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基于TSSM的车车通信系统车载移动授权模块的建模和验证
| 论文题名： | 基于TSSM的车车通信系统车载移动授权模块的建模和验证 |
| 关键词： | 铁路列车;车车通信系统;移动授权;行车安全;运行效率 |
| 摘要： | 随着通信技术、控制技术的发展，基于车车通信的下一代列车运行控制系统应运而生。该系统突破了传统的由区域控制器集中控制的列车运行控制理论，建立了全新的以列车自主控制为核心的系统模型。车载设备根据线路资源状况及自身运行状态自主计算移动授权(Movement Authority，MA)，实现了车载系统的智能化。然而目前基于车车通信的下一代列车运行控制系统仍处于探索研究阶段，其中对于车车通信架构下的移动授权研究尚未完善，列车运行效率和灵活性仍有待提高，因此对于移动授权算法的研究及功能实现具有理论研究意义和应用价值。 本文从车车通信系统的架构和数据流入手，对移动授权的功能需求进行分析，提出适合车车通信系统的移动授权算法，有效地保障了列车行车安全，提高了列车运行灵活性和运行效率，实现了列车追踪间隔缩短。为了验证算法的正确性和有效性，本文基于时间安全状态机理论(Timed Safe State Machine，TSSM)对MA算法流程进行建模和分析，并采用UPPAAL进行模拟仿真及验证，同时利用Matlab对追踪场景进行仿真验证。验证表明提出的算法是有效的。本文内容主要如下: (1)车车通信系统架构和移动闭塞基本原理介绍，从车载子系统功能及接口出发，分析车车通信的移动授权特征、功能需求及算法原理;同时对基于列车相对速度的移动闭塞方案——“撞软墙”方案可行性进行分析论证，并提出优化策略，实现了车车通信系统追踪间隔的优化。 (2)根据MA的需求和列车运行场景对MA进行分析和设计，设计包括MA计算的整体流程、单车运行下MA计算、双车追踪运行下MA计算、双车对向运行下MA计算、包含临时限速信息的MA计算。 (3)基于功能需求和算法原理，对MA进行模块划分。利用TSSM的分层结构、并发控制、优先级控制、时间描述的特性，对各子模块进行分析和建模，包括列车筛选模块，列车安全位置模块，路径探询模块，更新路径信息模块，MA计算模块。 (4)运用UPPAAL对MA模型进行模拟，验证MA算法的正确性;并利用Matlab仿真“撞软墙”方案，验证其追踪间隔优化的有效性。 论文的创新点在于提出车车通信系统下车载自主计算移动授权的算法、模块设计方案和“撞软墙”优化方案，基于TSSM理论对车载移动授权模块进行建模分析验证。为系统设计提供理论依据，为后续研究车车通信提供参考。 |
| 作者： | 何芊颖 |
| 专业： | 交通信息工程及控制 |
| 导师： | 郜春海 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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