專利名稱：基于Petri網(wǎng)的高速鐵路列車行車許可傳輸分析系統(tǒng)及應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高速鐵路列車行車許可的分析系統(tǒng)，尤其涉及一種基于Petri網(wǎng)的高速鐵路列車行車許可傳輸分析系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，我國高速鐵路處于高速發(fā)展時期，與此同時，高速鐵路對可靠性和安全性有了更高的要求。為了確保高速鐵路運(yùn)行的可靠性，我國在借鑒歐洲的列車控制系統(tǒng)ETCS-2 的前提下，自主開發(fā)了基于 GSM-R(GSM for Railway)的 CTCS-3 (China Train Control System-3，中國列車控制系統(tǒng)-3)列車控制系統(tǒng)。在整個CTCS-3系統(tǒng)中，最核心的部分是無線閉塞中心(Radio Block Center,RBC)的運(yùn)作。RBC作為一個非常復(fù)雜的安全計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，對于系統(tǒng)的安全性和可靠性有著極高的要求，而列車行車許可(Movement Authority, ΜΑ)管理是RBC的核心功能。RBC通過計(jì)算，并向列車車載設(shè)備發(fā)送行車許可，從而控制列車的運(yùn)行區(qū)間，進(jìn)而保證列車安全運(yùn)行。列車MA的傳輸?shù)某晒α熊嚨男熊噮^(qū)間進(jìn)行擴(kuò)展，直接決定了列車行進(jìn)的過程。針對整個MA傳輸?shù)拿枋龊头治鰧A的傳輸過程有著更深刻的了解，并且能夠通過數(shù)據(jù)的采集，分析GSM-R中不同的指標(biāo)對MA傳輸過程中的影響，從而對列車MA出現(xiàn)錯誤進(jìn)行預(yù)警，同時也將對列車調(diào)度系統(tǒng)提供決策支撐，具有非常重要的意義。現(xiàn)有針對MA分析方法集中在MA的計(jì)算方法與過程，而沒有考慮到MA發(fā)送通信過程，從而導(dǎo)致MA的分析無法準(zhǔn)確體現(xiàn)實(shí)際過程。同時，如何采用一種合理的方法對MA傳輸過程進(jìn)行描述是一個突出的難題。經(jīng)對現(xiàn)有文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，狄鵬在他的碩士論文《基于安全狀態(tài)機(jī)的RBC系統(tǒng)行車許可模塊的建模與驗(yàn)證》中提到使用安全狀態(tài)機(jī)來對MA進(jìn)行建模。他對MA的計(jì)算過程進(jìn)行了分析，并利用安全狀態(tài)機(jī)建立了模型。但是該論文沒有考慮MA的傳輸過程的具體實(shí)現(xiàn)，以及傳輸過程中可能遭遇的問題。陳永在《計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì)》(期刊)上發(fā)表的《基于GSM-R鐵路無線通信系統(tǒng)的越區(qū)切換分析研究》中，利用Petri網(wǎng)對GSM-R通信中小區(qū)切換的過程進(jìn)行了描述分析。但是該論文并沒有結(jié)合MA的實(shí)現(xiàn)過程來進(jìn)行分析，同時也沒有考慮到實(shí)時的數(shù)據(jù)采集和分析。Armin Zimmermann、Gunter Hommel 在 The Journal of Systems and Software Al t^. M- I^tJ "Towards modeling and evaluation of ETCS real-time communication andoperation(ETCS實(shí)時通信和操作的建模和評價)” 一文中，利用Petri網(wǎng)對傳輸失誤模型進(jìn)行了建模，但是同樣是沒有利用實(shí)時數(shù)據(jù)進(jìn)行描述分析。Petri網(wǎng)以研究模型系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)和動態(tài)行為為目標(biāo)，它著眼于系統(tǒng)中可能發(fā)生的各種狀態(tài)變化以及變化之間的關(guān)系。Petri網(wǎng)是一種適用于多種系統(tǒng)的圖形化、數(shù)學(xué)化建模工具，為描述和研究具有并發(fā)、異步、分布式和隨機(jī)性等特征的復(fù)雜系統(tǒng)提供了強(qiáng)有力的手段。作為一種圖形化工具，可以把Petri網(wǎng)看作與數(shù)據(jù)流圖和網(wǎng)絡(luò)相似通信輔助方法；作為一種數(shù)學(xué)工具，它可以用來建立狀態(tài)方程、代數(shù)方程和其他描述系統(tǒng)行為的數(shù)學(xué)模型系統(tǒng)。本發(fā)明使用Petri網(wǎng)來分析整個MA傳輸過程，并且加入了實(shí)時監(jiān)測數(shù)據(jù)，從而能夠應(yīng)用MA傳輸過程的分析系統(tǒng)對MA的傳輸進(jìn)行監(jiān)測應(yīng)用和分析。