时间：2023-04-08 11:30:22
导语：在铁路信号论文的撰写旅程中，学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径，好期刊汇集了九篇优秀范文，愿这些内容能够启发您的创作灵感，引领您探索更多的创作可能。
除了目前铁路信号电缆芯线接续主要采用的压接端子冷压法之外，现采用了一种国际领先的液态金属核心技术，其液态金属材料为铟基、铋基合金，安全无毒，不腐蚀铝和铜，且热导率高，在高于5℃的温度条件下为液态。基于这种液态金属，结合先进的工业封装设计手段，设计开发了一种低熔点金属电缆芯线连接端子。这种低熔点金属电缆芯线连接端子的结构特征在于：端子外观为一个封闭的圆筒，两端有能插入低熔点金属电缆连接端子三维结构示意图电缆的小孔。端子由充注低熔点金属的腔体、一对硅胶密封圈、一对金属弹片以及一对单向卡子组成。端子腔体内充注的低熔点金属在常温下为液态，是实现两电缆导电连接的连接材料；硅胶密封圈置于低熔点金属腔体的两端，用于密封低熔点金属，防止泄漏，同时起到防潮防水的作用；金属弹片可防止硅胶密封圈的松动，进一步保证低熔点金属的密封性；单向卡子置于端子两端，使电缆插入后不会向外脱落，起到固定电缆芯线，防止电缆芯线脱落的作用。其接续效果如图2所示。这种低熔点金属电缆芯线连接端子的工程应用特点在于：接续操作不需要使用任何工具；螺旋卡片防松设计可以提供一个很大的抗拉强度；由于硅胶塞具有优越的弹性和密封效果，可以将导线面、液态金属与空气隔绝，保证良好的气密性，防止接触面氧化，有效减少接触电阻的产生；由于液体在固体表面有 润湿性，能使导线与液态金属以最大的面积接触，接触电阻小，可以保证端子接续后接触电阻的稳定。
2内屏蔽层接续工艺改进
目前内屏蔽层接续工艺主要有2种，一是采用双铜环对屏蔽铜网和内屏蔽层进行压接，此种方式的缺陷在于容易造成芯线“皮－泡－皮”绝缘层的损伤。二是采用一截铜网与待接续的内屏蔽层重叠搭接，再用塑料扎带进行绑扎紧固，该方式不能保证内屏蔽层与铜网之间的可靠连接，尤其是当灌入冷封胶时，冷封胶逐渐渗入到内屏蔽层与铜网之间的接触面形成绝缘层。在这种情况下，如果有外界干扰电流在内屏蔽层上引起较大的纵向电动势，就会在内屏蔽层与铜网的接续处造成发热，甚至产生烧损电缆的严重后果。因此，必须采取技术手段实现内屏蔽层与接续铜网之间的可靠电气连接。为保证可靠接续，采用一种含有低熔点金属的焊锡膏进行快速焊接。具体方案如下：将内屏蔽层剥开2cm，在内屏蔽层与四线组之间缠绕一圈云母纸。在内屏蔽层与接续铜网接头处的接触面上，均匀涂抹一种含有低熔点金属的焊锡膏。将排流线（内屏蔽层与四线组间或在内屏蔽层外有一根铜导线称为排流线）缠绕绑扎在铜网与内屏蔽层的接头处，起到一定的固定作用。4．用电子气焊枪加热使焊锡膏熔化，实现内屏蔽层、接续铜网、排流线三者的可靠接续。经过反复实践操作，得出“锡膏焊接法”的特点：一是焊锡膏可以直接涂抹在屏蔽层与铜网的接触面上，比使用普通焊锡丝操作起来更方便；二是焊锡膏含有助焊剂和焊料粉，与普通焊锡丝相比更易融化，所需加热时间更短，四芯组外包裹云母纸，起到隔热、防火和绝缘的作用，仅这两点就可以避免损坏芯线绝缘层；三是焊锡膏在加热过程中有较强的去氧化膜功能和较好的粘附性能，焊接质量可靠。
3成端工艺改进
内屏蔽铁路数字信号电缆在结构上与普通铁路信号电缆相比，增加了内屏蔽层及排流线。内屏蔽铁路数字信号电缆引入室外信号箱盒进行成端时，要求将内屏蔽层及排流线引出并接地，这就是内屏蔽铁路数字信号电缆成端工艺的关键点。目前，施工单位常用的工艺，是采用铜压接管来压接内屏蔽层、排流线和引出线。然而，内屏蔽铁路数字信号电缆芯线的“皮－泡－皮”绝缘层在外力作用下容易损伤，作业人员难以掌握恰当的压接力度，一旦力度过大就会损伤芯线绝缘层，如果施工时只是破皮而未完全破损，那么这一隐患点就难以及时发现，只会在日后的运营过程中随着列车震动造成的摩擦最终破损而导致芯线对地绝缘不良。因此，解决这一问题的关键在于施工过程中要尽量避免对芯线“皮－泡－皮”绝缘层的挤压。经过大量工程实践摸索，建议采用一种含有低熔点金属的焊接材料进行焊接，来替代原来普遍采用的铜环压接或普通焊锡丝焊接工艺，具体操作如下：首先将内屏蔽层与四线组剥离开，再采用一种基于低熔点金属构成的焊锡膏将7×0．52塑料铜芯线与内屏蔽层进行焊接，焊接完成后认真整理内屏蔽层，可采用棉布隔离内屏蔽层与四线组，以防铜屏蔽层割伤芯线，由此杜绝损伤电缆芯线。
4结束语
关键词：计算机联锁；铁路信号；提升
随着信息技术的不断发展，铁路信号联锁控制系统经历了诸多发展时期，有传统的机械、机电系统转化为现代社会中微电子、计算机等现代控制系统。计算机联锁能高效、安全的维持车站运转，提高车站整体运行效率。本文结合相关计算机联锁技术分析我国应该如何开展安全型铁路信号计算机联锁热备系统的实现工作。
一、安全型铁路信号计算机联锁热备系统的总体设计
铁路信号计算机联锁热备系统能有效的提高铁路信号系统的实用性可靠性。本文依据传统铁路信号的计算机联锁系统的特点，设计实用性能较高的双机热备系统。
1、双机热备系统
双机热备计算机连锁系统是由两台计算机同时控制，进行逻辑运转计算。在工作过程中，只有一台计算机控制输电线路，另一台则保持待机状态。如果在运转中主机出现故障而备机无故障，则自动切换到备机工作，由备机切换成主机，继续控制输电线路运行。
