列車運行控制系統(tǒng)多分辨率建模理論與方法研究.pdf

1、列車運行控制系統(tǒng)的運行過程和控制策略的生成涉及多個學科領(lǐng)域的交叉與融合，其內(nèi)部元素的復雜性和分布性決定了系統(tǒng)仿真的精度和細節(jié)程度具有復雜多樣化的特點。論文基于多分辨率建模理論，以目前廣泛應用的CTCS-3級列車運行控制系統(tǒng)為例，根據(jù)設備離線測試、運行策略優(yōu)化、列車運行場景再現(xiàn)等各種不同的仿真需求，對于列控系統(tǒng)進行分級分層的解析，并進行多層次、多粒度的建模，以構(gòu)建能夠準確描述列車正常運行過程和特殊事件注入的列控系統(tǒng)仿真模型。本文基于CTC

2、S-3級列車運行控制系統(tǒng)的分級分層、自上而下的結(jié)構(gòu)特點，為實現(xiàn)全系統(tǒng)綜合建模仿真需求，分析了列車運行控制系統(tǒng)建模仿真的多分辨率特性，深入的研究了適用于列車運行控制系統(tǒng)的多分辨率模型的數(shù)學描述方法、建模方法和一致性維護方法，并將多分辨率建模思想在實驗室構(gòu)建的CTCS-3級列車運行控制系統(tǒng)仿真平臺上進行了驗證。
　　論文的主要創(chuàng)新工作如下:
　　(1)提出了列控系統(tǒng)多分辨率模型實體框架。以CTCS-3級列車運行控制系統(tǒng)為例，對列

3、車運行控制全過程進行了層次化劃分，分析了列控系統(tǒng)仿真運營場景、系統(tǒng)仿真功能的多分辨率特性，提出了包含系統(tǒng)宏觀模型、多車追蹤運行控制模型、單車運行控制模型以及支撐模型仿真運行的場景模型和功能模型的列控系統(tǒng)多分辨率模型實體框架;
　　(2)提出了適合列車運行控制系統(tǒng)建模應用的多分辨率模型域的模型描述方法，定義了多分辨率模型域的概念和結(jié)構(gòu)，將多分辨率模型域中的多分辨率模型群、接口模型、分辨率切換觸發(fā)接口模型、多分辨率模型域管理模型的結(jié)構(gòu)

4、及功能分別定義。建立了多分辨率模型域，可以統(tǒng)一對于模型的輸入、輸出進行管理。通過定義接口模型和管理模型，解決了已有仿真模塊的可重用性問題;
　　(3)提出了列控系統(tǒng)多分辨率實體聚合解聚方法，基于中間層優(yōu)先的思想，構(gòu)建了列控系統(tǒng)中間層模型實體，再擴展構(gòu)建了較高層次和較低層次的模型實體。提出了跨分辨率交互協(xié)調(diào)策略，實現(xiàn)了多分辨率實體在仿真過程中的動態(tài)聚合解聚。構(gòu)建了列控系統(tǒng)HLA仿真運行環(huán)境，實現(xiàn)了已有的分辨率切換策略、優(yōu)化的偽解聚策

5、略以及提出的跨分辨率交互策略三種策略下的動態(tài)聚合解聚過程，分析了不同分辨率切換策略的適用性;
　　(4)提出了列控系統(tǒng)多分辨率模型輸出信息一致性維護方法。將本體映射方法應用到多分辨率模型輸出信息一致性維護過程中，解決了多分辨率模型輸出信息不能直接比較的問題。將列控系統(tǒng)中的多分辨率模型系的輸出信息進行映射處理，獲得了需要進行一致性維護的元素。提出了基于FAHP的映射項一致性權(quán)重評價方法，分析了這些信息元素對于保證系統(tǒng)整體輸出一致性的