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于Petri 網(wǎng)的高速鐵路列車行車許可傳輸分析系統(tǒng)技術(shù)，針對高速鐵路列車MA傳輸過程利用Petri 網(wǎng)進(jìn)行分析，結(jié)合實(shí)時采集數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)MA傳輸過程分析系統(tǒng)的構(gòu)建和應(yīng)用，并著重考慮越區(qū)切換中切換觸發(fā)概率和越區(qū)切換成功率等指標(biāo)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種基于Petri網(wǎng)的高速鐵路列車行車許可傳輸分析系統(tǒng)，其特征在于，包括現(xiàn)場監(jiān)測子系統(tǒng)、控制子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)；所述現(xiàn)場監(jiān)測子系統(tǒng)通過在基站收發(fā)信機(jī)設(shè)置的采集模塊以及Abis接口記錄越區(qū)切換的信息；所述數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)通過在無線閉塞中心設(shè)置的對比緩沖器采集行車許可的信息；現(xiàn)場監(jiān)測子系統(tǒng)通過通信網(wǎng)絡(luò)與控制子系統(tǒng)連接以傳輸現(xiàn)場數(shù)據(jù)，所述現(xiàn)場數(shù)據(jù)包括所述行車許可的信息和所述越區(qū)切換的信息；所述控制子系統(tǒng)通過有線通信網(wǎng)絡(luò)與所述數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)連接以傳輸數(shù)據(jù)分析信息；所述行車許可傳輸分析系統(tǒng)進(jìn)一步地包括步驟構(gòu)建所述行車許可的傳輸過程的Petri網(wǎng)，所述現(xiàn)場檢測子系統(tǒng)采集所述現(xiàn)場數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)利用所述 Petri網(wǎng)對所述行車許可進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。進(jìn)一步地，所述現(xiàn)場監(jiān)測子系統(tǒng)包括車載現(xiàn)場監(jiān)測子系統(tǒng)和基站現(xiàn)場監(jiān)測子系統(tǒng)；所述車載現(xiàn)場監(jiān)測子系統(tǒng)包括車載數(shù)據(jù)采集模塊、車載數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊和無線通信模塊，所述車載數(shù)據(jù)采集模塊與所述車載數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊相連以傳輸列車的所述現(xiàn)場數(shù)據(jù)， 所述車載數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊與所述無線通信模塊相連接并且通過無線通信網(wǎng)絡(luò)與所述控制子系統(tǒng)相連以傳輸預(yù)處理后的所述列車的現(xiàn)場數(shù)據(jù)；所述車載現(xiàn)場監(jiān)測子系統(tǒng)包括基站數(shù)據(jù)采集模塊、基站數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊和有線通信模塊，所述基站數(shù)據(jù)采集模塊與所述基站數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊相連以傳輸基站的所述現(xiàn)場數(shù)據(jù)，所述基站數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊與所述有線通信模塊相連接并且通過所述有線通信網(wǎng)絡(luò)與所述控制子系統(tǒng)相連以傳輸所述預(yù)處理后的所述基站的現(xiàn)場數(shù)據(jù)。進(jìn)一步地，所述無線通信網(wǎng)絡(luò)是GSM-R無線網(wǎng)絡(luò)。進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)庫和顯示模塊，所述數(shù)據(jù)庫通過所述有線通信網(wǎng)絡(luò)與所述顯示模塊相連以傳輸所述數(shù)據(jù)庫的信息。進(jìn)一步地，所述控制子系統(tǒng)包括控制模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)緩存模塊和控制界面模塊，所述控制模塊與所述現(xiàn)場監(jiān)測子系統(tǒng)、所述數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)相連以傳輸控制指令，所述數(shù)據(jù)處理模塊通過所述有線通信網(wǎng)絡(luò)與所述數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)相連以傳輸所述數(shù)據(jù)庫的信息，所述數(shù)據(jù)緩存模塊與所述現(xiàn)場監(jiān)測子系統(tǒng)相連以傳輸所述現(xiàn)場數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)緩存模塊與所述數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)相連以傳輸接收到的所述現(xiàn)場數(shù)據(jù)。進(jìn)一步地，所述行車許可的信息包含所述行車許可的發(fā)送次數(shù)和所述行車許可的不發(fā)送次數(shù)，所述越區(qū)切換的信息包含所述越區(qū)切換的發(fā)生次數(shù)、不進(jìn)行所述越區(qū)切換而直接傳輸所述行車許可的次數(shù)、所述越區(qū)切換的成功次數(shù)和所述越區(qū)切換的不成功次數(shù)。進(jìn)一步地，所述構(gòu)建所述行車許可的傳輸過程的Petri網(wǎng)包括以下步驟將新的所述行車許可與舊的所述行車許可進(jìn)行比較，如果所述新的所述行車許可的區(qū)間終點(diǎn)在所述舊的所述行車許可的區(qū)間之內(nèi)，那么就不發(fā)送所述行車許可，否則發(fā)送所述新的所述行車許可；判斷所述行車許可的傳輸過程中是否發(fā)生所述越區(qū)切換，如果沒有發(fā)生所述越區(qū)切換，則將所述行車許可通過基站傳輸?shù)剿鰺o線通信模塊；如果發(fā)生所述越區(qū)切換，則必須經(jīng)歷所述越區(qū)切換，并且在三次以內(nèi)成功完成所述越區(qū)切換之后，將所述行車許可傳輸?shù)剿鰺o線通信模塊。