在传统铁路信号计算机联锁系统中，大多都采用人工冷备份来保证联锁系统的稳定性，但与双机热备系统相比，这种存在明显的弊端。首先当主机出现故障时，需要用人工来切换备机设备，便捷性能差。其次，在主机和备机切换过程中，容易出现信息缺失。最后，在安全性能方面，双机冷备系统具有明显缺陷，单机效率不足。正是由于传统的双冷备分中存在明显不足，因此要加快双机热备系统研制工作。
2、设计双机热备系统的原则
在设计双机热备系统过程中，要明确设计工作的前提、目标和原则，保证设计过程的科学性。、
设计双机热备系统的前提条件就是确保信息传输的安全性和效率性，最大程度保证行车安全。
在设计过程中，要考虑到以下几个因素：
（1）准确性：主机和备机之间工作互补是双机热备系统中的一大特色。当主机发生故障时，要保证备机能准时发送信号并开始工作，同时展开主机与备机之间的信息交换程序。当主机重新恢复工作时，备机要将信息再次传输回主机。
（2）便捷性：便捷性主要是指主机和备机之间能顺利完成信息交换工作。
3、系统功能的实现
双机热备系统要从五个层次加以实现，包括：人机对话层、联锁运算层、复核驱动层、接口层和监控对象层。本文通过划分该五个层面，对开展设计分析。
（1）人机对话层
人机对话层由显示屏、音响、鼠标等计算机基础设备组成。它依靠鼠标、键盘出入命令信息，通过串口传输到两台计算机中。通常情况下，可以使用一机多屏的技术来显示整个车站情况（车站大小决定显示器数量），也要将车站站台的动态信息与计算机联锁系统中的文字信息通过动态显示屏或LED显示屏上显示，方便工作人员检查管理。当主机出现故障时，要通过音响音乐进行报警。在显示屏上也应该设置故障闪烁信号灯，保证管理人员能在第一时间掌握故障情况并加以处理。
在设置人机对话层过程中，要保证系统能够自动实现启动和关闭。要根据站台的实际情况发送开车、停车指令。能准时实施光学报警，方便操作人员管理维修。
（2）联锁运算层
在双机热备系统中，联锁计算机是整个系统的核心部分，它由互补的两台热备份联锁计算机及相关共享器组成。在运行过程中，联锁计算机通过内部联锁软件的完成命令信号的判断、对联锁信号的分析、生成控制命令、诊断铁路信号故障等工作。在双机热备系统中，两台热备份联锁计算机要具有相同的配置，保证系统和操作人员在检测出联锁计算机出现故障时，通过共享器完成信息的自动切换或人工切换，使故障计算机退出应用信息管理程序，并发出警报。
（3）复核驱动层
复合驱动层是由两套配置完全相同的PLC可编程逻辑控制器组成。复核驱动器主要负责采集车站的具体信息，并完成对相关信息进行分析、对联锁运算机所发出的命令进行复核同时驱动车站信号、辅助系统完成自我监测等工作。PLC可编程逻辑程序控制器同样是互为热备的系统，它能通过对故障的检测发现CPU和I/O等功能模块的故障状态，也能进行PLC程序中CPU和I/O等功能模块之间相互切换工作。
（4）接口层
接口层是链接计算机联锁系统和监控对象的关键。接口层主要承担以下任务：
①时刻监控车站现场的监控，完成表示信息的电平向静/动转换以及PLC系统信号的之间的脉冲驱动信号向电平表示信息转换。
②监控专用电路控制设备运行，并支持系统完成监控。
（5）监控对象层
监控对象层主要指将计算机连锁系统用于监控车站状态控制以及调动机车的信号控制设备。在车站运行中，监控对象层的相关设备主要包括车站中用于指示列车运行的有色信号灯、转动岔道的转辙机、检测车站中轨道空闲区段以及占用状态的轨道电路等。
二、系统安全保护
在提高计算机联锁系统安全性过程中，国内外都采用二模动态亢余方案或三模静态亢余方案。三模静态亢余方案能利用硬件亢余提升系统的可靠性，二模动态亢余方案是利用整合硬件亢余资源，结合相关故障检测技术进行分析处理。在保护双机热备系统安全工作中，可以根据具体形式选择解决方案。
结束语：本文通过简单分析安全型铁路信号计算机联锁热备系统中双机热备系统的设计流程，为未来铁路信号信息化发展提供一个方向，希望能为相关部门解决实际问题提供帮助。在具体实施过程中，会出现信息交换不流畅、数据不稳定等情况，希望工作人员能克服实际困难，大胆实践，不断丰富双机热备系统，使双机热备系统更具体化、实用化。
参考文献：
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[2]燕永田.计算机联锁控制系统教学模型的研究[J].建材技术与应用，2012（1）：103-104
[3]胡庆新.铁路信号计算机联锁系统的联锁逻辑变换[J].合肥工业大学学报，2013（3）：96-101
论文摘要:以ZPW-2000系列无绝缘移频自动闭塞系统为例，对铁路信号工程项目管理系统进行介绍，并对施工现场需求较强的室内配线表查询计算作了较为详尽的设计说明，有助于推进科学的项目目标管理与控制。
铁路信号工程项目管理是一种科学的工程建设管理方法，即在一定的约束条件下，以实现建设工程项目的投资、质量、进度目标为目的，按照其内在的逻揖规律对信号工程项目进行计划、组织、协调、控制的系统管理活动。
目前信号工程项目规模扩大、资金增加、结构日趋复杂、技术条件要求高、受外界影响因素多、信息量大，用手工方法很难实现有效的科学管理。随着科学技术的进步，利用计算机建设基于信号工程项目管理知识的项目管理系统，已提上日程。本文以ZPW-2000系列无绝缘移频自动闭塞系统的工程管理为例，对铁路信号工程项目管理系统的应用进行具体介绍。
1系统特点
铁路信号工程项目管理系统的目的是对整个施工过程进行集成，通过自动或人工对室内外的施工进行现场数据采集，并存入数据库。经对数据计算、分析、处理后，将实际测量参数与标准参数进行比较，给出提示，将结果显示给施工人员及有关管理人员，为其提供一个最优的解决方案。该系统适用于施工管理、监督控制或检查控制。
