基于資源自主調(diào)配的聯(lián)鎖子系統(tǒng)在車車通信系統(tǒng)中的應(yīng)用.pdf

1、基于車車通信的下一代CBTC(Communication Based Train Control)列車運(yùn)行控系統(tǒng)逐漸成為軌道交通領(lǐng)域的重要研究對象，車車通信技術(shù)的發(fā)展意味著列車將逐步擺脫地面的控制、成為具備高度自主控制能力的個(gè)體。列控系統(tǒng)的革新勢必伴隨著多項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用領(lǐng)域的突破。作為信號系統(tǒng)的重要組成部分，聯(lián)鎖子系統(tǒng)迫切需要和列控系統(tǒng)產(chǎn)生更加深刻的融合。因此，在新型的車車通信系統(tǒng)中，革新了傳統(tǒng)的在軌旁獨(dú)立設(shè)置聯(lián)鎖的架構(gòu)，轉(zhuǎn)而將聯(lián)鎖功

2、能集成到車載模塊。這種方式，能夠有效降低系統(tǒng)故障率和系統(tǒng)維護(hù)成本，提升了車載智能化水平。
　　本文首先結(jié)合世界范圍內(nèi)先進(jìn)列控系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀，總結(jié)了未來列控系統(tǒng)的發(fā)展方向，明確了精簡軌旁設(shè)備是列控系統(tǒng)的發(fā)展目標(biāo)之一。在研究目前已經(jīng)成熟的CBTC系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，分析了CBTC系統(tǒng)存在的主要問題并探索相應(yīng)的解決方法。針對CBTC系統(tǒng)的不足，提出了基于車車通信的下一代CBTC系統(tǒng)的架構(gòu)。車車通信系統(tǒng)在功能分配、子系統(tǒng)組成上對原CBTC系統(tǒng)進(jìn)

3、行了改進(jìn)，能夠修正原系統(tǒng)接口復(fù)雜、響應(yīng)時(shí)間長、缺乏靈活性等缺陷。
　　在完成車車通信系統(tǒng)的初步架構(gòu)的基礎(chǔ)上，本文聚焦于線路資源管理子系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)。把原聯(lián)鎖的基本功能進(jìn)行了提煉為“鋪路”，明確了進(jìn)路控制是實(shí)現(xiàn)基本功能的手段而非基本功能本身。通過對原聯(lián)鎖管理的道岔、信號機(jī)、屏蔽門等設(shè)備的細(xì)化分類，提出了用資源管理代替進(jìn)路控制的方案。對于該方案可能帶來的資源競爭沖突問題進(jìn)行了探討和分析。闡述了新方案下，車載(IntelligentVe

4、hicle On-board Controller, IVOC)、對象控制器(Object Controller, OC)和智能列車監(jiān)控子系統(tǒng)(Intelligent Train Supervision，ITS)分別承擔(dān)的任務(wù)以及三者相互配合實(shí)現(xiàn)原聯(lián)鎖基本功能的交互過程。根據(jù)系統(tǒng)功能架構(gòu)，對線路資源管理子系統(tǒng)進(jìn)行了需求分析和模塊設(shè)計(jì)，完成了車載路徑鎖定模塊和對象控制器的軟件開發(fā)。
　　為了在車車通信系統(tǒng)中開發(fā)安全可靠的線路資源管理

5、軟件，本文運(yùn)用時(shí)間自動機(jī)理論，對線路資源管理子系統(tǒng)進(jìn)行形式化語義描述，采用基于時(shí)間自動機(jī)理論的UPPAAL工具對典型場景進(jìn)行建模分析。典型場景選取了最能體現(xiàn)線路資源管理子系統(tǒng)特點(diǎn)的道岔控制場景，分別說明了正常情況和異常情況的控制流程。在模型驗(yàn)證階段，嚴(yán)格遵循VV&A原則，確保了模型的正確性和可信性。最后，對于資源配置過程中可能存在的資源競爭問題給出了解決方法，建立了雙車沖突下的動態(tài)規(guī)劃模型，給出了最優(yōu)值函數(shù)，采用MATLAB對最優(yōu)值函數(shù)