構(gòu)建所述行車許可的傳輸過程的所述Petri網(wǎng)。進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)利用所述Petri網(wǎng)對所述行車許可進(jìn)行的所述數(shù)據(jù)分析包括計(jì)算所述行車許可的次數(shù)和概率、所述越區(qū)切換的次數(shù)和概率、所述越區(qū)切換成功的次數(shù)和概率以及所述行車許可從請求到成功擴(kuò)展的時間。進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)利用所述Petri網(wǎng)對所述行車許可進(jìn)行的所述數(shù)據(jù)分析還包括設(shè)計(jì)一個實(shí)時圖形界面來動態(tài)地顯示所述行車許可的次數(shù)和概率、所述越區(qū)切換的次數(shù)和概率、所述越區(qū)切換成功的次數(shù)和概率以及所述行車許可從請求到成功擴(kuò)展的時間。進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)的所述數(shù)據(jù)庫是SQL server數(shù)據(jù)庫。在本發(fā)明的較佳實(shí)施方式中，基于Petri網(wǎng)的高速鐵路列車行車許可傳輸分析系統(tǒng)包括現(xiàn)場監(jiān)測子系統(tǒng)、控制子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)及監(jiān)測系統(tǒng)管理界面。其中，現(xiàn)場監(jiān)測子系統(tǒng)包括分別設(shè)置在無線通信基站和行列車上的基站現(xiàn)場監(jiān)測子系統(tǒng)和車載現(xiàn)場監(jiān)測子系統(tǒng)?，F(xiàn)場監(jiān)測子系統(tǒng)通過設(shè)置在基站收發(fā)信機(jī)的采集模塊和Abis接口記錄越區(qū)切換的信息，數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)通過設(shè)置在無線閉塞中心的對比緩沖器采集行車許可的信息，現(xiàn)場監(jiān)測子系統(tǒng)通過通信網(wǎng)絡(luò)與控制子系統(tǒng)連接，并且傳輸經(jīng)過預(yù)處理的現(xiàn)場數(shù)據(jù)(包括行車許可的信息和越區(qū)切換的信息)到數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)。其中，基站現(xiàn)場監(jiān)測子系統(tǒng)通過GSM-R無線網(wǎng)絡(luò)與控制子系統(tǒng)連接，車載現(xiàn)場監(jiān)測子系統(tǒng)通過有線通信網(wǎng)絡(luò)與控制子系統(tǒng)連接。通過構(gòu)建MA的傳輸過程的Petri網(wǎng)，數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)使用此Petri網(wǎng)對MA進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，包括計(jì)算MA的次數(shù)和概率、越區(qū)切換的次數(shù)和概率、越區(qū)切換成功的次數(shù)和概率以及MA從請求到成功擴(kuò)展的時間。由此可見，本發(fā)明通過利用實(shí)時數(shù)據(jù)采集方法收集實(shí)時數(shù)據(jù)，結(jié)合MA的傳輸 Petri網(wǎng)的分析技術(shù)，建立了高速鐵路列車MA傳輸分析系統(tǒng)，得到了 MA傳輸概率、越區(qū)切換發(fā)生率、越區(qū)成功概率對MA傳輸成功的影響等指標(biāo)。因此，本發(fā)明的基于Petri網(wǎng)的高速鐵路列車行車許可傳輸分析系統(tǒng)建立了 MA擴(kuò)展實(shí)時監(jiān)控的系統(tǒng)構(gòu)架，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時的信息采集和分析，有著良好的應(yīng)用前景，為鐵路決策提供數(shù)據(jù)支撐，從而保障列車可靠安全的運(yùn)行。以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進(jìn)一步說明，以充分地了解本發(fā)明的目的、特征和效果。


圖1是本發(fā)明的實(shí)施例的基于Petri網(wǎng)的高速鐵路列車行車許可傳輸分析系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的實(shí)施例的基于Petri網(wǎng)的高速鐵路列車行車許可傳輸分析方法對 MA擴(kuò)展過程的描述；圖3是本發(fā)明的實(shí)施例的基于Petri網(wǎng)的高速鐵路列車行車許可傳輸分析方法的 Petri網(wǎng)描述MA擴(kuò)展過程的網(wǎng)絡(luò)模型具體實(shí)施例方式如圖1所示，本實(shí)施例的基于Petri網(wǎng)的高速鐵路列車行車許可傳輸分析系統(tǒng)包括現(xiàn)場監(jiān)測子系統(tǒng)、控制子系統(tǒng)3、數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)4及監(jiān)測系統(tǒng)管理界面5，其中現(xiàn)場監(jiān)測子系統(tǒng)包括設(shè)置在基站的基站現(xiàn)場監(jiān)測子系統(tǒng)1和設(shè)置在列車上的車載現(xiàn)場監(jiān)測子系統(tǒng)2， 現(xiàn)場監(jiān)測子系統(tǒng)利用傳感器等器件采集系統(tǒng)分析所需要的信息，如MA傳輸?shù)竭_(dá)統(tǒng)計(jì)信息、 MA傳輸過程中信令信息等?？