系统数据库采用关系型数据库ACCESS，使用前需进行数据源设定，建立相应的图表。数据库资料内容包括:施工前期的设备采购人库、施工过程中的计算、分析结果人库和测试开通中的数据人库。系统基于JAVA实现，利用集成开发工具Jbuilder 2005 o CPU采用PIV 1. OGHz以上，操作系统采用Windows XP。
2系统功能及实现
铁路信号工程项目管理系统功能包括:施工管理、成本管理、质量管理、招标管理、进度管理、合同管理、组织管理、物流管理、风险管理、验收管理、评估管理和信息管理。为充分体现ZPW-2000自动闭塞系统施工管理功能特点，将功能模块分为4个部分，如图1所示。
2. 1施工准备功能模块
此模块包括设备名称、箱体包装情况记录、型号、规格、数量、设备的完好情况记录，以及设备拟安装地点、位置等信息的输人。系统将根据输人信息自动形成施工设备台账、器材汇总表、设备到场数据表等。
2. 2铁路内屏蔽数字信号电缆施工功能模块
铁路内屏蔽数字信号电缆敷设前，应对其进行单盘测试和配盘;电缆接续、配线前后，应进行施工测试;接续、配线前的测试数据作为电缆隐蔽工程测试记录。利用此模块将对以上测试数据进行输人，并自动生成日期或项目类别记录报表，便于有关人员对照检查验收。
2. 3室内设备安装功能模块
该模块包括以下内容。
1.室内设备安装定测。如机柜与机柜之间、机柜与墙壁之间检测通道距离值，电源屏位置的参照坐标值，走线槽道使用部位的参照坐标值等。
2.配线表查询计算。用户只需要输人图形名称及查询参数就可以获得配线表查询结果，特别是在有关联(配线表中有很多关联项，如6级关联)的表格应用时，效果明显。系统能将所有结果自动调出。现以10套发送、接收设备的区间移频柜零层配线表为例:组合柜内有10个零层端子，对应10套发送、接收装置，每个3X18端子建立一张二维表格，O1， 02， 03为个段，序号做为列号(从1^-18)，表名依次取为QY1-1， QY1-2 ， QY1-3，一直到QY1-10，共10张表。使用时，用户选择要查询的配线表如QY1-1，再选择端子号如02-2 ( 02号的2号端子)，系统会自动找到QY1-1 02-2号端子，数据内容为QZ1-5 08-2(区间综合柜5层08的2号端子)。同时还根据找到的内容自动关联到QZ1-5 08-2所在的侧面配线表，找到它的内容为QY1-1 02-2，内容一致，说明线路正确。
同样可以建立区间综合柜零层配线表(QZH)，区间移频柜零层配线表，站内电码化侧面配线表ZM1， ZM2，方向电路区间组合侧面配线表(QFZ )等所有零层及侧面配线表，以及电路调整表等。
3.电气特性测试。如电源屏输出指标、继电器编号及检测指标、硅整流器型号及检测指标，发送器、接收器、衰耗盘编号，模拟试验电路特性测试数据，移频电路试验、移频报警试验、发送器N-1系统试验、车站结合试验、方向电路模拟试验、信号机联通试验站内电码化试验、室内电源接地、混电、绝缘及电缆综合绝缘测试的有关信息，开通试验及调试参数等信息。
2. 4室外设备安装功能模块
论文摘要:就怎样高质圣高标准地完成铁路信号工程，提出了比较全面的科学管理体会。
当前，铁路建设热潮迭起，新建、改造项目众多，新技术，新设备、新器材不断出现，列车运行速度不断提高，对施工的质量、进度、安全要求越来越高。怎样高质量高标准地完成信号工程，下面谈几点不成熟的意见。
1施工的要求
1.质量。质量是工程的生命，高质量的工程是列车安全运行的基础保证。
2.安全。在施工中要杜绝一切可能对列车安全运行、施工人员、设备和其他人员生命财产造成危害的现象发生。
3.进度。要按期或提前交工，就要统筹兼顾一切影响工程的因素，进行合理安排，以较高的效率完成工程。
4.成本。要以最小的投放完成工程。
2工程前期的调查
2.1施工圈纸的调变核对
调查工程的性质(铁路系统内、外、新建、改造等)、对运输的影响和对工程的制约及限制、工程量的大小、技术和工艺的难度，图纸的准确性。
2.2施工地点的调变
(1)实地调查现场地形，做到施工前心中有数。
(2)调查现场交通、生活、气候等自然条件，这也是实行以人为本的思想。
(3)调查施工队伍人员的状况。一支干练的队伍是施工顺利进行的坚强保证。要摸清施工人员的业务素质、工作能力、专长、脾气秉性和思想动态。这些都是施工计划安排要考虑的因素。
(4)材料购置调查。电务工程材料型号种类繁多，要掌握他们的性能、质量，交货的地点、时间。不因供料不及时而窝工。
(5)调查其他施工部门、单位的安排及进度。铁路施工是个大联动，电务施工需要工务、房建、供电、运输等部门紧密配合。有时还需和其他单位共同施工，要弄清他们的工程安排、进度。
3工程计划安排
工程计划要充分考虑安全、质量、进度、成本的要求，对人力、物力、时间精心合理安排，处理好妥全、质量、进度、成本相互之间的矛盾。安全、技术、成本要专人负责，全员控制。实行施工标准化，工作定量定性，分工明确，责任到人。工期安排、材料准备应有余地，以防意外发生。
3.1安全措施
安全高于一切。要充分考虑到各种影响安全的因素，制定相应的安全措施，以保障人身和行车安全。重点考虑影响安全的因素有:
(1)因违章施工影响人身、行车安全。
(2)因违章或不当被铁路车辆、汽车等造成人员伤亡。
(3)因违章和不当在施工中被重物、机械、电力造成人身财产伤亡。
(4)在工作、工余职工或职工同外界发生纠纷造成人员伤亡或不良影响。
(5)工地、营地防火、防盗。
(6)新职工、民工缺乏安全知识，易出现安全方面的问题。
(7)要充分考虑新技术、新设备、新材料特点和性能，避免在施工中出现因不太掌握出现安全问愚。
