CTCS-3級列控系統(tǒng)等級轉(zhuǎn)換運營場景智能形式化研究.pdf

1、對中國列車運行控制系統(tǒng)進行建模研究分析已經(jīng)成為目前鐵路智能運輸系統(tǒng)研究方面的主要問題之一。隨著列車速度的不斷提高以及鐵路路段上列車車次的不斷增多,列車運行安全性問題的保障已經(jīng)迫在眉睫。列車運行控制系統(tǒng)是一種具有安全苛求性的巨復雜系統(tǒng),其每一個環(huán)節(jié)都需要精確的安全分析和驗證。其中,對列車運營場景進行安全性分析是保障列車運行安全的重要手段之一。
　　基于Agent理論的建模仿真方法是通過多智能體系統(tǒng)MAS中Agent之間的消息交互來對

2、大規(guī)模系統(tǒng)進行描述,非常適用于解決此類安全苛求性系統(tǒng)中的復雜問題。但是Agent不能直接支持軟件的開發(fā)和實現(xiàn),缺乏對模型的分析和驗證。著色Petri網(wǎng)是一種可以對并發(fā)系統(tǒng)進行描述和分析的主要形式化工具之一,它不但具有堅實的數(shù)學基礎,而且具有圖形化的表示方式,可以確切地表示 Agent行為結(jié)構(gòu)。因此把著色 Petri網(wǎng)和Agent理論結(jié)合起來,可以更為準確和有效的對復雜系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)和動態(tài)行為進行描述,以實現(xiàn)對系統(tǒng)進行全面的建模研究。

3、r>　　本文采用MAS理論和層次著色Petri網(wǎng)混合建模方法對中國列車運行控制系統(tǒng)列車等級轉(zhuǎn)換運營場景進行了研究。將列車等級轉(zhuǎn)換場景抽象為 MAS,將列車和無線閉塞中心抽象為Agent,將其通信環(huán)境 GSM-R無線傳輸網(wǎng)絡抽象為 Agent間的交互環(huán)境。提出了一種具有層次性的車-地主體 Agent的內(nèi)部設計方式,定義了一種擴展性的、具有處理復雜事件能力且適用于此場景模型的Agent。對Agent的構(gòu)成元素進行了詳細的解釋,給出了Agen

4、t的內(nèi)部推理流程圖,并對其內(nèi)部推理過程進行了具體描述。采用具有擴展子頁功能的CPN Tools工具建立了詳細的具有層次化結(jié)構(gòu)的CPN模型,使車-地通信過程、MAS整體行為以及車-地主體內(nèi)部推理流程可視化。最后使用CPN Tools工具生成了場景模型狀態(tài)空間報告,并通過對模型狀態(tài)空間報告的分析確保了模型的正確性。通過對模型進行多次模擬仿真,分析了該場景中不同通信故障率情況下非周期性消息的重發(fā)時間間隔對控車實時性能的影響,驗證了模型的可行性