طراحي و مدلسازي كنترل نظارتي در اينترفيس سيستم تشخيص مانع با استفاده از شبكه LTE در تقاطع‎هاي هم‎سطح

كارشناسي ارشد

كنترل و علائم راه آهن

۱۳۹۷

۱۳۹۷/۴/۲۴

دكتر بهمن قرباني واقعي

راه آهن

تقاطع‎هاي هم‎سطح جاده و ريل كه يكي از حادثه‎خيزترين نقاط سيستم‎هاي ريلي هستند، از جمله سيستم‎هايي مي‎باشند كه قابليت مدلسازي با استفاده از سيستم‏هاي رويداد گسسته را دارند. در اين پايان نامه، مدل گسسته‎ رويدادي مبتني بر شبكه‌هاي پتري رنگي از سيستم تقاطع هم‎سطح شامل سيستم كنترل، چراغ‎هاي زرد و قرمز، موانع مسير، خرابي‎هاي ممكن و قطار مجهز به تجهيزات ETCS ارائه شده است. به منظور كنترل سرعت حركت قطار ناظري ارائه شده است كه بر اساس شرايط خط و فاصله باقيمانده تا تقاطع، سرعت حركت ايمن قطار را تعيين كرده و سپس با استفاده از تجهيزات در نظر گرفته شده در مدل قطار، سرعت و فاصله نسبت به تقاطع به روز رساني مي‎شود. علاوه بر اين، در مدلسازي صورت گرفته براي قطار، تعيين اولويت پيام‎هاي دريافتي به قطار در نظر گرفته شده است و پيام‏هاي با اولويت بالاتر به عنوان هسته تصميم‎گيري در ناظر سرعت مورد استفاده قرار گرفته‎اند. به منظور انتقال اطلاعات بين كابين راهبر و تقاطع نيز از شبكه مخابراتي LTE استفاده شده است. در اين راستا، LTE به مدل تقاطع اضافه شده و كنترل نظارتي به منظور جلوگيري از رخ دادن رويدادهاي غيرمجاز و بهبود عملكرد سيستم توسعه داده شده است. هم‌چنين به منظور حصول اطمينان از تحويل پيام‎ بين قطار و تجهيزات كنار خط مدل گسسته رويدادي ارائه شده است كه تا زمان دريافت گزارش تحويل پيام ارسالي به فرآيند ارسال پيام ادامه مي‏دهد. با ارائه تمامي زيربخش‎هاي موجود در سيستم، در نهايت ساختار سلسله مراتبي سيستم متشكل از سيستم كنترل تقاطع، چراغ‎هاي زرد و قرمز، موانع و فرآيندهايي كه منجر به باز شدن مانع مي‎شوند، شبكه مخابراتي بي‎سيم و قطار ارائه شده است. سپس، مدل فضاي حالت زيرسيستم مخابراتي كه يكي از سيستم‎هاي با تعداد اجزاي محدود است بصورت دستي و بدون استفاده از نرم افزار، محاسبه شده و گزارش استخراج شده از تجزيه و تحليل فضاي حالت سيستم شامل قفل‎هاي زنده و مرده، نشانه گذاري‎هاي مرده، نشانه‏گذاري مبدأ، زنده بودن، توالي‎هاي بي‎نهايت، كرانداري، پايداري و ايمني انجام شده است. در نهايت، مدل فضاي حالت سيستم به كمك نرم افزار CPN tools استخراج شده است، چندين سناريو شامل عملكرد سيستم در شرايط ايده‎آل، خرابي تجهيزات كنار خط و وجود مانع در مسير حركت قطار مورد بررسي قرار گرفته‎اند. نتايج شبيه‎سازي نشان‎دهنده عملكرد مناسب سيستم براساس شاخص هاي ايمني با استفاده از كنترل نظارتي طراحي شده مي‏باشد.

1397/12/20

Supervisory Control Design and Modeling of Railway Level Crossing for Obstacle Detection System using LTE

7/15/2018 12:00:00 AM

Railway Level Crossing (RLC) is one of the most Critical Section of the Railway systems. The model of system may be derived using discrete event systems. In this thesis, a petri net structure for RLCs is provided in such a way that different subsystems such as control system, yellow and red lights, road barriers, train equipped with ETCS and possible failures are modeled. In order to control the speed of the train, a supervisor has been designed. The supervisor determines safe speed of the train based on line condition and distance between train and RLC. By determining the safe speed of the train, speed and distance to RLC is updated by using the ETCS protocols and equipment used in the petri net model of the train. In addition, in train modeling, priority is considered for incoming messages and higher priority messages are chosen as the decision maker for speed supervisor. LTE network has been used to transfer information between train and the RLC. To achieve this goal, petri net model of LTE is augmented to the current model and supervisory control is developed to prevent unauthorized events and improve system performance. In order to ensure delivery of urgent messages between train and RLC, a discrete event model is provided. Proposed model keeps sending emergency messages until the delivery message arrives. By integrating all the subsystems the hierarchical structure of the system consists of RLC control system, red and yellow lights, barriers and conditions that lead to emergency stop of the train, wireless telecommunication network and the train movement has been provided. Then the state space model of the telecommunication is represented manually and state space analysis including dead and live locks, home marking, liveness, fairness, boundedness, stability and safety has studied. Finally, the state space of system is extracted by using CPN tools software, several scenarios including normal situation, failure of track-side equipment and the presence of obstacles in the rail has been simulated. The simulation results indicate high performance of system efficiency based on safety indexes by the presented supervisory control strategies.