3.2施工质量
质量是工程的生命，应该外美内实。
(1)使用符合要求的材料，材料质量是工程质量的基础保证。
(2)施工工艺程序要标准化、科学合理，有明确的质量要求。对新技术、新设备、新材料的使用，施工前要培训学习，掌握原理、性能和使用方法。对业务较弱的职工、新职工在施工前强化培训，民工也应培训，并在施工中重点控制监督。
(3)制定奖惩措施，建立激励机制。
3.3进度安排
(1)按工程量的大小、工期要求、技术和作业难易程度、人力、施工设备和其他单位的进度合理安排。
(2)工期安排要有富余量，以应对未预料到的情况发生。
(3)应根据个人的业务能力、专长安排工作，工作量在考虑工期的情况下不要太大，不使施工人员过于劳累。一只疲惫的队伍很难保证工程质量。
(4)尽量按工作的性质同异进行模块分工，安排同一性质的工作给同一人员。
3.4成本控制
工程成本控制主要是用料控制，电务工程材料种类繁多，施工前一定要统计好材料的种类、数量，按量订购，并留适当的余量，专人负责，按需领取，做好登记。
3.5协调
(1)同工务、房建、供电、车务和其他单位、部门的协调。
(2)施工队伍内部的协调。
协调工作非常重要，良好的协调联动可保证工作以高质量、高效率完成。
3.6控制监督
施工计划中有监督控制措施，在施工进行过程控制，发现问题和偏差及时处理纠正。
3.7其他
(1)尽量给职工创造较好的生活条件。在饮食、卫生、住宿方面关心职工，防治疾病或水土不服。
(2)随时掌握职工的思想动态，稳定队伍，充分调动职工的积极性。
关键词：联锁；软件测试；建模；Petri网
中图分类号：U284文献标识码：A 文章编号：1009-3044(2008)30-0606-03
Research on Simulation Modeling at Railway Interlocking Software Test Based on Petri Net
GONG Jie
(School of Electronics&Information Engineering, Tongji University, Shanghai 201804, China)
Abstract: The railway interlocking software always have a strict test demand ，simulation is an important part of test. As a kind of formal program language, Petri-Net is veracity and integrality. It is very suitable for the safety-critical software test. In the paper, it proposes an idea abort simulation modeling at railway interlocking software test. Furthermore, it presents two examples on Petri-Net and Color Petri-Net. It will help to improve the system’s security and veracity.
Key words: interlocking; software test; modeling; Petri-Net
环境仿真技术是软件测试的重要组成部分,它不仅要能够模仿出被仿系统的正常运行行为，还要能够实现故障注入的模拟。铁路联锁软件是对铁路站场信号设备进行实时控制，以保证站内行、调车安全和提高作业效率为目的的一种安全软件[1]。随着铁路提速与计算机联锁应用的普及，对于铁路计算机联锁软件的测试越来越普遍。为了能有效地提供一个与车站联锁系统的实际环境相仿的供检测的环境，我们就希望在计算机联锁测试评估平台上利用计算机系统仿真技术模拟出车站内部的联锁情况，同时也能够实现故障注入的模拟。
作为建模工具的一种，Petri网是1962年由Petri.C.A在他的博士论文中作为网状结构的信息流模型提出来的[3]。近年来，Petri网以及它的各种改进模型如: 有色Petri网等被广泛地应用到了众多复杂系统的离散事件仿真模型搭建工作中，为离散事件的仿真提供了不少新的方法。相对于传统的马式链等建模方法，Petri网作为一种形式化方法，它不仅能分析系统软，硬件中多方面的特性（如功能性,安全性,可靠性,实时性等）而且对于计算机联锁这类安全性极高的安全苛求软件还可检测系统定义的一致性,完整性和精确性。基于Petri网的这些优点，考虑到对联锁软件测试所要模拟的铁路站场的信号设备动作均是离散事件，因而我们尝试着将Petri网引入对联锁软件的测试仿真之中。本文针对铁路联锁三大件之一的道岔提出了基于Petri网的仿真建模方案。
1 车站联锁仿真
仿真简而言之就是在模型上进行试验的过程。车站联锁仿真是要仿出一个铁路车站信号系统中现场的各种设备（信号机，道岔，轨道电路区段等）在联锁逻辑下由联锁控制、列车运行或故障事件所导致的状态变化的平台提供给被测软件作为其测试的命令对象[1]。因此，仿真环境必须能正确模仿这三种信号设备的动作，包括能够正确模拟信号机的灯光显示变换、道岔的位置转换、列车和车列在站内运行引起相应轨道区段的占用或出清等。由于轨道电路区段的变化还涉及列车的运行，因此仿真环境还需模拟站内列车的各种行、调车作业。由于安全苛求软件对安全性的严格要求，仿真环境还必须做到能够根据测试的要求注入故障，成为一个嵌入故障的仿真环境。以考察被测软件对于故障的应对能力。在这里Petri网的使用可以有效的模拟各种设备的动作和故障注入，描述各个设备的状态变化。
