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为了满足铁路运输的需要,我国大力发展具有自主知识产权的中国列车控制系统3级(China Train Control System level-3, CTCS-3)。目前,CTCS-3级列控系统的技术规范和需求规范都已制定完善,在现有系统框架下,通过成熟的技术手段和全新的理念排除系统潜在隐患,进一步提升系统的安全性,将是最近一段时期轨道交通领域研究的重要内容。数据融合作为一项综合性技术集合了多种学科先进的理论和丰富的技术手段,在众多领域得到推广和应用。其中,列控系统在传感器及传输层也采用了部分数据融合技术。而为了实现客运专线列车的跨线运行和降级运行,CTCS-3级列控系统兼容了CTCS-2级列控系统的功能和设备,其数据在系统层之间缺乏交流和约束机制,所以在系统层和决策层进行数据融合研究对进一步提高列控系统安全性有着积极的意义。本文在分析列控系统结构和数据传输特性的基础上,提出一种基于数据融合提升列控系统安全性的方案,即对列控数据传输形成一种多维式的制约,并利用有色Petri网(CPN)对融合方案进行建模仿真及验证。首先,论文对CTCS-3级和CTCS-2级系统进行剖析,结合数据融合理论针对临时限速、线路信息、行车许可提出了系统层的数据融合方案。其次,为了验证方案的可行性和合理性,利用CPN对系统进行建模。通过仿真软件的分层功能构造了系统顶层信息模型、列控数据生成子模型、故障注入子模型、数据融合子模型等；通过赋时功能为信息包打上时间戳构造了时间序列。在此基础上,利用CPN软件仿真功能模拟列控信息传输过程中的系统状态和行为,并采用指数函数随机触发机制进行故障注入模拟真实故障。最后,通过理论推导证明数据融合的有效性,并结合大量实验数据加以验证。同时,通过CPN软件的分析功能对所建模型的合理性进行分析。实验仿真结果表明在故障注入情况下,数据融合方案在一定程度降低了错误数据的输出。