,验证了系统的稳定性和可行性。

关键词：二总线 OFDM 测温嵌入式飞行器

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CBTC移动授权分配研究

中国铁路 2010年第4期 76-78页

作者：姜庆阳卢佩玲刘剑中国铁道科学研究院硕士研究生北京100081 中国铁道科学研究院通信信号研究所联锁室研究员北京100081

基于通信的列车控制系统(CBTC)已成为我国城市轨道交通信号系统的发展趋势。该系统的核心功能是为列车分配移动授权,实现列车安全分隔。其基本结构由列车自动监控、列车车载系统、区域控制中心、计算机联锁和数据传输系统5个子系统组成... 详细信息

基于通信的列车控制系统(CBTC)已成为我国城市轨道交通信号系统的发展趋势。该系统的核心功能是为列车分配移动授权,实现列车安全分隔。其基本结构由列车自动监控、列车车载系统、区域控制中心、计算机联锁和数据传输系统5个子系统组成。通过研究移动授权的含义及其分配过程,提出一套可行的移动授权分配的解决方案,为我国自主研发CBTC系统提供一种新的思路。

关键词：基于通信的列车控制系统 CBTC 区域控制中心移动授权分配

城市轨道交通区域控制中心系统预见性维护的研究

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铁道运输与经济 2017年第4期39卷 79-83,100页

作者：姜庆阳黄康唐凯林尹欢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北京市华铁信息技术开发总公司北京100081

基于通信的列车控制系统可以有效提升城市轨道交通的列车运营效率,现已成为城市轨道交通的发展趋势。区域控制中心系统作为基于通信的列车控制系统的安全苛求子系统,对保障列车运行安全,提高运营效率有着十分重要的作用。在阐述区域控... 详细信息

基于通信的列车控制系统可以有效提升城市轨道交通的列车运营效率,现已成为城市轨道交通的发展趋势。区域控制中心系统作为基于通信的列车控制系统的安全苛求子系统,对保障列车运行安全,提高运营效率有着十分重要的作用。在阐述区域控制中心系统改正性维护的功能及存在问题的基础上,从车站维护终端的实现、中心维护服务器的实现?2?个方面提出区域控制中心系统预见性维护实现方法,并探讨预见性维护的基本流程,最后将其应用于城市轨道交通的信号系统工程中,运营效果良好。

关键词：城市轨道交通基于通信的列车控制系统区域控制中心预见性维护

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城市轨道交通CBTC系统精简化研究

现代城市轨道交通 2020年第10期 53-56页

作者：姜庆阳中国铁道科学研究院集团有限公司通信信号研究所北京100081

分析既有城市轨道交通CBTC系统存在的若干问题,提出包括联锁设备的全电子化、后备系统简化、联锁与区域控制器一体化等系统精简化方案,可以减少设备数量,优化系统设计,简化系统应用和维护,从而降低全生命周期的成本,提升CBTC系统的效率。

关键词：城市轨道交通 CBTC系统精简化全电子联锁联锁ZC一体化

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VOBC及地面环境仿真系统研究

中国铁路 2011年第9期 51-53,72页

作者：鲁剑锋肖宝弟姜庆阳刘晓斌中国铁道科学研究院硕士研究生北京100081 中国铁道科学研究院通信信号研究所研究员北京100081

ZC系统是CBTC系统的核心单元之一,主要完成轨旁列车自动防护系统(ATP)功能。地面设备通过DCS与VOBC交互信息,共同完成列车控制功能。在ZC系统开发及集成测试初期,搭建真实环境配合测试不仅成本高昂,而且非常耗时。通过对VOBC及地面环境... 详细信息

ZC系统是CBTC系统的核心单元之一,主要完成轨旁列车自动防护系统(ATP)功能。地面设备通过DCS与VOBC交互信息,共同完成列车控制功能。在ZC系统开发及集成测试初期,搭建真实环境配合测试不仅成本高昂,而且非常耗时。通过对VOBC及地面环境仿真系统的设计及实现,开发出VOBC仿真环境,为ZC系统开发及在实验室环境下进行测试提供条件。

关键词：轨道交通列车控制 CBTC ZC VOBC 仿真地面环境仿真

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轨道交通云平台研究

城市轨道交通研究 2024年第10期27卷 183-187页

作者：冯浩楠潘明姜庆阳金安中国铁道科学研究院集团有限公司通信信号研究所北京100081 国家铁路智能运输系统工程技术研究中心北京100081 广州铁科智控有限公司广州510220 中国铁道科学研究院集团有限公司铁道科学研究发展中心北京100081