刂谱酉到y(tǒng)3分別與基站現(xiàn)場監(jiān)測子系統(tǒng)1、車載現(xiàn)場監(jiān)測子系統(tǒng)2、數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)4相連，傳輸控制指令?？刂谱酉到y(tǒng)3向基站現(xiàn)場監(jiān)測子系統(tǒng)1和車載現(xiàn)場監(jiān)測子系統(tǒng)2發(fā)出的控制指令包括采集的開斷、運(yùn)行時間以及其采集數(shù)據(jù)的流向等， 控制子系統(tǒng)3向數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)4發(fā)出的控制指令包括查詢歷史數(shù)據(jù)、控制顯示當(dāng)然數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)等。當(dāng)控制子系統(tǒng)3發(fā)出控制指令使基站現(xiàn)場監(jiān)測子系統(tǒng)1和車載現(xiàn)場監(jiān)測子系統(tǒng)2開始采集數(shù)據(jù)，獲取的數(shù)據(jù)被傳輸存入數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)4中。監(jiān)測系統(tǒng)管理界面5用以顯示本發(fā)明的監(jiān)測系統(tǒng)當(dāng)前狀況，同時用戶可以通過監(jiān)測系統(tǒng)管理界面5對系統(tǒng)進(jìn)行操作命令，如對MA擴(kuò)展成功率進(jìn)行分析、查看歷史成功率數(shù)據(jù)等?；粳F(xiàn)場監(jiān)測子系統(tǒng)1包括基站數(shù)據(jù)采集模塊、基站數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊和有線通信模塊，車載現(xiàn)場監(jiān)測子系統(tǒng)2包括車載數(shù)據(jù)采集模塊、車載數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊和無線通信模塊?；緮?shù)據(jù)采集模塊與基站數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊相連以傳輸基站的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，基站數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊與有線通信模塊相連接并且通過有線通信網(wǎng)絡(luò)與控制子系統(tǒng)相連以傳輸預(yù)處理后的所述基站的現(xiàn)場數(shù)據(jù)。車載數(shù)據(jù)采集模塊與車載數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊相連以傳輸列車的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，車載數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊與無線通信模塊相連接并且通過無線通信網(wǎng)絡(luò)與控制子系統(tǒng)相連以傳輸預(yù)處理后的列車的現(xiàn)場數(shù)據(jù)。對于基站現(xiàn)場監(jiān)測子系統(tǒng)1，也可以不使用有線通信模塊而直接通過基站數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊與控制子系統(tǒng)的直接連接將處理后的現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂谱酉到y(tǒng)。數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊(包括基站數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊和車載數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊)對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的預(yù)處理包括對數(shù)據(jù)進(jìn)行噪聲數(shù)據(jù)的光滑、錯誤數(shù)據(jù)的糾正、異常數(shù)據(jù)的刪除、不一致格式的規(guī)范等?，F(xiàn)場數(shù)據(jù)指在基站或者列車上實(shí)時采集到的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)4包括數(shù)據(jù)庫和顯示模塊，數(shù)據(jù)庫用以存儲基站現(xiàn)場監(jiān)測子系統(tǒng)1 和車載現(xiàn)場監(jiān)測子系統(tǒng)2所采集的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，顯示模塊用于顯示監(jiān)測系統(tǒng)管理界面5?？刂谱酉到y(tǒng)3包括控制模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)緩存模塊和控制界面模塊?？刂颇K與基站現(xiàn)場監(jiān)測子系統(tǒng)1、車載現(xiàn)場監(jiān)測子系統(tǒng)2和數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)4相連，并傳輸控制指令。