基于TSSM的車車通信系統(tǒng)車載移動(dòng)授權(quán)模塊的建模和驗(yàn)證.pdf

1、隨著通信技術(shù)、控制技術(shù)的發(fā)展，基于車車通信的下一代列車運(yùn)行控制系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。該系統(tǒng)突破了傳統(tǒng)的由區(qū)域控制器集中控制的列車運(yùn)行控制理論，建立了全新的以列車自主控制為核心的系統(tǒng)模型。車載設(shè)備根據(jù)線路資源狀況及自身運(yùn)行狀態(tài)自主計(jì)算移動(dòng)授權(quán)(Movement Authority，MA)，實(shí)現(xiàn)了車載系統(tǒng)的智能化。然而目前基于車車通信的下一代列車運(yùn)行控制系統(tǒng)仍處于探索研究階段，其中對(duì)于車車通信架構(gòu)下的移動(dòng)授權(quán)研究尚未完善，列車運(yùn)行效率和靈活性仍有待

2、提高，因此對(duì)于移動(dòng)授權(quán)算法的研究及功能實(shí)現(xiàn)具有理論研究意義和應(yīng)用價(jià)值。
　　本文從車車通信系統(tǒng)的架構(gòu)和數(shù)據(jù)流入手，對(duì)移動(dòng)授權(quán)的功能需求進(jìn)行分析，提出適合車車通信系統(tǒng)的移動(dòng)授權(quán)算法，有效地保障了列車行車安全，提高了列車運(yùn)行靈活性和運(yùn)行效率，實(shí)現(xiàn)了列車追蹤間隔縮短。為了驗(yàn)證算法的正確性和有效性，本文基于時(shí)間安全狀態(tài)機(jī)理論(Timed Safe State Machine，TSSM)對(duì)MA算法流程進(jìn)行建模和分析，并采用UPPAAL進(jìn)行模

3、擬仿真及驗(yàn)證，同時(shí)利用Matlab對(duì)追蹤場(chǎng)景進(jìn)行仿真驗(yàn)證。驗(yàn)證表明提出的算法是有效的。本文內(nèi)容主要如下:
　　(1)車車通信系統(tǒng)架構(gòu)和移動(dòng)閉塞基本原理介紹，從車載子系統(tǒng)功能及接口出發(fā)，分析車車通信的移動(dòng)授權(quán)特征、功能需求及算法原理;同時(shí)對(duì)基于列車相對(duì)速度的移動(dòng)閉塞方案——“撞軟墻”方案可行性進(jìn)行分析論證，并提出優(yōu)化策略，實(shí)現(xiàn)了車車通信系統(tǒng)追蹤間隔的優(yōu)化。
　　(2)根據(jù)MA的需求和列車運(yùn)行場(chǎng)景對(duì)MA進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)包括M

4、A計(jì)算的整體流程、單車運(yùn)行下MA計(jì)算、雙車追蹤運(yùn)行下MA計(jì)算、雙車對(duì)向運(yùn)行下MA計(jì)算、包含臨時(shí)限速信息的MA計(jì)算。
　　(3)基于功能需求和算法原理，對(duì)MA進(jìn)行模塊劃分。利用TSSM的分層結(jié)構(gòu)、并發(fā)控制、優(yōu)先級(jí)控制、時(shí)間描述的特性，對(duì)各子模塊進(jìn)行分析和建模，包括列車篩選模塊，列車安全位置模塊，路徑探詢模塊，更新路徑信息模塊，MA計(jì)算模塊。
　　(4)運(yùn)用UPPAAL對(duì)MA模型進(jìn)行模擬，驗(yàn)證MA算法的正確性;并利用Matlab