2 Petri网
随着对Petri网研究的深入，各种Petri网层出不穷，但是目前在仿真领域应用最为广泛的仍是基本Petri网与有色Petri网。在文献[3]与[4]中有着对基本Petri网与有色Petri网明确的定义：
2.1 基本Petri网
基本Petri网是一个四元组PN=(S,T；F,M0 )[3]
1) P为由库所（places）组成的一类有限集合
2）T为由变迁（transitions）组成的一类有限集合
3) F为网的流关系（flow relation）：且满足：
4）M0为基本Petri网PN的初始标识。
2.2 有色Petri网的结构
有色Petri网的定义有多种，在这里我们选用了Kurt Jensen所给出的经典定义：有色Petri网是一个多元组CPN=（∑,P,T,A,N,C,G,E,I）它满足如下条件[4]：
1) ∑是一有限非空类型集合，称为颜色集
2）P为由库所（places）组成的一类有限集合
3）T为由变迁（transitions）组成的一类有限集合
4）A是有限的弧集，且满足
5）N称为节点（node）函数，定义为 N：AP×T∩T×P
6）C称为颜色（color）函数，定义为 C：P∑
7）G称为防护（guard）函数，定义为，G：Texpressions（expressions为表达式），且满足：
其中Type为类型函数，Var是变量函数，Var（expression）为由expression中所含变量组成的集合。
8）E为弧表达式函数，定义为 E：Aexpressions，且满足：
这里的p(a)表示n(a)的库所。
9）I为初始化函数，它将每一库所映射成一常量表达式，且满足：
有色Petri网与基本Petri网的不同之处在于其拥有较高的折叠性，可以有效的减少库所的数量，将基本Petri网较难描述的模型简单的表示出来，改变基本Petri网对复杂系统无法描述的缺点。
3 仿真建模实例
在仿真建模中可根据不同的设备要求来选择要使用的Petri网的类型，对于状态与事件较少的设备可以就使用基本Petri网来描述，而对于某些较为复杂的设备则要利用有色Petri网才能建立起。下面将会给出对基本道岔模型（基本Petri网）和含故障设置的道岔模型（有色Petri网）的建模实例。
3.1 道岔的基本Petri网模型
道岔在联锁系统中是用来提供给列车轨道转换的装置，用来保障列车进入正常进路区，正常情况下，它根据进路的建立命令的保持不同的状态，因此在建立仿真模型的过程中，应把道岔所受的联锁控制以及其的所处状态作为需要考虑的重要因素，而其物理位置、形状、外壳颜色等物理特性均可以忽略不记[2]。选择道岔的显示状态作为库所，道岔所受的联锁控制作为变迁，可以很好地描述道岔的状态转换。由于道岔的当前状态只有4种，用基本Petri网即可方便、直观描述。如图1，清楚的表明了基本道岔的状态转换。
表1详细解释了道岔基本Petri网模型中的各个库所和变迁的物理意义，即离散事件的各个状态与引发状态变化的事件。例如，在定位锁闭这一变迁（T1）触发后，信号机就会由初始状态定位状态（S1）显示为锁闭状态（S3）。当道岔发生解锁的变迁（T5）发生后，道岔将会重新回到定位（S1）。上图中的四开是指一种道岔岔尖保持不接触的状态的铁路术语，是一种正常状态，而并非指道岔失去表示。
假定Petri网的原始状态 M0={1,0,0,0}，则其的可达性图参见图2。
通过上述可达性图可以清楚的看出对于每个状态M，其托肯显示出的都是单一道岔状态，没有出现多状态或无状态显示的错误，且根据Petri网的定义我们可以判定上一模型具有良好的可达性、可逆性与活性。
3.2 含故障设置的道岔的有色Petri网模型
在基本道岔的基础上，往往在许多的测试中要求加入一定的故障，来观察道岔对于故障的处理能力，在这里就需要做故障恢复的考虑（记忆性），因此用基本的Petri网来描述轨道区段就不再合适了，所以改为选择有色Petri网来描述轨道区段的状态。其托肯构造如下所示：
Token={ID，STATE0，STATE1}
其中：ID表示区段的物理地址，STATE0表示道岔的当前状态，STATE1表示道岔的上一状态(在故障设置中也可以模糊化为一记忆态,即追溯为上一对于判决有用的状态)。在这种托肯结构下，每个托肯就可以同时包含当前状态与以前状态的信息，原来在这种条件下，使用基本Petri网来描述轨道区段的状态变化会导致库所的急剧增加，模型非常复杂，因此我们选用有色Petri网来建立仿真模型（图3），同一库所可以含有不同颜色的托肯，大大简化了模型。
模型中，库所集P={S1,S2,S3,S4,S5}代表轨道道岔的状态空间，S1: 定位；S2: 反位；S3：四开；S4：锁闭；S5：失表示。变迁集T={T1，T2，T3，T4，T5，T6，T7，T8，T9，T10，T11，T12 }包括了进路的控制命令与故障设置命令两个部分的事件所转化成的变迁。
对于P当中的各个库所，定义色集如下：
C(S1)={(ID,S1,S3), (ID,S1,S4)}
C(S2)={(ID,S2,S3), (ID,S2,S4)}
C(S3)={(ID,S3,S1), (ID,S3,S2), (ID,S3,S5)}
C(S4)={(ID,S4,S1), (ID,S4,S2)}
C(S5)={(ID,S5,S3)}