數(shù)據(jù)處理模塊通過與數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)4的數(shù)據(jù)庫相連以傳輸數(shù)據(jù)庫處理后的信息，并且在控制界面模塊上顯示出來。數(shù)據(jù)緩存模塊連接基站現(xiàn)場監(jiān)測子系統(tǒng)1和車載現(xiàn)場監(jiān)測子系統(tǒng)2，接受現(xiàn)場數(shù)據(jù)并將其傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫子系統(tǒng)4?？刂谱酉到y(tǒng)3與數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)4之間通過有線通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)連接，進(jìn)行信息交互。本實(shí)施例中的有線通信網(wǎng)絡(luò)是由光纖架構(gòu)的有線通信網(wǎng)絡(luò)。通過在無線閉塞中心(RBC)設(shè)置對比緩沖器(comparator buffer, CB)來采集MA 的信息，通過在基站收發(fā)信機(jī)(Base Transceiver Station, BTS)設(shè)置采集模塊以及檢測 Abis接口來記錄越區(qū)切換的信息，本發(fā)明可以構(gòu)建行車許可的傳輸過程的Petri網(wǎng)。其中， 行車許可的信息包含行車許可的發(fā)送次數(shù)和行車許可的不發(fā)送次數(shù)，越區(qū)切換的信息包含越區(qū)切換的發(fā)生次數(shù)、不進(jìn)行越區(qū)切換而直接傳輸行車許可的次數(shù)、越區(qū)切換的成功次數(shù)和越區(qū)切換的不成功次數(shù)。本發(fā)明的MA傳輸過程包括將新的MA與舊的MA進(jìn)行比較，如果新的MA的區(qū)間終點(diǎn)在舊的MA的區(qū)間之內(nèi)，那么就不發(fā)送MA，否則發(fā)送新的MA;判斷MA的傳輸過程中是否發(fā)生越區(qū)切換，如果沒有發(fā)生越區(qū)切換，則將MA通過基站傳輸?shù)杰囕d設(shè)備；如果發(fā)生越區(qū)切換，則必須經(jīng)歷越區(qū)切換，并且在三次以內(nèi)成功完成越區(qū)切換之后，將MA傳輸?shù)綗o線通信模塊。在本實(shí)施例中，具體MA擴(kuò)展過程如圖2所示，包括以下步驟步驟100，無線通信模塊請求MA擴(kuò)展。設(shè)置在列車上的無線通信模塊請求基站發(fā)送新的MA以進(jìn)行MA擴(kuò)展，RBC接受串路徑信息，得到新的MA。步驟101，數(shù)據(jù)收集?？刂谱酉到y(tǒng)3發(fā)出控制指令，基站現(xiàn)場監(jiān)測子系統(tǒng)1和車載現(xiàn)場監(jiān)測子系統(tǒng)2采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，包括MA的信息和越區(qū)切換的信息。其中，基站現(xiàn)場監(jiān)測子系統(tǒng)1獲得新的MA 的信息，車載現(xiàn)場監(jiān)測子系統(tǒng)2獲得舊的MA的信息。控制子系統(tǒng)3發(fā)出控制指令，基站現(xiàn)場監(jiān)測子系統(tǒng)1和車載現(xiàn)場監(jiān)測子系統(tǒng)2采集的現(xiàn)場數(shù)據(jù)分別經(jīng)過基站預(yù)處理模塊和車載預(yù)處理模塊進(jìn)行預(yù)處理后，被傳送到數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)4。預(yù)處理包括對數(shù)據(jù)進(jìn)行噪聲數(shù)據(jù)的光滑、錯誤數(shù)據(jù)的糾正、異常數(shù)據(jù)的刪除、不一致格式的規(guī)范等。步驟102，計(jì)算 MA。數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)4的數(shù)據(jù)庫中存放了用以分析數(shù)據(jù)庫中所獲得的數(shù)據(jù)的系統(tǒng)內(nèi)核， 數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)4據(jù)此計(jì)算步驟101中接收的MA的信息。步驟103，對比Ε0Α，決定是否發(fā)送MA。根據(jù)步驟102中得到的計(jì)算結(jié)果，將新的MA與舊的MA進(jìn)行比較。對比舊MA的終點(diǎn)(EOA)，如果新的MA的終點(diǎn)在舊的MA的區(qū)間以內(nèi)，那么進(jìn)入步驟100 ；如果新的MA的終點(diǎn)在舊的MA的區(qū)間以外，則進(jìn)入步驟104。步驟104，發(fā)送 MA?；鞠驘o線通信模塊發(fā)送新的MA0步驟105，判斷是否發(fā)生越區(qū)切換。數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)4根據(jù)計(jì)算步驟101中接收的越區(qū)切換的信息判斷是否發(fā)生越區(qū)切換，如果沒有發(fā)生越區(qū)切換，則進(jìn)入步驟107 ；如果發(fā)生了越區(qū)切換，則進(jìn)行越區(qū)切換。步驟106，判斷越區(qū)切換是否成功。車載現(xiàn)場監(jiān)測子系統(tǒng)2采集實(shí)時的越區(qū)切換的信息，數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)4根據(jù)接收的越區(qū)切換的信息判斷越區(qū)切換是否成功，如果成功則進(jìn)入步驟107，如果失敗則進(jìn)入步驟 116。步驟107，無線通信模塊接受MA，并進(jìn)行擴(kuò)展。
