基于信息熵的列控系统体系结构复杂性分析

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1、学校代码：密级：公开硕士学位论文基于信息熵的列控系统体系结构复杂性分析作者姓名崔鹏亮学科专业交通信息工程及控制指导教师王海峰教授培养院系电子信息工程学院二零一五年三月硕士学位论文基于信息熵的列控系统体系结构复杂性分析作者：崔鹏亮导师：王海峰北京交通大学年月学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京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，提供阅览服务，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。学校可以为存在馆际合作关系的兄弟高

2、校用户提供文献传递服务和交换服务。保密的学位论文在解密后适用本授权说明）签字日期年刁月日签字曰期年月”日学校代码：密级：公开北京交通大学硕士学位论文基于信息熵的列控系统体系结构复杂性分析作者姓名：崔鹏亮学号导师姓名：王海峰职称：教授学位类别：工学硕士学位级别：硕士学科专业：交通信息工程及控制研究方向：列车运行控制系统北京交通大学年月致谢本论文的工作是在我的导师王海峰教授的悉心指导下完成的，王海峰教授严谨的治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响。在此衷心感谢三年来王海峰老师对我的关心和指导。王海峰教授悉心指导我们完成了实验室的科研工作，在学习上和生活上都给予了

3、我很大的关心和帮助，在此向王海峰老师表示衷心的谢意。王海峰教授对于我的科研工作和论文都提出了许多的宝贵意见，在此表示衷心的感谢。在实验室工作及撰写论文期间，乔高锋、王锡奎、王舟帆、方辰禹、杨浩、王琦、张霞、曹哲、郭虹利等同学对我论文中的研究工作给予了热情帮助，在此向他们表达我的感激之情。另外也感谢家人，他们的理解和支持使我能够在学校专心完成我的学业。摘要摘要列控系统是保证列车运行安全、提高运输效率的核心技术装备。当今的列控系统规模越来越大、复杂性越来越高，离散计算和连续物理过程紧密耦合，运行环境从封闭静态环境延伸到了开放、动态、持续演化的分布式网络化环境，存在大量的

4、不确定性因素和异构子系统。实际运营过程中，由于对列控系统复杂性缺乏透彻清晰的理解，造成安全环节不易把控，运营维护面临巨大压力。在对列控系统体系结构进行优化设计时，由于缺乏系统复杂性方面的定性分析和定量计算手段，不易把控其中的关键环节。因此，对列控系统体系结构复杂性进行度量分析具有重要理论意义和应用价值。本文针对列控系统体系结构设计与优化缺乏定量依据，运用过程中安全环节不易把控的问题，提出了一种基于信息熵理论的列控系统体系结构复杂性定量分析方法。主要的研宄内容如下：阐述了复杂性科学的研宄现状、系统复杂性定义以及分析方法。在此基础上，结合列控系统的特征，深入剖析了列控系

5、统体系结构的复杂性，从结构和功能控制逻辑两个方面对列控系统体系结构复杂性做出了诠释。分析比较了现有系统复杂性度量方法，针对列控系统体系结构本身的特征，确定采用信息熵理论对列控系统体系结构复杂性进行度量研宄，并基于信息熵，搭建了结构复杂性和功能控制逻辑复杂性度量模型。基于提出的复杂性度量模型，对武广高铁部分线路列控系统体系结构复杂性进行了分析，得出了影响系统复杂性的安全关键环节，验证了其复杂性度量模型的有效性。从降低列控系统体系结构复杂性的角度出发，针对同一段线路，提出三种系统结构优化方案，并利用建模工具，对不同方案的系统体系结构进行建模仿真，从架构、流延迟、资源消耗

6、以及可调度性四个方面，对不同方案的可行性进行了验证。本文的研宄，对提升我国列控系统运营过程中，关键环节的安全把控能力，以及进一步优化系统的结构具有借鉴意义。论文中共有图幅，表个，参考文献篇。关键词：列控系统；信息熵；复杂性：体系结构设计与分析语言（ABSTRACTABSTRACTThetraincontrolsystemisthecoretechnologyandequipmenttoassurethesafetyoftrainoperationandimprovethetransportationeficiency.Thescaleofthecurrenttrai

7、ncontrolsystemismoreandmorelarge,complexitybecomesincreasinglyhigher，，，，北京交通大学硕士学位论文，：目录目录摘要馳研宂背景及意义研宄背景研宂意义复杂性研究现状复杂性科学的发展历程复杂性定义复杂性测度研究的方法、框架及主要内容研究的方法研宄的技术路线论文框架及主要内容系统复杂性分析方法复杂性度量流程系统复杂性分析和指标数据采集可测度分析与度量方法选择复杂性度量与评价系统复杂性分析方法网模型方法有效测度复杂性（耦合性与内聚性系统复杂性分析方法总结本章小结基于信息熵的列控系统体系结构复杂性分析列控