36、基于 Electrum 验证混合 ERTMS/ETCS 3 级概念

基于 Electrum 验证混合 ERTMS/ETCS 3 级概念

1. 引言

欧洲铁路交通管理系统（ERTMS）是欧盟制定的一套铁路信号管理和互操作标准，旨在用无缝的欧洲铁路系统取代各国现有的铁路系统。欧洲列车控制系统（ETCS）作为 ERTMS 的控制指令部分，定义了系统可运行的 3 个信号级别，这取决于所使用的轨旁设备、车载系统与轨旁的通信方式，以及哪些功能由车载或轨旁处理。

在 3 级系统中，列车的正线检测（PTD）信息，包括列车位置和完整性信息，由车载系统直接检测并报告给轨旁。轨旁基于逻辑而非物理轨道区段，决定是否安全地发布移动授权（MA），并通过无线电将其反馈给车载系统。这种方式减少了对物理轨旁检测的需求，降低了实施成本，同时虚拟区段的使用允许任意小的区段划分，提高了系统的性能和适应性。

然而，要使 3 级系统可行，PTD 信息必须可靠，并且车载和轨旁系统之间的通信必须始终得到保证。这些前提条件并不容易满足，因此提出了混合 3 级概念，将 PTD 信息与有限的轨旁检测相结合。轨旁列车检测区段（TTD）被进一步划分为更小的虚拟子区段（VSS）。每个 VSS 除了被识别为空闲或占用外，当检测到信息不一致时，还可能变得模糊或未知。这使得设备不理想或存在通信问题的列车仍能使用线路，尽管无法达到满负荷运行。

2. 建模

2.1 静态结构组件

在 Electrum 中，与 Alloy 类似，结构通过声明签名和字段来引入。签名表示未解释原子的集合，字段则创建多个原子之间的关系。这些签名可以是静态的（默认）或可变的（标记为 var），并且可以通过简单的多重性约束进行限制。

静态签名代表系统可以操作