CTCS2+ATO列控系統(tǒng)通信控制服務器建模與應用問題研究.pdf

1、珠江三角洲城際客運專線由于其地理位置的特殊性而在線路規(guī)劃和列車運營方面面臨了一系列的要求和挑戰(zhàn)，具體表現(xiàn)為區(qū)域網(wǎng)絡化、服務公交化以及客流量大，因此鐵路總公司與廣東省為珠三角城際鐵路確定了基于CTCS-2級列控系統(tǒng)擴展ATO功能的列控系統(tǒng)。通信控制服務器（Communication Control Server，CCS）是珠三角城際鐵路CTCS2+ATO級列控系統(tǒng)的一個重要安全子系統(tǒng)，是以計算機為主要技術(shù)手段，實現(xiàn)安全門防護及控制、運行計

2、劃轉(zhuǎn)發(fā)等功能，從而滿足城際鐵路線路規(guī)模和運輸作業(yè)的需要。本文以通信控制服務器中的關(guān)鍵技術(shù)為主要對象，對其邏輯處理單元和ISDN服務器子系統(tǒng)進行了深入的分析和討論。
　　本文首先對通信控制服務器應用場景進行討論，使用分層著色Petri網(wǎng)的形式化方法對通信控制服務器邏輯處理單元的關(guān)鍵場景進行建模，模型包括周期和非周期消息機制模型、GSM-R故障子模型、列車注冊與啟動模型、列車注銷模型、車門與屏蔽門的防護和聯(lián)動控制模型、列車自動運行調(diào)整

3、模型等。在實驗室仿真實驗中，利用CPN-TOOLS的分析功能對分層著色Petri網(wǎng)模型進行驗證分析，得到隨著重發(fā)時間間隔的增加，模型消息包丟失概率減小，但傳輸延時的時間會增加的規(guī)律，最終得到消息重發(fā)的時間間隔值為3.0s-3.5s。
　　通信控制器應用場景大多需要司機的配合，然而司機身份的識別僅僅依靠的是司機在駕駛臺人機交互界面中輸入ID號，具有一定的安全隱患。因此本文提出了一種利用將身份信息嵌入語音信號中的信息隱藏方法來保證司機

4、身份有效的設計思路，并且描述了信息隱藏算法中的編碼和解碼過程。在上述信息隱藏算法的實現(xiàn)中，語音信號的數(shù)據(jù)量較大，遠大于車地通信消息的數(shù)據(jù)量，因此本文在保證傳輸可靠性的基礎上提出了基于基音周期的帶寬節(jié)省方法，在人類聽覺能夠分辨的前提下，利用基音周期將語音信號進行壓縮后傳輸，降低了語音信號的帶寬占用。
　　參照《歐洲無線電系統(tǒng)功能接口規(guī)范》中制定的通信功能方案，使用分層化和模塊化的方法設計了通信控制服務器中的ISDN服務器子系統(tǒng)的物理

5、層、數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡層，其中數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡層采用純軟件的方式，對硬件要求僅有支持透明傳輸，設計上具有較低的耦合性。根據(jù)ISDN服務器的單生產(chǎn)者單消費者模型，針對研發(fā)中出現(xiàn)的吞吐率低的問題，設計了無鎖隊列，并對無鎖隊列進行了優(yōu)化，仿真實驗結(jié)果表明，無鎖隊列是阻塞隊列性能的2倍。以《歐洲無線電系統(tǒng)功能接口規(guī)范》中描述的時序為基礎擴展出更詳細的ISDN服務器時序圖。然后是仿真測試環(huán)境的搭建和測試序列的介紹和分析，尤其針對通信控制服務器的列車