基于Petri網(wǎng)的地鐵信號系統(tǒng)可靠性分析

何霖

【摘要】 在地鐵系統(tǒng)中，信號系統(tǒng)具有十分重要的作用，起著關(guān)鍵性的核心作用，只有信號系統(tǒng)的正常工作，保證地鐵的安全運行，才能有效的提升地鐵的運營水平。在本文中，構(gòu)建了地鐵信號系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模型，并對設(shè)備的重要度水平進(jìn)行了劃分，在此基礎(chǔ)上，以Petri網(wǎng)為基礎(chǔ)，對地鐵信號系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行了科學(xué)的分析，以便于保證信號系統(tǒng)的正常運行。

【關(guān)鍵詞】 Petri網(wǎng) 地鐵 信號系統(tǒng) 可靠性

前言：在地鐵運行的過程中，信號系統(tǒng)起著指引性的作用，只有信號系統(tǒng)提示的信號具有準(zhǔn)確性，那么才能保證地鐵運行的安全性。當(dāng)前，經(jīng)常出現(xiàn)地鐵追尾、相撞等惡性事故，究其原因，都是信號系統(tǒng)故障造成的，因此，必須要加強地鐵信號系統(tǒng)的安全性及可靠性。

一、地鐵信號系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模型

在地鐵系統(tǒng)中，主要包含三個主要的部分，分別為信號系統(tǒng)、聯(lián)鎖系統(tǒng)以及閉塞系統(tǒng)，在信號系統(tǒng)中，包含兩大組成部分，一是信號，二是ATC控制系統(tǒng)，而在聯(lián)鎖系統(tǒng)及閉塞系統(tǒng)中，所涉及到的內(nèi)容比較多，道岔、軌道電路等都包含在這兩大系統(tǒng)中。地鐵在運行的過程中，需要通過信號系統(tǒng)進(jìn)行有效的控制，進(jìn)而保證列車的安全運行，此外，當(dāng)列車需要停靠時，信號系統(tǒng)還提供站臺定位的功能，同時，控制車門處于關(guān)閉的狀態(tài)。信號系統(tǒng)在地鐵系統(tǒng)中的作用非常的重要，針對信號系統(tǒng)的實際結(jié)構(gòu)，設(shè)計了信號系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模型，在此模型中，有一個操作控制中心，也就是中央ATS模塊，在中央ATS模塊下設(shè)有三個本地ATS模塊，隨后是信號系統(tǒng)中所包含的設(shè)備組成的模塊，比如微機聯(lián)鎖模塊、屏蔽門模塊、軌道電路模塊等。

在結(jié)構(gòu)模型中，不同的模塊具有不同的功能及性能標(biāo)準(zhǔn)，以此為依據(jù)，將信號系統(tǒng)中所具備的設(shè)備進(jìn)行層次劃分，在最底層的設(shè)備為自動列車監(jiān)控系統(tǒng)ATS、本地操作站LOW、發(fā)車計時器DTI、旅客向?qū)到y(tǒng)PIIS；在上一層的為信號電源、微機聯(lián)鎖、同步環(huán)線；再高一級的設(shè)備為道岔、信號機、軌道電路；最高級的設(shè)備為聯(lián)鎖系統(tǒng)、軌旁ATP。

二、基于Petri網(wǎng)的地鐵信號系統(tǒng)可靠性分析

將模型劃分為五個子類：閉塞機子類、信號燈子類、列車子類、軌道區(qū)子類、通信子類。

2.1信號燈子類Petri網(wǎng)模塊

在信號燈子類Petri網(wǎng)模塊中，當(dāng)信號燈發(fā)生故障時，在Petri網(wǎng)圖中，對象模塊的封裝有三處，分別為T11、T12、T13，消息庫所有四個，分別為P11、P12、V11、V12。當(dāng)閉塞機通過信號燈給出路段閉塞信息時，通過P11來表示；而P12則是將信號燈控制區(qū)域的狀態(tài)信息表示出來；當(dāng)列出是進(jìn)路信號燈時，關(guān)系滿足就用T11來表示；而條件不滿足時用T12來表示，同時，要將信號燈關(guān)閉；當(dāng)信號燈出現(xiàn)故障時，利用T13來表示。

2.2區(qū)段類子網(wǎng)Petri網(wǎng)模塊

在區(qū)段類子網(wǎng)Petri網(wǎng)模塊圖中，對象模塊的封裝有三處，分別為T21、T22、T23，消息庫所有四個，分別為P21、P22、V21、V22。當(dāng)信號系統(tǒng)接收到路段信息時，P21處的閉塞機就可以進(jìn)行信息處理；當(dāng)列出請求進(jìn)入該區(qū)段時，P22就會該請求信息進(jìn)行處理；當(dāng)列車的區(qū)段由占有情況變?yōu)楸徽加星闆r時，就用T21來表示；而列出所處的區(qū)段為空閑時，就業(yè)T22來表示，當(dāng)區(qū)段出現(xiàn)故障時，利用T23來表示。

2.3列車類子網(wǎng)Petri網(wǎng)模塊

根據(jù)列車類子網(wǎng)Petri網(wǎng)模塊圖，對象模塊的封裝為T31、T32、T33、T34、T35、T36、T37，消息庫所為P31、P32、V31、V32。當(dāng)信號燈向列車發(fā)出消息時，列車接收為P31，列車回復(fù)為P32；而T31-T37是表示列車各種狀態(tài)的變化，比如當(dāng)列車由停止的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闇?zhǔn)備出發(fā)狀態(tài)時，就用T33來表示。

2.4閉塞類子網(wǎng)Petri網(wǎng)模塊

根據(jù)閉塞類子網(wǎng)Petri網(wǎng)模塊圖，對象模塊的封裝為T41、T42、T43、T44、T45、T46、T47，消息庫所為P41、P42、P43、P44、P45、V41、V42、V43、V44、V45。在T41處，表示列車向車站發(fā)出的請求，在P43處，將區(qū)段的實際信息表示出來，此外，不同的位置所表示信息各不相同。

2.5通信類子網(wǎng)Petri網(wǎng)模塊

根據(jù)通信類子網(wǎng)Petri網(wǎng)模塊圖可知，對象的封裝為T51、T52、T53、T54、T55，消息庫所為P51、P52、V51、V52。這些位置表示當(dāng)通信子類發(fā)生故障時，不同地點表示不同的信息，比如V51所表示的信息為站間通訊設(shè)備將站間信息發(fā)送至對應(yīng)的車站閉塞機。

結(jié)論：實際上，對于地鐵信號系統(tǒng)可靠性的分析，是以常見的故障來分析的，通過Petri網(wǎng)，構(gòu)建出科學(xué)的可靠性模型，進(jìn)而使地鐵信號系統(tǒng)的動態(tài)運行狀態(tài)處于全面的控制之中。通過基于Petri網(wǎng)的可靠性模型分析，鐵路信號系統(tǒng)的可靠性及安全性得到了有效的提升，保證了信號系統(tǒng)發(fā)出信號的準(zhǔn)確性，這樣一來，就能都保證列車的安全運行，避免列車追尾等惡性安全事故的發(fā)生，最終達(dá)到提升地鐵系統(tǒng)高效運營的目的。

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