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1、面向agent技术在城轨交通自动监控数字仿真中的应用摘 要:针对国产化轨道交通列车自动监控(ATS)系统建模、仿真方法存在的问题,研究采用agent技术进行轨道交通ATS系统全数字仿真的思路和实现方法.设计了基于多Agent的系统体系结构和语义描述,建立了6类agent的结构模型,并制定了它们的功能属性和控制流程.采用时间步长法的进程推进机制和活动扫描法的仿真策略,在VC++6.0开发环境下,实现了ATS系统可视化仿真.该方法降低了系统设计的复杂度.系统具有可重用性和可扩展性.关键词:城市轨道交通;面向agent技术;多agent系统;自
2、动监控;数字仿真城市轨道交通具有运能大、速度快、安全、准时、乘坐舒适、节约能源以及能够缓解地面交通拥挤和有利于环境保护等多方面的优点,因此它将在城市市内交通中占有重要地位.随着城市社会经济的发展和城市化进程的加快,城市在交通问题上面临着越来越严峻的挑战,采用自动化、智能化的快速轨道交通解决日益严重的城市交通问题已经成为城市交通发展的大趋势.根据城市轨道交通系统列车运行的特征,既要保证列车运行安全可靠,又要尽量缩短行车间隔时间和提高轨道交通线路的输送能力,列车运行控制系统(automatictraincontrol,ATC)可以较好地达到上
3、述目的.ATC系统由列车超速防护(automatictrainprotection,ATP)、列车自动驾驶(automatictrainoperation,ATO)及列车自动监控(automatictrainsupervision,ATS)3个子系统构成[1].ATS子系统的功能主要是实现对列车运行的监督和控制[2],辅助行车调度人员对全线列车运行进行管理.对ATS系统进行全数字可视化仿真,具有成本低、高效率、操作方便、易观测等显著优势.1面向agent的ATS数字仿真系统体系结构的建立 面向agent(AO)的方法是继面向数据流(DF
4、O)[3]、面向数据结构(DSO)、面向对象(OO)之后成为新一代的软件开发方法.面向agent的软件系统具有自治性、协作性、反应性和主动性的基本特性.ATS系统是一个庞大的系统,采用面向对象方法建模过程复杂[4],同时考虑到ATS系统仿真适于分布式仿真,所以非常适合采用agent技术建模,因为轨道交通系统中对象的属性随时间的推移及事件的更新而发生有规可循的变化,鉴于ATS系统具有这种智能化自动控制的特点,所以ATS全数字仿真适合采用agent技术实现.在ATS系统中涉及的因素很多,根据仿真对象的侧重,作者抽象出6大类agent,即仿真控
5、制中心agent(SCC-agent)、实体agent(entity-agent)、仿真环境agent(VME-agent)、系统agent(system-agent)、人机界面agent(MMI-agent)、运行图agent(TD-agent).其中,实体agent在仿真控制中心agent内部,是线路agent(line-agent)、信号机agent(signal-agent)、列车agent(train-agent)和车站agent(station-agent)4个agent的统称.5系统的体系结构被设计为3层结构:控制层、状态层
6、和显示层(见图1).结构中的每一个层次都代表不同的agent,每个agent都是一个高度自治的实体,具有各自的功能,解决一定的问题,当问题需要协作解决时,它们之间通过消息传递和信息共享相互协作,相互配合,实现对轨道交通的监控与管理.该系统由system-agent存储各个agent的状态(未触发或已触发)和系统时钟.系统启动时,首先由SCC-agent读取数据库,初始化VME-agent、MMI-agent、系统时钟比例和初始时间等.在系统按照系统时钟扫描的一个周期内,系统事件按照时刻表被触发,VME-agent中存储的设备环境状态发生变
7、化.该变化被相应的entity-agent感知,entity-agent将感知的结果反映给SCC-agent,经SCC-agent整合与处理,制定出监控策略,下放到VME-agent.改变相应设备状态,VME-agent再将这些变化与MMI-agent进行通信,MMI-agent将改变了的设备重新显示.TD-agent通过VME-agent获取时刻表信息,并将调整的列车计划通过VME-agent传送至SCC-agent.SCC-agent是一个智能的知识系统,其内部的entity-agent的各个设备间可实时进行数据通讯,SCC-agen
8、t主要负责区段运行监控任务,实时进行监控策略的调整.各层agent的具体功能如下:1仿真控制中心agent.SCC-agent的职责是负责将列车运行计划(列车运行图信息)以及突发情况下的列车运