[目的]为推动轨道交通控制系统的现代化进程,并提升其安全性、可靠性和运营效率,特设计了一种轨道交通云控制系统架构,旨在将该系统的安全苛求功能与非安全功能有效集成并部署于云平台之上。[方法]通过光纤方式连接对象控制器与云平台... 详细信息

[目的]为推动轨道交通控制系统的现代化进程,并提升其安全性、可靠性和运营效率,特设计了一种轨道交通云控制系统架构,旨在将该系统的安全苛求功能与非安全功能有效集成并部署于云平台之上。[方法]通过光纤方式连接对象控制器与云平台服务器,实现远距离分布式控制。分析了轨道交通云控制系统的特点,并从时间管理、空间管理、共享资源管理、运行模式管理、降级模式管理和安全监控等6个方面梳理了安全需求。[结果及结论]云平台的虚拟化层须在空间隔离、时间隔离、故障隔离和管理、可预测性、安全性和机密性等方面进行设计;云平台的调度机制包括时间触发调度和事件驱动两种机制,二者对平台的时序约束产生不同的影响;云平台的分层调度存在4种资源共享协议,须根据不同的任务进行选择。

关键词：城市轨道交通云平台安全需求调度算法

市域铁路CBTC与CTCS-2贯通运行方案研究

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城市轨道交通研究 2024年第10期27卷 199-204页

作者：唐凯林姜庆阳冯浩楠黄长鹏中国铁道科学研究院集团有限公司通信信号研究所北京100081 广州铁科智控有限公司北京技术分公司北京100081

[目的]为了满足市域铁路CBTC(基于通信的列车控制)信号系统与铁路CTCS-2(中国列车控制系统2级)信号系统互联互通的运行需求,特开展本研究。[方法]在现有CBTC和CTCS-2信号系统的架构基础上,提出该两种信号系统的融合方案。对两种融合方... 详细信息

[目的]为了满足市域铁路CBTC(基于通信的列车控制)信号系统与铁路CTCS-2(中国列车控制系统2级)信号系统互联互通的运行需求,特开展本研究。[方法]在现有CBTC和CTCS-2信号系统的架构基础上,提出该两种信号系统的融合方案。对两种融合方案在成本投入、影响范围、改造难度和适用范围这4个方面进行比较,最终选用车载设备同时满足两种不同信号制式地面设备的融合方案。其中,地面设备秉持“CTCS设备尽量少变,增加或修改CBTC设备”的设计原则,车载设备秉持“ATP(列车自动保护)核心设备独立,外围部件尽量共用”的设计原则;在保证系统运营效率、满足CTCS-2相关标准的前提下,提出“列车从CTCS-2线路转换至CBTC线路的转换方案”和“列车从CBTC线路转换至CTCS-2线路的转换方案”,以实现市域铁路CBTC与CTCS-2双向互联互通贯通运行。[结果及结论]研究结果表明,该选用方案的实现能够提升市域铁路运输效率,优化运输组织与管理,完善轨道交通网络化功能,促进中心城市与周边城市的协调发展。

关键词：市域铁路基于通信的列车控制中国列车控制系统2级互联互通

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CTCS-2级列控培训系统的设计与实现

铁道通信信号 2015年第5期51卷 38-40,43页

作者：付强刘木齐姜庆阳北京交通大学轨道交通运行控制系统国家工程研究中心中国铁道科学研究院通信信号研究所

提出一套基于CTCS-2级列控的培训系统,在有站场图显示功能的基础上,增加了基本的联锁逻辑,并能通过设计的相应接口实现与远程DMI仿真程序通信,实现仿真驾驶。为配合设计出的运营场景的复现,系统还可以人为手动的注入故障,实现场景、事... 详细信息

提出一套基于CTCS-2级列控的培训系统,在有站场图显示功能的基础上,增加了基本的联锁逻辑,并能通过设计的相应接口实现与远程DMI仿真程序通信,实现仿真驾驶。为配合设计出的运营场景的复现,系统还可以人为手动的注入故障,实现场景、事件的设置,完成相应的显示,最终实现较为全面的CTCS-2级原理展示的要求。

关键词：培训系统运营场景列控系统