CTCS-LDL级列控系统是面向我国西部地区低密度线路的新型列控系统,目前正处于理论探索和实验室仿真阶段。为了降低西部铁路低密度线路的建设和运营成本,CTCS-LDL级列控系统的核心思想是用虚拟轨道电路、虚拟应答器和虚拟信号机代替地面真实轨道电路、区间应答器和信号机,并使用GNSS技术实现列车定位,这就要求地面设备具有更高的安全性和可靠性。RBC系统作为保障列车在CTCS-LDL级列控系统下安全行车的地面核心设备,其核心功能包括区间闭塞管理、虚拟轨道区段占用检测和行车许可生成。论文在此基础上选择基于SysML活动图的有色Petri网的建模方法对RBC系统的核心功能模块进行设计、建模与仿真研究。论文首先从面向低密度线路的列控系统特点出发对西部铁路列控系统RBC的核心功能进行需求分析并将其划分为虚拟轨道区段占用检测和行车许可生成管理两大模块,利用SysML活动图能够传达系统动态行为信息及描述系统功能结构的优点对RBC系统的核心功能模块进行分析与设计,并重点研究了西部铁路这一特殊环境下的虚拟轨道区段占用检测算法和不同运营场景下的列车行车许可生成方法。其次,通过分析SysML活动图和Petri网的关系来建立SysML活动图模型的形式化转换规则,并利用该规则对西部铁路列控系统的核心功能模块进行模型转换,建立不同运营场景下的西部铁路RBC系统行车许可生成模块和轨道占用检测模块的可验证有色Petri网模型,用CPN Tools建模工具生成相应的状态空间报告和可达图来分析系统的动态性能,同时利用状态空间查询函数对系统的主要功能逻辑进行逐条验证;在模型功能逻辑验证成功的基础上,建立RBC切换场景下行车许可计算的时间模型,利用CPN Tools的监控器采集仿真数据,对不同网络传输条件下的RBC切换成功率和RBC切换时间性能进行分析。为后续的RBC软件仿真和西部列控系统总体技术方案完善提供理论依据。最后,在建模分析的基础上,用Visual Studio2013编程软件对RBC仿真器的核心功能模块进行软件开发。以西部地区甘隆、格尔木和南山口的线路数据为例,模拟真实的线路条件,通过实验室仿真联调,进一步验证了 RBC系统核心功能设计的正确性和合理性。