从上面可以看到，我们将当前状态STATE0相同的托肯都定义在同一库所中。
表2详细解释了道岔模型中的库所和变迁的物理意义，即离散事件的各个状态（多个状态依据某一规则集中成同一个库所）与引发状态变化的事件。弧集合A={a1 ,a2, a3, a4, a5, a6, a7, a8, a9, a10, a11, a12, a13, a14, a15, a16 ,a17, a18, a19, a20, a21, a22, a23, a24}，表3给出了弧函数E的具体定义:
防护函数G定义为：G(T6)=V1, G(T8)=V2, G(T1)=V3, G(T4)=V4, G(T9)=V5, G(T10)=V6, G(T11)=V7, G(T12)=V8,其中:
V1= (ID,S4,S1)，V2= (ID,S4,S2)，V3= (ID,S3,S2)，V4= (ID,S3,S1)
V5= (ID,S3,S1)，V6= (ID,S3,S2)，V7= (ID,S5,S1)，V8= (ID,S5,S2)
在这里防护函数所起的作用就是对有色Petri中的托肯加以筛选的模块，例如防护函数V1，对于库所S4的色集包含了2种不同的颜色{(ID,S4,S1)，(ID,S4,S2)}但是根据站场的实际仿真情况,只有定位锁闭的道岔才能在定位解锁的命令(T6)下回到定位状态，即只有在前一状态为定位(S1)情况下，处于锁闭状态(S4)的道岔才会转化为区段持久故障占用(S1)。所以通过设立防护函数V2，在库所S4中只允许颜色为(ID,S4,S1)的托肯才能够触发T6后转化为(ID,S1,S4)。起到了一种对托肯的有条件的筛选作用。
图1与3的模型仅仅表达了铁路道岔的联锁仿真建模的部分内容，随着测试内容的增加会有更多的变迁产生，但是从上述两建模的实例可以看出而言，Petri网是非常适用于车站联锁的描述的。
4 结论
环境仿真是软件测试的一个重要课题。在安全软件的测试中，是影响测试的有效性和效率的关键问题。本文结合铁路车站微机软件测试平台的研究课题深入探讨了环境仿真建模的课题，提出了利用Petri网建模的思想来完成联锁仿真的建模。铁路车站信号联锁系统的联锁逻辑关系非常的复杂，其仿真的建模过去长期使用马式链来完成，结构较为复杂，且会出现描述不清的状况。使用Petri网建模后，利用形式化语言的准确性，提高了测试的一致性,完整性和精确性，而且有利于直接转化为具体的编程语言。
虽然上述的设计思想和理论以取得一定的成果，然而仍有有待改进之处。比如时间Petri等在建模的引进等，还需要进一步考虑。总体看来，本文利用Petri对联锁软件测试仿真建模的尝试，对于离散事件的仿真建模起到了一定的借鉴作用。
参考文献：
[1] 吴芳美.铁路安全软件测试评估.北京:中国铁道出版社,2001.
[2] 屠海滢,任晓旭,吴芳美.论铁路信号仿真的模型、算法及策略[J].上海铁道大学学报，1998,19:3-4.
[3] 吴哲辉.Petri网导论[M].北京:机械工业出版社,2006.
[4] Kurt Jensen. Colored Petri Nets―Basic Concepts Analysis Methods and PracticalUse[M]. Second Edition. Germany: Springer, 1997:70-107.
关键词：交叉口；通行能力；信号配时；交通量
1.国外研究现状
1868 年，英国发明家奈特在伦敦设置了世界上最早的交通信号灯。它是仿效铁路信号，由红绿两种颜色组成的臂板式煤气信号灯，用来控制交叉路口马车通行，只限于夜间使用。1918 年，美国纽约街头出现了第一座手动操纵的电气照明三色信号灯。1926年，英国人在伍尔弗汉普顿安设了第一座自动交通信号灯，这是一种定周期的交通控制方式，适用于交通量变化不大，需分时段控制的交叉路口。1928 年世界上第一台感应式信号机在美国巴尔的摩试制成功，这种感应式信号机所使用的检测器最初是用橡皮管作传感器，由交通工程师阿德勒发明。为了解决交通流时空连续性与交叉路口“各自为政”孤立控制之间的矛盾，必须把相邻的交叉口作为一个系统来统一地加以控制。1917年，世界上第一个线控系统出现在美国的盐湖城，它是一种可同时控制6个交叉口的手动控制系统。1952年在美国科罗拉多州的丹佛市出现了模拟电子计算机的交通信号控制系统，经过改进被称为“PR”系统。它将单一交叉口的交通感应控制概念应用于街道交通信号网络，采用车辆控制器取样并向该系统控制中心输入交通数据，用模拟电子计算机进行数据处理，然后再调整各交叉口的交通信号。从1952年到1961年的10年间，在美国建立了100多个这种交通信号控制系统。到上世纪60年代，世界各国开始研究控制范围较大的信号协调控制系统，建立模拟各交叉通流状况的数学模型，以解决信号配时的优化问题。1960年加拿大的多伦多市将数字电子计算机（IBM650型计算机）用于区域交通信号控制，建成了世界上第一个中心式的交通信号控制系统，这个系统于 1963年开始运转使用，可控制20个交叉口，到 1973年做到可控制 885个交叉口。进入70年代，以美国、英国等发达国家为代表的汽车交通发达国家在信号交叉口的建设实践和理论研究中都取得了较为成熟、卓越的成就。
2.研究内容分析
2.1关于交叉口信号控制的研究