無線通信模塊接受基站發(fā)出的新的MA，并且進(jìn)行MA的擴(kuò)展。步驟116，再次請求切換。車載現(xiàn)場監(jiān)測子系統(tǒng)2采集實(shí)時的越區(qū)切換的信息，數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)4根據(jù)接收的越區(qū)切換的信息判斷越區(qū)切換是否成功，如果成功則進(jìn)入步驟107，如果失敗則進(jìn)入步驟
117。步驟117，再次請求切換。車載現(xiàn)場監(jiān)測子系統(tǒng)2采集實(shí)時的越區(qū)切換的信息，數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)4根據(jù)接收的越區(qū)切換的信息判斷越區(qū)切換是否成功，如果成功則進(jìn)入步驟107，如果失敗則進(jìn)入步驟
118。步驟118，再次請求切換。車載現(xiàn)場監(jiān)測子系統(tǒng)2采集實(shí)時的越區(qū)切換的信息，數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)4根據(jù)接收的越區(qū)切換的信息判斷越區(qū)切換是否成功，如果成功則進(jìn)入步驟107，如果失敗則進(jìn)入步驟 119。步驟119，無線通信模塊無法擴(kuò)展MA，進(jìn)行制動。無線通信模塊不接受基站發(fā)出的新的MA，并且讓行列車停止運(yùn)行。使用Petri網(wǎng)對上述過程進(jìn)行描述，如圖3所示。其中，Petri網(wǎng)的庫所含義如下PO 行車狀態(tài)，Pl =RBC接受串路徑信息，P3 =MA計(jì)算，P4 =RBC決定不發(fā)送MA，P5 重復(fù)請求MA，P6 列車MA擴(kuò)展失敗，實(shí)行制動，P7 :RBC決定發(fā)送MA，P8 越區(qū)切換觸發(fā)，P9 越區(qū)切換處理，PlO 越區(qū)切換回饋信息，Pll 越區(qū)切換處理完成狀態(tài)，P12 再次發(fā)送越區(qū)切換請求，P13 車載設(shè)備接受MA，并執(zhí)行MA擴(kuò)展，P14 不進(jìn)行越區(qū)切換，P20 車載設(shè)備未接受MA。Petri網(wǎng)的變遷含義如下TO 提出MA請求；Tl =MA計(jì)算；T2 對比Ε0Α，決定是否發(fā)送MA ；T3 信息傳輸；T4 MA請求過程；T5 越區(qū)切換激活；T6 越區(qū)切換觸發(fā)請求；T7 越區(qū)切換處理；T8 越區(qū)切換完成；T9 越區(qū)切換失敗；TlO :MA傳送過程；Tll 系統(tǒng)時間。其中，列車運(yùn)行過程中決定發(fā)送MA和不發(fā)生MA的次數(shù)(記為aO和al)、越區(qū)切換發(fā)生的次數(shù)和不越區(qū)切換發(fā)生的次數(shù)(記為bO和bl)、越區(qū)切換成功的次數(shù)和越區(qū)切換失敗的次數(shù)(記為c0、cl)通過設(shè)置在T2、T5、T8三處的數(shù)據(jù)采集記錄模塊，由現(xiàn)場監(jiān)測子系統(tǒng)進(jìn)行記錄。同時，現(xiàn)場監(jiān)測子系統(tǒng)通過設(shè)置在PO和Ρ13處的計(jì)時器，得到從PO傳輸?shù)?Ρ13所需要的時間，從而可以計(jì)算出MA從請求到成功發(fā)送所需要的時間。根據(jù)圖3，對Petri網(wǎng)進(jìn)行簡化并對MA擴(kuò)展成功的概率進(jìn)行計(jì)算從而得到MA傳輸成功發(fā)生的概率。在此需要提出的是，由于列車調(diào)度系統(tǒng)CTCS-3中，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)對T5、T8這兩個數(shù)據(jù)的監(jiān)測，從而使得在這個系統(tǒng)中獲得這兩個數(shù)據(jù)的變得非常的容易。數(shù)據(jù)采集記錄模塊只需要從相關(guān)的數(shù)據(jù)中，引入到本系統(tǒng)的模塊就能完成。對于T2處的數(shù)據(jù)，可以根據(jù)RBC在每次計(jì)算完成MA之后，在其發(fā)出接口處設(shè)置的一個對比緩沖器(CB)進(jìn)行記錄。讓每次計(jì)算好的MA在對比緩沖器中進(jìn)行記錄，從而實(shí)現(xiàn)T2對于是否發(fā)送MA的次數(shù)的記錄。這樣的話，就能容易的實(shí)現(xiàn)對MA擴(kuò)展成功率的計(jì)算和監(jiān)測。
接下來，可以利用所記錄的數(shù)據(jù)，以及系統(tǒng)Petri網(wǎng)系統(tǒng)技術(shù)方法所計(jì)算出來的 P13制作出同一個圖表，動態(tài)的顯示出每個數(shù)據(jù)之間的動態(tài)變化過程，從而來反映數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)，為列車行車預(yù)警和列車調(diào)度系統(tǒng)決策進(jìn)行數(shù)據(jù)支撐。在本實(shí)施例的基于Petri網(wǎng)的高速鐵路列車行車許可傳輸分析系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)4的數(shù)據(jù)庫是SQL server數(shù)據(jù)庫，具有數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)融合和數(shù)據(jù)查詢的功能。