基于高可信無線通信的列車流形式化建模與仿真.pdf

1、鐵路作為國民經(jīng)濟的大動脈、國家重要基礎(chǔ)設(shè)施和大眾化交通工具，在我國經(jīng)濟社會發(fā)展中起著舉足輕重的作用。發(fā)展高速鐵路，建成快速鐵路網(wǎng)，滿足大流量、高密度、快速便捷的客運需求，是我國鐵路建設(shè)的基本任務(wù)。隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展，在移動閉塞系統(tǒng)中，列車行駛速度和行車密度得到進一步提高。建立高可信的GSM-R無線通信網(wǎng)絡(luò)和高效低能耗的行車組織調(diào)度優(yōu)化控制系統(tǒng)的必要性和迫切性越來越突出。論文針對無線通信GSM-R網(wǎng)絡(luò)的高可信服務(wù)質(zhì)量QoS性能分析、以

2、及高可信通信條件下多列車追蹤運行交通流特性等問題進行了深入研究，主要取得了以下幾方面的研究成果和結(jié)論。
　　1.主要考慮高速列車在移動閉塞區(qū)間條件下高可信GSM-R無線通信的形式化建模和高可靠性分析，建立了隨機Petri網(wǎng)（SPN）表示的CTCS無線通信機制模型和列車與無線閉塞中心通信的GSM-R故障恢復(fù)模型，對GSM-R通信系統(tǒng)的高可信進行分析得出了相應(yīng)結(jié)論。
　　2.針對無線通信信息并行處理問題，在基本細胞膜計算的基礎(chǔ)上

3、結(jié)合隨機過程方法，提出了一種新型基于生化反應(yīng)速率的膜計算方法，通過對每個膜表示的事件物理意義的分析，從分布函數(shù)中求解出生化反應(yīng)速率并分配給相應(yīng)的膜，通過有限馬爾可夫同構(gòu)變換的途徑實現(xiàn)對無線通信系統(tǒng)并行信息處理及可靠性的定量分析。提出的新型膜計算方法以最大并行的方式進行事件處理，提高了系統(tǒng)的執(zhí)行效率，彌補了基本膜計算方法在實際應(yīng)用中的不足，另外該方法能夠提高仿真系統(tǒng)的分析精度，為無線通信高可信的定量與定性分析提供了新的分析方法。
　

4、　3.在高可信無線通信的前提下，針對移動閉塞列車運行的特點，研究了平直線路條件下列車追蹤運行問題。以Multi-Agent理論為基礎(chǔ)，建立了一種移動閉塞條件下的多列車追蹤運行多智能體(MAS)模型，提出了列車與無線閉塞中心之間的MAS交互機制，實現(xiàn)了多列車追蹤運行的安全距離控制。仿真研究了列車追蹤運行過程中速度變化關(guān)系、不同線路初始化密度對線路交通的影響，得到了相應(yīng)的定量分析結(jié)論。
　　4.針對多列車追蹤運行時，列車流實時變化，傳

5、統(tǒng)方法對能耗難于統(tǒng)計分析的問題，提出了一種基于快照分層復(fù)雜系統(tǒng)建模方法，并應(yīng)用該方法對列車流能耗進行了仿真研究。在每一個時間t將該時刻系統(tǒng)作為一個快照，快照系統(tǒng)有環(huán)境靜態(tài)信息描述和動態(tài)Processor處理機，隨著時間一系列快照的演化，逐步演化得到系統(tǒng)的特性。應(yīng)用提出的快照建模方法結(jié)合已經(jīng)建立的MAS列車追蹤交互機制，建立了基于快照的列車交通流能耗分析模型，得到了線路初始化密度、車站?？繒r間對交通流能耗影響性分析。
　　5.在Na