信号控制发展的过程是从单点控制到整条线路协调控制，再到区域协调控制的过程。对于单点控制主要的方法有Webster和Cobber提出的EWebster-B.Cobber法和美国的HCM法。目前，国外对于信号方面的研究主要是集中在线控和区域控制方面，研究成果主要是TRANSYT（Traffic Network Study Tool）一脱机配时优化的定时控制系统、SCATS（Sydney Coordinated Adaptive Traffic System）―自适应交通控制系统和SCOOT（Split Cycle Offset Optimizing Technique）―绿信比、信号周期、相位差优化技术及美国、日本、澳大利亚开发的一些系统。
2.2关于考虑非机动车和行人的单点信号控制的研究
分析了自行车对交叉口通行能力的影响，并对自行车、行人同右转机动车的冲突进行了定性分析。通过对混合交通组成条件下的行人交通特性进行分析，讨论了人行道对道路交通环境、行人、非机动车及机动车运行特性的影响。对驾驶员在信号交叉口左转或右转时给行人让行的特性进行了研究。
2.3关于信号交叉口延误和通行能力的研究
加拿大阿尔伯达大学土木工程系L. Fu介绍了如何计算车辆和行人在交叉口的延误。美国得克萨斯大学土木工程学院Kara M. Kockelman和Raheel A.Shabih分析了轻型货车对信号交叉口通行能力的影响。他们通过调查得到信号交叉口轻型货车的车头时距，把轻型货车换算成小客车（PCU，Passenger Car Unit）。
2.4关于混合交通方面的研究
国外关于混合交通的研究重点体现在三个方面：一是道路上不同类型机动车形成的“混合”交通的行为分析。例如，Zhang等人研究了不同种类车流之间的行为差异，这种“混合”与我国机动车与非机动车的“混合”有所不同；二是车辆在不同道路路况下（如拥挤与非拥挤状态）的行为分析，而此前的研究主要集中在自由流条件下的行为研究；三是有道路实时信息可用时车辆行驶与路径选择行为分析。
3.结语
国外的技术在实际应用中已比较成熟，影响着我国城市道路交叉口信号控制研究，对我国城市道路交叉口信号控制起着重要的作用。
参考文献：
[1]王伟平.城市平面交叉通信号控制优化方法的研究，2001，9（2）： 52-59.
[2]栗红强.城市交通控制信号配时参数优化方法研究. 吉林大学博士论文，2004.
[3]徐建闽等.交通管理与控制. 北京： 人民交通出版社，2007.
[4]李江.交通工程学. 北京： 人民交通出版社，2002.
[5]刘金明.基于多目标规划的城市道路信号交叉口配时研究.北京交通大学硕士学位论文，2011.
关键词：科技创新能力；AHP模型；轨道交通；评价指标体系
中图分类号：G726 文献标识码：A
一、引言
培养科技创新人才是社会发展的需要，更是当前高校教育的首要任务。对大学生科技创新能力的研究近年来成为热门课题，目前为止，针对不同类型高校学生科技创新能力培养现状的个案研究比较少，怎样结合不同类型院校特点，构建一套适合该校学生的科技创新能力评价指标体系，值得关注。
随着近年轨道交通业的快速发展，为满足技术革新和行业可持续发展的需要，轨道交通类专业大学生需要具备良好的科技创新能力，然而有关该类型高校大学生科技创新能力的研究当前还是空白，因此根据轨道交通院校特点，构建一套科学合理的评价指标体系，为高校从哪些方面培养和提高大学生的科技创新能力指明重点努力方向，这是值得探索的一门新课题。
二、大学生科技创新能力评价指标体系
科技创新能力指标体系的构建是大学生创新能力综合评价体系的核心内容，也是创新能力评价工作中的一个难点。在借鉴国内现有相关指标体系研究 的基础上，结合轨道交通高校学生的特点，采用定性与定量相结合的层次分析法（AHP），构建大学生科技创新能力评价指标体系，具体步骤如下：
（一）明确问题，构建递阶层次结构模型
本文以南京铁道职业技术学院轨道交通类专业学生为研究对象。在分析轨道交通学科知识体系的基础上，结合当前社会发展对轨道交通创新型人才培养的需求，并遵循全面性、科学性、可行性原则，对大学生科技创新能力构成要素进行分解，初步设计出评价指标，然后征询多位业内专家意见，对评价指标经过两轮反复筛选、整合，拟订出最终的科技创新能力评价指标体系，如表1所示。该评价指标体系分为目标层、准则层和指标层3个层次，准则层中6项指标呈现出一种相互关联、相互作用，较全面地反映了大学生科技创新能力的要素内涵。
（二）各项指标评价标准
1.创新基础能力的评价标准
创新基础能力是大学生进行创新活动需要具备的基本能力，主要包含5个二级指标（见表1）。轨道交通管理人员需要常与人沟通交流，评价学生的沟通交流能力看其是否善于倾听别人意见，勇于表达自己观点等方面来评价。轨道交通行业高速发展，要求行业人员的知识和技能不断更新，这需要学生具有较好的自我学习能力，可从较强的自学意识、良好的学习习惯、正确的自学方法等方面反映。信息化迅猛发展的时代，学生应熟悉轨道交通及相关专业的文献信息资源，用科学的方法进行信息的收集、整理、加工和利用。网络时代，计算机应用能力是轨道交通大学生必备的一项技能，可通过使用office软件和专业软件（如CAD、Matlab等） 的熟练程度、考取计算机等级证书（如中级操作员证书等）等方面评定。写作能力可参照实训总结、社会调研报告与求职文书等应用文写作能力来评价。
2.创新知识结构的评价标准
创新知识结构是大学生进行科技创新的核心能力，包括基础知识、专业知识、交叉学科知识。轨道交通大学生要求具备较好的数学、电学等自然科学和人文社会科学基础，能系统地掌握轨道交通专业各学科知识基本理论和知识，并会融会贯通，了解轨道交通行业最新的技术发展动态。基础知识和专业知识能力可通过课程考试成绩等级来评价。交叉学科知识可通过选修其他专业课程情况，是否掌握丰富的各学科知识并会灵活应用来衡量。