其中，數(shù)據(jù)采集為數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)通過對比緩沖器和計(jì)時器獲得MA的信息并且直接導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫；數(shù)據(jù)存儲為數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)利用采集的數(shù)據(jù)，通過列表的形式加上時間屬性和基站地理位置屬性，存儲在數(shù)據(jù)庫中；數(shù)據(jù)融合為數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)指利用所獲取的原始數(shù)據(jù)，通過本發(fā)明構(gòu)建的MA的傳輸過程的Petri網(wǎng)，計(jì)算出MA擴(kuò)展成功率的值。以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的較佳具體實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員無需創(chuàng)造性勞動就可以根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思做出諸多修改和變化。因此，凡本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過邏輯分析、推理或者有限的實(shí)驗(yàn)可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在由權(quán)利要求書所確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于Petri網(wǎng)的高速鐵路列車行車許可傳輸分析系統(tǒng)，其特征在于，包括現(xiàn)場監(jiān)測子系統(tǒng)、控制子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)；所述現(xiàn)場監(jiān)測子系統(tǒng)通過在基站收發(fā)信機(jī)設(shè)置的采集模塊以及Abis接口記錄越區(qū)切換的信息；所述數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)通過在無線閉塞中心設(shè)置的對比緩沖器采集行車許可的信息；現(xiàn)場監(jiān)測子系統(tǒng)通過通信網(wǎng)絡(luò)與控制子系統(tǒng)連接以傳輸現(xiàn)場數(shù)據(jù)，所述現(xiàn)場數(shù)據(jù)包括所述行車許可的信息和所述越區(qū)切換的信息；所述控制子系統(tǒng)通過有線通信網(wǎng)絡(luò)與所述數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)連接以傳輸數(shù)據(jù)分析信息；所述行車許可傳輸分析系統(tǒng)進(jìn)一步地包括步驟構(gòu)建所述行車許可的傳輸過程的Petri網(wǎng)，所述現(xiàn)場檢測子系統(tǒng)采集所述現(xiàn)場數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)利用所述Petri網(wǎng)對所述行車許可進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。
2.如權(quán)利要求1所述的基于Petri網(wǎng)的高速鐵路列車行車許可傳輸分析系統(tǒng)，其中所述現(xiàn)場監(jiān)測子系統(tǒng)包括車載現(xiàn)場監(jiān)測子系統(tǒng)和基站現(xiàn)場監(jiān)測子系統(tǒng)；所述車載現(xiàn)場監(jiān)測子系統(tǒng)包括車載數(shù)據(jù)采集模塊、車載數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊和無線通信模塊，所述車載數(shù)據(jù)采集模塊與所述車載數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊相連以傳輸列車的所述現(xiàn)場數(shù)據(jù)，所述車載數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊與所述無線通信模塊相連接并且通過無線通信網(wǎng)絡(luò)與所述控制子系統(tǒng)相連以傳輸預(yù)處理后的所述列車的現(xiàn)場數(shù)據(jù)；所述基站現(xiàn)場監(jiān)測子系統(tǒng)包括基站數(shù)據(jù)采集模塊、基站數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊和有線通信模塊，所述基站數(shù)據(jù)采集模塊與所述基站數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊相連以傳輸基站的所述現(xiàn)場數(shù)據(jù)，所述基站數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊與所述有線通信模塊相連接并且通過所述有線通信網(wǎng)絡(luò)與所述控制子系統(tǒng)相連以傳輸所述預(yù)處理后的所述基站的現(xiàn)場數(shù)據(jù)。
3.如權(quán)利要求2所述的基于Petri網(wǎng)的高速鐵路列車行車許可傳輸分析系統(tǒng)，其中所述無線通信網(wǎng)絡(luò)是GSM-R無線網(wǎng)絡(luò)。
4.如權(quán)利要求3所述的基于Petri網(wǎng)的高速鐵路列車行車許可傳輸分析系統(tǒng)，其中所述數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)庫和顯示模塊，所述數(shù)據(jù)庫通過所述有線通信網(wǎng)絡(luò)與所述顯示模塊相連以傳輸所述數(shù)據(jù)庫的信息。
