基于Hadoop平臺的列控系統(tǒng)運行軌跡分析方法及其實現(xiàn).pdf

1、列車運行控制系統(tǒng)是鐵路信號系統(tǒng)中保證列車運行安全的重要設備，這對列車運行控制系統(tǒng)提出了系統(tǒng)安全性、可靠性的要求。本文分析了列車運行控制系統(tǒng)的運行狀態(tài)信息記錄系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，研究了基于大數(shù)據(jù)平臺實現(xiàn)列車運行控制系統(tǒng)安全性和可靠性驗證方面的可能性，對軌跡分析技術的并行化進行了探討并對軌跡分析技術并行化后的單次驗證能力進行了研究，成功地將軌跡分析技術在大數(shù)據(jù)平臺實現(xiàn)，并成功地解決分布式平臺對大規(guī)模軌跡處理能力的所有限制因素。通過對一個構造的大

2、規(guī)模軌跡數(shù)據(jù)進行驗證實驗，并對實驗結果進行分析，得出了基于大數(shù)據(jù)平臺實現(xiàn)的離線軌跡分析技術在單次軌跡驗證過程中能處理較長時間范圍內的列車運行控制系統(tǒng)的軌跡數(shù)據(jù)的結論，為列車運行控制系統(tǒng)的安全性和可靠性驗證起到良好的補充作用。
　　本文首先介紹軌跡分析技術所依托的理論和方法，并對方法的通用結構，方法的不同實現(xiàn)、方法所適用的場景和方法的缺點進行了簡要介紹。
　　之后，本文在Hadoop平臺上開發(fā)了一個基于MapReduce計算框

3、架的離線軌跡分析工具，稱之為軌跡分析驗證工具。該工具實現(xiàn)了離線運行時驗證技術的并行化，能夠在分布式平臺對軌跡數(shù)據(jù)進行處理。該工具利用MapReduce框架實現(xiàn)二次排序得到有序的數(shù)據(jù)集，然后在時序邏輯集合運算階段利用一個區(qū)間存儲結構優(yōu)化了整個數(shù)據(jù)集存儲在內存中所占用的空間。并且，該工具成功實現(xiàn)運行時驗證并行化后的進一步細化，這讓該工具理論上具有調用集群所有節(jié)點的能力，能夠充分利用分布式平臺的計算性能。本文還提出了一個新的算法，使該工具理論

4、上在分布式平臺上能夠處理無限規(guī)模的軌跡數(shù)據(jù)集而不必考慮節(jié)點內存的大小。軌跡的規(guī)模越大，軌跡所覆蓋的系統(tǒng)運行時間范圍越長，工具得出的結論更可靠，這使該工具具備了較為實際的應用價值。
　　最后，本文從《列控系統(tǒng)車載設備技術規(guī)范》中提取了列車運行控制系統(tǒng)車載設備的一些用于實現(xiàn)“故障導向安全”的響應屬性，并構造滿足屬性性質的線性時序邏輯公式。之后使用軌跡分析驗證工具對列車運行控制系統(tǒng)車載設備記錄的運行軌跡進行分析，最終證明該軌跡分析工具適