3.创新意识的评价标准
创新意识包括创新的动力、主动性，对创新研究富有激情，关心轨道交通科技发展，关注铁路及地铁的技术变革，具有主动探索，开发自身潜能，不断获取轨道交通专业的新知识及新技能。
4.创新思维能力的评价标准
轨道交通类人才需熟悉监测设备的数据、波形分析，处理系统故障，有主见，善于发现问题，想法解决难题，需要具有较强的创新思维。轨道交通人才创新思维可由逻辑思维、发散思维能力、洞察能力3个二级指标来反映。
逻辑思维能力体现在学生对已有知识总结归纳，再加工，进行推理判断的能力。发散思维体现在学生想像力丰富，破除惯性思维，对所学的知识有独立见解，在学习中标新立异、常涌现灵感的火花。洞察能力体现在学生具有敏锐的观察力，对新事物能迅速的认知理解，具备独立思考分析问题本质的能力，能够较快地判断事物本质规律。
5.创新品质的评价标准
轨道交通类人才要求具有对国家和人民的生命财产高度负责的社会责任感，具备轨道交通专业设备维护工作的基本生产组织、技术管理能力。创新品格包括责任感、团队合作能力、组织协调能力。责任感可体现在遵守校纪班规，团队合作能力体现在团队意识、合作技巧，要求学生具有大局意识，在学习中互相帮助合作。组织协调能力可通过学生参与各种集体活动的表现、担任校内各级学生组织职务、参加实训实习和生活学习中的表现来评判学生的组织协调能力。
6.创新实践能力的评价标准
根据轨道交通类专业培养目标，要培养具有创新精神和较强实践能力的高端技能型人才。创新实践能力可通过参加的科技活动及取得的科技成果情况来评价。对轨道交通学生来说，参与课题研究、车站志愿服务、社会调研、各级竞赛（如全国职业技能大赛、大学生数学建模竞赛、电子竞赛等）及取得相关奖项、参加专业能力资格考试获得的证书（比如CAD工程师认证证书、铁路客运员或货运员资格证书、铁路信号中级工资格证书等）可作为评价实践能力的评价标准。
（三）对指标进行两两比较，构造判断矩阵
从第二层开始，把同一层级的指标因素用成对比较法构造判断矩阵，直到最后一层。若同一层两个因素分别设为i，j，因素i与因素j对上一层因素的重要性之比用cij表示，则判断矩阵C=（cij）nxn，且cij = 1―cij（i，j=1，2L，n）对于cij的值，采用Satty提出的1～9标度法（如表2所示）。
针对轨道交通专业的特点，设计专家调查问卷，采用专家打分法，通过两两比较，对结果汇总分析后得到判断矩阵，其中准则层（B1、B2、B3、B4、B5、B6）对目标层（A）的成对比矩阵记为P，指标层（三级指标）对准则层中6个二级指标的对比矩阵分别记为
P1，P2，P3，P4，P5，P6。
（四）层次单排序与一致性检验
由于研究对象的复杂性和专家主观判断的差异，前面构建的判断矩阵无法保证完全的一致，只要做到接近一致性就可以，为保证评价结果合理，需对这些矩阵的一致性进行检验。
由第二层的成对比矩阵P，计算出准则层（B1、B2、B3、B4、B5、B6）对目标层（A）的权重向量为：
wk
（2）=[0.0483，0.1892，0.1980，0.1584，0.1502，0.2558]
最大特征根λ=6.4203和一致性指标CI=0.0841，一致性比率CR=0.06780.1，则认为矩阵一致性程度不能接受， 需对矩阵中元素的相对重要性进行调整， 直到矩阵满足CR
（五）层次总排序及其一致性检验
层次总排序即计算准则层指标对于总目标层A相对重要性的排序权值，计算出轨道交通大学生科技创新能力评价体系权重系数，具体如表4中所示。层次总排序也要进行一致性检验，一致性检验公式如下：
其中 是准则层对于目标层的权重，CIk、CRk分别是第三层对比矩阵的一致性比例、一致性比率。由CIz
从表4中可以看出，大学生科技创新能力评价指标中，创新实践能力最重要，其次是创新意识、创新知识结构、创新思维能力、创新品质、创新基础能力。在创新基础能力中，自我学习能力这一指标是最重要的，其次是信息采集处理能力；在知识结构中，认为专业知识最重要，其次是交叉学科知识；创新意识中，主动性中重要；创新思维能力中，认为逻辑思维最重要，其次是发散思维能力；创新品质中，责任感最重要，其次为组织协调能力；创新实践能力中，认为科技成果最重要，其次为科技活动。总体来看，大学生科技创新能力评价体系中科技成果、创新主动性、专业知识、逻辑思维是排在前四位的评价要素。这些结果可为轨道交通类专业重点从哪些方面培养和提高学生科技创新能力提供借鉴。
三、轨道交通大学生科技创新能力评价体系应用实例
首先，以南京铁道职业技术学院铁道交通专业某学生为研究对象，根据前面建立的大学生科技创新能力评价体系，取指标要素的评价等级为：
{强（90），较强（80），一般（70），较差（60）}
请三位专业老师对该学生各项评价指标按照评价标准评定等级，取对应分值的平均值作为该生该项评价指标的分值，整理出该生对应表1的18项二级指标的分值见表5：
将二级指标的分值乘以表3对应的权重系数，再求和，计算到该生创新能力评分为80.284。
从最终的结果80
四、结语
本研究在大量文献分析、专家调查并结合轨道交通类专业特色的基础上，利用AHP方法建立了轨道交通专业大学生科技创新能力评价指标体系，可以使大学生创新能力的综合评价更趋科学化、标准化、制度化。文中所采用的层次分析法虽具有一定科学性，但是评价指标是根据专家的意见给出的，不能完全避免主观随意性的影响，该科技创新能力评价指标还需在实际应用过程中不断检验、修订。
参考文献
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