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基于多分辨率建模的CTCS-3级列控系统仿真技术初探

作　者: 李小琴
导　师: 蔡伯根
学　校: 北京交通大学
专　业: 交通信息工程及控制
关键词: CTCS-3 多分辨率建模 HLA/RTI 分布交互仿真 聚合解聚
分类号: TP391.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 122次
引　用: 4次
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内容摘要


我国列车运行控制系统(Chinese Train Control System,CTCS)的发展步伐日益加快,这些新系统的设计、研究、开发、试验、评价、培训等过程要求系统理论的支持,迫切需要采用先进的高可信度的仿真技术来为列车运行控制系统从选型设计、方案评价、产品的测试、系统的优化等系统的全生命周期进行服务,铁路相关决策、设计、应用部门也在不同的场合提出了对列车运行控制仿真系统进行系统的研究和开发的急切需求。论文对CTCS-3级列控系统的多分辨率建模(Multi-Resolution Modeling,MRM)方法进行了探讨并对模型实现了仿真。在建模方法研究上,论文首先分析了几种比较有影响的MRM方法,包括聚合解聚法、视点选择法、多分辨率实体法、跨分辨率交互法等。论文针对不同的应用目的和系统生命周期的不同阶段、不同的人员等对列车、车载设备、地面设备、车—地信息交互过程等的侧重点和细节层次的不同,主要探讨聚合解聚法和跨分辨率交互法在CTCS-3级列控系统上的应用,提出以信息交互的细节层次不同为准则划分CTCS-3级列控系统的多分辨率模型。低分辨率模型为列车运营场景的显示,能粗略了解列车位置、速度等信息;中分辨率模型为CTCS-3级列控系统各组成部分间信息交互的过程;高分辨率模型为CTCS-3级列控系统组成部分内部功能的完成,即生成信息的过程。在此基础上,论文以控车模型为例,具体构建了三种分辨率模型:低分辨率模型是列车在区间安全行驶的场景;中分辨率模型是控车过程模型,主要完成了无线闭塞中心、车载设备、列控中心之间的信息交互;高分辨率模型主要完成了无线闭塞中心对行车许可的计算和车载设备对目标距离制动曲线的绘制。控车多分辨率模型的实现,为MRM在CTCS-3级列控系统上的研究奠定了基础。同时,开展MRM研究对于提高仿真的可用性、可重用性和互操作性具有重要意义。MRM的实现是在分布交互仿真技术高层体系结构(High Level of Architecture,HLA)的基础上,运用运行支撑环境(Run-Time Infrastructure,RTI)软件建立了模型的仿真。构建控车多分辨率模型后,论文建立了联邦对象模型、成员之间的属性公布与定购关系,在介绍三种分辨率模型及联邦管理员的程序流程的同时,还分别介绍了每一个仿真成员的对象模型设计。控车模型仿真的实现,为CTCS-3级列控系统仿真实现奠定了基础,同时高效率的信息交互也表明HLA适用于CTCS-3级列控系统。

全文目录


致谢  5-6
中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-12
1 引言  12-19
  1.1 课题背景与研究意义  12-13
  1.2 多分辨率建模技术发展现状  13-14
    1.2.1 多分辨率建模的概念和方法研究  13-14
    1.2.2 多分辨率建模的应用  14
  1.3 分布交互仿真技术发展现状  14-16
    1.3.1 分布交互仿真的发展历程  15
    1.3.2 高层体系结构的发展现状  15-16
  1.4 CTCS发展  16-18
    1.4.1 CTCS等级划分  16-17
    1.4.2 CTCS-3级列控系统技术方案  17-18
  1.5 本论文主要工作  18-19
2 多分辨率建模和高层体系结构简介  19-32
  2.1 多分辨率建模的相关概念及方法  19-22
    2.1.1 分辨率及其相关概念  19
    2.1.2 多分辨率建模的定义  19-20
    2.1.3 多分辨建模的方法  20-22
  2.2 高层体系结构的介绍  22-29
    2.2.1 联邦及成员的概念  22-23
    2.2.2 联邦及成员规则  23-25
    2.2.3 成员接口规范  25-27
    2.2.4 对象模型模板  27-28
    2.2.5 高层体系结构的基本思想  28-29
  2.3 联邦运行支撑环境  29-30
  2.4 本章小结  30-32
3 CTCS-3级列控系统的多分辨率建模  32-44
  3.1 CTCS-3级列控系统简介  32-35
    3.1.1 CTCS-3级列控系统基本结构  32-33
    3.1.2 CTCS-3级列控系统成员划分  33-34
    3.1.3 CTCS-3级列控系统的多分辨率体现  34-35
  3.2 CTCS-3级列控系统的多分辨率建模举例  35-37
    3.2.1 控车模型的三种分辨率体现  36
    3.2.2 控车模型的信息传递  36-37
  3.3 控车模型的结构设计与总体实现  37-42
    3.3.1 控车模型的结构分析  37-39
    3.3.2 控车模型的RTI体系结构  39
    3.3.3 控车模型的仿真联邦设计  39-42
  3.4 本章小结  42-44
4 基于HLA的多分辨率模型设计  44-64
  4.1 基于HLA的控车模型各成员对象模型设计  44-46
    4.1.1 控车模型联邦与成员的构成  44-45
    4.1.2 控车模型对象模型设计  45-46
  4.2 成员程序设计  46-48
  4.3 低分辨率模型的设计  48-50
    4.3.1 列车安全行驶视图联邦设计  49
    4.3.2 列车安全行驶视图程序设计  49-50
  4.4 中分辨率模型的设计  50-54
    4.4.1 控车过程联邦设计  51-53
    4.4.2 控车过程程序设计  53-54
  4.5 高分辨率模型的设计  54-60
    4.5.1 MA功能及内容  55
    4.5.2 MA计算联邦设计  55-56
    4.5.3 MA计算程序设计  56-57
    4.5.4 目标距离曲线计算原理  57-58
    4.5.5 目标距离曲线计算联邦设计  58-59
    4.5.6 目标距离曲线计算程序设计  59-60
  4.6 联邦管理员设计  60-62
    4.6.1 联邦管理员设计  61
    4.6.2 联邦管理员程序设计  61-62
  4.7 本章小结  62-64
5 基于HLA的CTCS-3级列控系统控车模型实现  64-68
  5.1 RBC成员和TCC成员实现  64-65
  5.2 车载设备成员实现  65-66
  5.3 列车安全行驶视图和联邦管理员实现  66-68
6 结论与展望  68-70
  6.1 结论  68
  6.2 展望  68-70
参考文献  70-73
图索引  73-74
表索引  74-75
作者简历  75-77
学位论文数据集  77

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理（信息加工） > 计算机仿真
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