车载功能兼容研究主要解决的是列车跨线运行的问题,其一是通过合理的系统功能设计,使车载系统能支持列车在低等级线路条件下的安全运行控制,其二是通过合理的场景设计,使面临跨线运行的列车能安全且高效地实现在不同控制等级之间的转换。CTCS-1级列控系统总体技术方案中提出了在车载系统内部集成C0级系统功能的设想,而项目的前期工作集中于C1级系统的核心业务功能,未能对C1/C0的车载功能兼容问题给出明确方案。对此,本文总结了当前C1车载功能兼容方案中存在的问题,并对当前方案进行了优化设计。提出了针对功能兼容方案的建模与验证框架,建立了功能兼容方案的基础模型,并综合利用NuSMV符号模型检验技术和TCPN建模与仿真方法,从系统功能设计和列车运营场景两个维度,对优化后的功能兼容方案进行了验证。本文完成的主要工作如下:(1)C1车载功能兼容需求分析与方案的优化设计。梳理了 C1级列控系统规范文档中功能兼容相关内容,对核心控制单元的交互方案进行了比选,确定其一为本文的研究基础;通过系统功能分析,提取了 C1/C0车载功能兼容需求;从车载系统结构、功能单元交互等方面对现有方案进行了优化。(2)方案验证研究框架的提出与基础模型的构建。提出了基于模型的方案验证思路,从类、交互、行为三个维度给出了由方案到模型的抽象原则,结合优化后的功能兼容方案和C0核心业务逻辑,完成了对优化后功能兼容方案的完整构建,实现了方案描述的规范化与可视化。(3)车载功能兼容方案的验证。研究了基于UML的符号模型检验方法,定义了 UML到NuSMV的转换规则,建立了方案的NuSMV模型;提取了待验证的属性,并从中提炼出了相应的CTL属性表达式;根据模型的执行结果,回溯不满足属性要求的状态与变量,定位错误原因,进而对方案和模型进行修正,得到了正确、完善的兼容方案。(4)等级转换场景的验证与性能分析。从线路设计、车地通信交互等方面对C1/C0等级转换场景进行了详细设计;考虑场景过程中各子环节的主要时间约束,建立了场景的TCPN模型;分析了模型的动态性能,证明了场景设计的合理性;探讨了场景的实时性能,给出了线路设计建议。通过本文的研究,最终得到了较完善的C1车载功能兼容方案,验证结果表明,该方案满足功能兼容需求且符合C1级系统规范。相关成果可为后续C1级列控技术研究提供理论支持,文中所建立的兼容方案的基础模型也可为今后系统多维度验证与分析提供模型基础。图58幅,表8个,参考文献55篇。