探索基于petri网理论的企业铁路调度指挥与监控系统研究

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1、西南交通大学博士学位论文基于Petri网理论的企业铁路调度指挥与监控系统研究姓名：郭进申请学位级别：博士专业：交通信息工程及控制指导教师：诸昌钤20061101西南交通大学博士研究生学位论文第L亟摘要企业专用铁路是我国铁路的重要组成部分，它对促进所属企业的生产和发展及国家路网的整体运输效率，具有及其重要的作用。为了进一步提高企业铁路运输效率，本论文在分析了企业铁路调度指挥与现场控制需求的基础上，研究了构建企业铁路调度指挥与现场监控一体化方案。以往对企业铁路调度指挥与监控系统的研究主要注重于计算机结构、系统功能与调度算法方面，本文提出用离散系统数学模型进行系统分析和设计，

2、为构建以工作流技术为基础的铁路调度指挥与综合监控系统技术平台并从理论上分析系统动态性能打下基础。本论文的主要研究内容为：1．分析了企业铁路调度指挥与监控系统的特点，明确了系统目标，分别对调度指挥、车站控制进行了需求分析．设计了企业铁路调度指挥与综合监控系统的总体方案与信息流图。2．根据调度指挥与监控工作的特点，指出为使系统运行效率更高，不但需要良好的硬件技术平台，而且需要先进的软件支撑，为此，提出采用工作流技术构建系统软件平台的方法。3．在讨论Petri网及基本工作流技术的基础上，研究扩展工作流网络技术。定义了扩展工作流网络GWFN(GeneralWorkflowNet

3、)模型。在GWFN中，把颜色用于表示工作流网中传输的信息，在颜色已被用于描述传输的信息的基础上，用复合颜色标记变量表示具有相同行为的个体，加强了模型的抽象能力；本扩展工作流网络模型引入了外部事件集合，使该模型不仅能描述系统的转换，也能对转换的外部条件与环境进行形式化描述；此外，GWFN还包含守卫函数的定义，使GWFN具有更好的模型结构，抽象能力更强，描述更全面．4．应用GWFN给出了调度指挥与监控系统工作流模型，定义了相关变量．验证了系统模型正确性，采用FCFS与NPPR两种排队模型对调度反应时间进行了定量分析．设计了基于工作流管理系统的实现方案．5．在可达树分析方面，

4、提出并证明了独立一耦合可达分析方法，应用该方法可以更清晰的分析系统的并行独立特性，相比传统逐个变迁分析方法，效率有较大提高．该方法通过对企业铁路调度指挥及监控系统系统中的站问自动闭塞子系统的Petri网模型分析中得到验证．6．研究了安全关键子系统(2×2取2结构)的建模方法。采用高级第lI页西南交通大学博士研究生学位论文Petri理论设计了简化的系统模型，分析了系统动态性能，并应用随机Petri网及马尔可夫链理论对系统单元切换时间等进行了定量分析，取得了预期结果。上述研究不仅对于企业铁路调度指挥与监控系统研发具有实际意义，同时对我国综合铁路调度指挥系统及其它信号控制系统

5、的研究开发也具有参考价值。关键词：调度指挥及监控系统，Petri网，工作流，扩展工作流网络GWFN西南交通大学博士研究生学位论文第1

6、l页AbstractTheenterpriserailwayisapartoftherailwayofthecountry．whichplaystheimportantroleintheproductionandthedevelopmentoftheenterpriseandintheprogressoftransportationefficiencyoftherailwayinthecountry．Theschemetounitethe

7、dispatchingpartwiththecontrollingpartbasedontheanalysisofthespecialrequirementofthedispatchingandcontrollingsystemoftheenterpriserailwaywasstudiedinthethesis．inordertoimprovethetransportationefficiencyoftherailway．nleformerstudiesofthedispatchingandcontrollingsystemoftheenterpriserailway

8、weremainlyputonthestructure，thefunctionandtheoperationofthedispatching．Themethodtodesignandanalyzesystembasedonthemathematicsmodelwasbroughtforward，iUthethesis，forthesakeofapplyingtheworkfiowtechniqueonthedispatchingandcontrollingsystemoftheenterpriserailwayandanalyzingth