CTCS-3仿真测试系统仿真建模的研究

2011-05-08蒋灵明

铁路通信信号工程技术 2011年5期

关键词：级列控系统业务流程

蒋灵明

（北京全路通信信号研究设计院有限公司，北京 100073）

1 CTCS-3仿真测试系统仿真建模目标

CTCS-3（简称C3）仿真测试系统的建设以真实的铁路运营线为背景，以建立符合实物设备功能需求和接口规范的C3级列控系统仿真模型为目标，采用真实系统和虚拟对象相结合的方式构建完整的线路级仿真系统。

模型须基于实物系统的真实特性，并遵照仿真运行支撑平台的标准和要求。

2 C3仿真测试系统仿真建模策略

C3级列控系统建模应包括功能、性能和故障仿真建模3大类。

功能仿真建模即建立C3级列控系统各设备的功能仿真模型。

性能仿真建模是通过对列控系统模块级的深度建模，实现设备性能的仿真，性能仿真建模是在功能仿真模型的基础上升级实现。

故障仿真建模是在功能仿真模型和性能仿真模型的基础上，分析可预见和实际应用中发生的各种故障，建立故障仿真模型。

在建模过程中，建立仿真模型依据真实系统的实物对象的功能规范，采用面向对象方法进行识别、分析和建模。

在对C3级列控系统的建模上，按以下步骤进行。

1）完整描述仿真对象所对应的实物设备的功能，进行设备内对象识别，识别对象边界与对象层次结构，确定建模层次，详细列举各设备中需要建模的对象并明确其层次关系，通过分析建立仿真对象的内部状态变量和属性，建立对象的内部功能模型。

2）分析仿真对象的对外接口特性，详细列举与被仿真实物对象发生交互的其他实物对象及相应的交互方式和数据交换格式，描述各个仿真对象的外部接口功能并建立外部接口功能模型。

3）分析影响仿真对象内部功能和外部接口功能的条件，列举出影响仿真对象功能正常执行的状态变量和属性，建立功能的影响条件在不同取值下的性能仿真模型。

4）分析实物设备在实际应用中发生的各种故障，通过对内部功能模型的正常功能修改和外部接口功能模型的数据注入，实现故障仿真模型的建立，故障仿真模型从设备级故障模型、系统级故障模型和突发意外故障模型3方面进行建模。

5）建立类的层次结构模型，以及对象的层次结构模型。

6）采用面向对象语言对仿真对象进行完整的封装和描述。

3 C3级列控系统仿真建模总体结构

C3级列控系统地面设备模型和车载设备模型结构以C3级列控系统真实设备的逻辑关系为依据进行建模，支撑模型以满足室内仿真现场列车运行的场景为依据进行建模。

地面室内设备模型间的数据交互遵照仿真运行支撑平台的接口标准和要求通过模型接入代理进行数据传输，并与地面室外设备模型进行数据传输。车载设备模型通过轨道电路信息接收单元模型、应答器信息接收单元模型和测速测距单元模型从地面设备模型获取轨道电路信息、应答器信息和仿真列车运行的速度，车载设备模型通过无线信道模型与RBC模型通信。建立值班员模型、司机模型、动力学模型和列车模型等支撑模型，支持综合集成设计平台的仿真集成测试和设计需求。

C3级列控系统实物设备通过实物接口平台与地面设备接入代理相连，实现C3级列控系统设备模型与实物设备之间的互切换，C3级列控系统建模总体结构如图1所示。

4 C3级列控系统建模实现技术

C3级列控系统建模采用面向服务的流程编排思想，对各设备进行功能服务的定义，按照正常业务流程对模型内各功能服务进行业务流程编排，实现本模型常态；按照约定之外的业务流程对模型内各功能服务进行业务流程编排，实现本模型的故障态；为了仿真设备的性能特性，针对每项功能服务都定义对应的对象特性服务，由对象特性服务定义功能服务作用的触发点，对象特性服务触发的功能服务既可以为常态，也可以为故障态。C3级列控系统建模方法如图2所示。

通过对业务流程的再编排，可以有效地实现功能服务的复用，快速适应不同的仿真应用。

设计应用功能服务时，首先需要分析C3列控系统设备目前核心的业务流程，确定所需的基本功能，其次从支撑仿真设计平台的运行方面获取功能，并打包为服务。利用业务流程分析方法识别模型核心业务流程，通过自上而下的方式来对模型的功能服务进行建模，通过自下而上的方式来编排模型的故障业务流程。