5.如權(quán)利要求4所述的基于Petri網(wǎng)的高速鐵路列車行車許可傳輸分析系統(tǒng)，其中所述控制子系統(tǒng)包括控制模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)緩存模塊和控制界面模塊，所述控制模塊與所述現(xiàn)場監(jiān)測子系統(tǒng)、所述數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)相連以傳輸控制指令，所述數(shù)據(jù)處理模塊通過所述有線通信網(wǎng)絡(luò)與所述數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)相連以傳輸所述數(shù)據(jù)庫的信息，所述數(shù)據(jù)緩存模塊與所述現(xiàn)場監(jiān)測子系統(tǒng)相連以傳輸所述現(xiàn)場數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)緩存模塊與所述數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)相連以傳輸接收到的所述現(xiàn)場數(shù)據(jù)。
6.如權(quán)利要求5所述的基于Petri網(wǎng)的高速鐵路列車行車許可傳輸分析系統(tǒng)，其中所述行車許可的信息包含所述行車許可的發(fā)送次數(shù)和所述行車許可的不發(fā)送次數(shù)，所述越區(qū)切換的信息包含所述越區(qū)切換的發(fā)生次數(shù)、不進(jìn)行所述越區(qū)切換而直接傳輸所述行車許可的次數(shù)、所述越區(qū)切換的成功次數(shù)和所述越區(qū)切換的不成功次數(shù)。
7.如權(quán)利要求6所述的基于Petri網(wǎng)的高速鐵路列車行車許可傳輸分析系統(tǒng)，其中所述構(gòu)建所述行車許可的傳輸過程的Petri網(wǎng)包括以下步驟將新的所述行車許可與舊的所述行車許可進(jìn)行比較，如果所述新的所述行車許可的區(qū)間的終點(diǎn)在所述舊的所述行車許可的區(qū)間之內(nèi)，那么就不發(fā)送所述行車許可，否則發(fā)送所述新的所述行車許可；判斷所述行車許可的傳輸過程中是否發(fā)生所述越區(qū)切換，如果沒有發(fā)生所述越區(qū)切換，則將所述行車許可通過基站傳輸?shù)剿鰺o線通信模塊；如果發(fā)生所述越區(qū)切換，則必須經(jīng)歷所述越區(qū)切換，并且在三次以內(nèi)成功完成所述越區(qū)切換之后，將所述行車許可傳輸?shù)剿鰺o線通信模塊。構(gòu)建所述行車許可的傳輸過程的所述Petri網(wǎng)。
8.如權(quán)利要求7所述的基于Petri網(wǎng)的高速鐵路列車行車許可傳輸分析系統(tǒng)，其中所述數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)利用所述Petri網(wǎng)對所述行車許可進(jìn)行的所述數(shù)據(jù)分析包括計(jì)算所述行車許可的次數(shù)和概率、所述越區(qū)切換的次數(shù)和概率、所述越區(qū)切換成功的次數(shù)和概率以及所述行車許可從請求到成功擴(kuò)展的時間。
9.如權(quán)利要求8所述的基于Petri網(wǎng)的高速鐵路列車行車許可傳輸分析系統(tǒng)，其中所述數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)利用所述Petri網(wǎng)對所述行車許可進(jìn)行的所述數(shù)據(jù)分析還包括設(shè)計(jì)一個實(shí)時圖形界面來動態(tài)地顯示所述行車許可的次數(shù)和概率、所述越區(qū)切換的次數(shù)和概率、所述越區(qū)切換成功的次數(shù)和概率以及所述行車許可從請求到成功擴(kuò)展的時間。
10.如權(quán)利要求9所述的基于Petri網(wǎng)的高速鐵路列車行車許可傳輸分析系統(tǒng)，其中所述數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)的所述數(shù)據(jù)庫是SQL server數(shù)據(jù)庫。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于Petri網(wǎng)的高速鐵路列車行車許可傳輸分析系統(tǒng)，包括現(xiàn)場監(jiān)測子系統(tǒng)、控制子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)?，F(xiàn)場監(jiān)測子系統(tǒng)通過設(shè)置在基站收發(fā)信機(jī)的采集模塊和Abis接口記錄越區(qū)切換的信息，數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)通過設(shè)置在無線閉塞中心的對比緩沖器采集行車許可(MA)的信息，現(xiàn)場監(jiān)測子系統(tǒng)通過通信網(wǎng)絡(luò)與控制子系統(tǒng)連接，并且傳輸經(jīng)過預(yù)處理的現(xiàn)場數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)。本發(fā)明還公開了構(gòu)建MA的傳輸過程的Petri網(wǎng)，數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)使用此Petri網(wǎng)對MA進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，包括計(jì)算MA的次數(shù)和概率、越區(qū)切換的次數(shù)和概率、越區(qū)切換成功的次數(shù)和概率以及MA從請求到成功擴(kuò)展的時間。
文檔編號G05B13/04GK102566429SQ201210005118
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月9日
發(fā)明者關(guān)新平, 陳彩蓮, 雷濤 申請人:上海交通大學(xué)