基于Petri網的地鐵信號系統可靠性分析

何霖

【摘要】 在地鐵系統中，信號系統具有十分重要的作用，起著關鍵性的核心作用，只有信號系統的正常工作，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，構建了地鐵信號系統的結構模型，并對設備的重要度水平進行了劃分，在此基礎上，以Petri網為基礎，對地鐵信號系統的可靠性進行了科學的分析，以便于保證信號系統的正常運行。

【關鍵詞】 Petri網 地鐵 信號系統 可靠性

前言：在地鐵運行的過程中，信號系統起著指引性的作用，只有信號系統提示的信號具有準確性，那么才能保證地鐵運行的安全性。當前，經常出現地鐵追尾、相撞等惡性事故，究其原因，都是信號系統故障造成的，因此，必須要加強地鐵信號系統的安全性及可靠性。

一、地鐵信號系統的結構模型

在地鐵系統中，主要包含三個主要的部分，分別為信號系統、聯鎖系統以及閉塞系統，在信號系統中，包含兩大組成部分，一是信號，二是ATC控制系統，而在聯鎖系統及閉塞系統中，所涉及到的內容比較多，道岔、軌道電路等都包含在這兩大系統中。地鐵在運行的過程中，需要通過信號系統進行有效的控制，進而保證列車的安全運行，此外，當列車需要停靠時，信號系統還提供站臺定位的功能，同時，控制車門處于關閉的狀態。信號系統在地鐵系統中的作用非常的重要，針對信號系統的實際結構，設計了信號系統的結構模型，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模塊下設有三個本地ATS模塊，隨后是信號系統中所包含的設備組成的模塊，比如微機聯鎖模塊、屏蔽門模塊、軌道電路模塊等。

在結構模型中，不同的模塊具有不同的功能及性能標準，以此為依據，將信號系統中所具備的設備進行層次劃分，在最底層的設備為自動列車監控系統ATS、本地操作站LOW、發車計時器DTI、旅客向導系統PIIS；在上一層的為信號電源、微機聯鎖、同步環線；再高一級的設備為道岔、信號機、軌道電路；最高級的設備為聯鎖系統、軌旁ATP。

二、基于Petri網的地鐵信號系統可靠性分析

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

2.1信號燈子類Petri網模塊

在信號燈子類Petri網模塊中，當信號燈發生故障時，在Petri網圖中，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域的狀態信息表示出來；當列出是進路信號燈時，關系滿足就用T11來表示；而條件不滿足時用T12來表示，同時，要將信號燈關閉；當信號燈出現故障時，利用T13來表示。

2.2區段類子網Petri網模塊

在區段類子網Petri網模塊圖中，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。當信號系統接收到路段信息時，P21處的閉塞機就可以進行信息處理；當列出請求進入該區段時，P22就會該請求信息進行處理；當列車的區段由占有情況變為被占有情況時，就用T21來表示；而列出所處的區段為空閑時，就業T22來表示，當區段出現故障時，利用T23來表示。

2.3列車類子網Petri網模塊

根據列車類子網Petri網模塊圖，對象模塊的封裝為T31、T32、T33、T34、T35、T36、T37，消息庫所為P31、P32、V31、V32。當信號燈向列車發出消息時，列車接收為P31，列車回復為P32；而T31-T37是表示列車各種狀態的變化，比如當列車由停止的狀態轉變為準備出發狀態時，就用T33來表示。

2.4閉塞類子網Petri網模塊

根據閉塞類子網Petri網模塊圖，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，表示列車向車站發出的請求，在P43處，將區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Petri網模塊

根據通信類子網Petri網模塊圖可知，對象的封裝為T51、T52、T53、T54、T55，消息庫所為P51、P52、V51、V52。這些位置表示當通信子類發生故障時，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備將站間信息發送至對應的車站閉塞機。

結論：實際上，對于地鐵信號系統可靠性的分析，是以常見的故障來分析的，通過Petri網，構建出科學的可靠性模型，進而使地鐵信號系統的動態運行狀態處于全面的控制之中。通過基于Petri網的可靠性模型分析，鐵路信號系統的可靠性及安全性得到了有效的提升，保證了信號系統發出信號的準確性，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生，最終達到提升地鐵系統高效運營的目的。

參 考 文 獻

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