CTCS3级列控系统等级转换运营场景智能形式化分析

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1、--硕士学位论文CTCS-3级列控系统等级转换运营场景智能形式化研究IntelligentFormalResearchonLevelTransitionOperationScenarioofCTCS-3作者姓名：王振强学科、专业：计算机应用技术学号：0211744指导教师：胡晓辉完成日期：2014.04兰州交通大学LanzhouJiaotongUniversity-----万方数据-----独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含获得兰州交通大学或其他教育

2、机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解兰州交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权兰州交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日-----万方数据-----兰州交通大学硕士学位论文摘要对中国列车运行控制系统

3、进行建模研究分析已经成为目前铁路智能运输系统研究方面的主要问题之一。随着列车速度的不断提高以及铁路路段上列车车次的不断增多，列车运行安全性问题的保障已经迫在眉睫。列车运行控制系统是一种具有安全苛求性的巨复杂系统，其每一个环节都需要精确的安全分析和验证。其中，对列车运营场景进行安全性分析是保障列车运行安全的重要手段之一。基于Agent理论的建模仿真方法是通过多智能体系统MAS中Agent之间的消息交互来对大规模系统进行描述，非常适用于解决此类安全苛求性系统中的复杂问题。但是Agent不能直接支持软件的开发和实现，缺乏对模型的分析和验证。着色Petri网是一种可以对并发系统进行描述和分析的

4、主要形式化工具之一，它不但具有坚实的数学基础，而且具有图形化的表示方式，可以确切地表示Agent行为结构。因此把着色Petri网和Agent理论结合起来，可以更为准确和有效的对复杂系统的静态结构和动态行为进行描述，以实现对系统进行全面的建模研究。本文采用MAS理论和层次着色Petri网混合建模方法对中国列车运行控制系统列车等级转换运营场景进行了研究。将列车等级转换场景抽象为MAS，将列车和无线闭塞中心抽象为Agent，将其通信环境GSM-R无线传输网络抽象为Agent间的交互环境。提出了一种具有层次性的车-地主体Agent的内部设计方式，定义了一种扩展性的、具有处理复杂事件能力且适用于

5、此场景模型的Agent。对Agent的构成元素进行了详细的解释，给出了Agent的内部推理流程图，并对其内部推理过程进行了具体描述。采用具有扩展子页功能的CPNTools工具建立了详细的具有层次化结构的CPN模型，使车-地通信过程、MAS整体行为以及车-地主体内部推理流程可视化。最后使用CPNTools工具生成了场景模型状态空间报告，并通过对模型状态空间报告的分析确保了模型的正确性。通过对模型进行多次模拟仿真，分析了该场景中不同通信故障率情况下非周期性消息的重发时间间隔对控车实时性能的影响，验证了模型的可行性。关键词：列控系统；等级转换场景；多智能体系统；Agent推理；着色Petri

6、网；论文类型：应用研究-I------万方数据-----CTCS-3级列控系统等级转换运营场景智能形式化研究AbstractModelingandanalyzingontrainoperationsystemhasbeenoneofthemainproblemsin theresearchonRailwayIntelligentTransportationSystem.Withthecontinuousimprovement oftrainspeedandtheincreasingnumberoftrains,itisextremelyurgenttoguaranteethe safe

7、tyoftrainoperation.Astrainoperationsystemisasafety-criticalandgiant-complex system,itseverylinkrequiresaccuratesecurityanalysisandverification.Amongwhich,the analysisontrainoperationscenarioisoneoftheimportantmeanstoinsureit