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原文传递基于Agent的全电子智能分布式应急联锁系统研究

论文题名：	基于Agent的全电子智能分布式应急联锁系统研究
关键词：	应急联锁系统;多Agent技术;领导者模型;实时安全通信
摘要：	我国的自然灾害频发且分布范围广，全国铁路的大约四分之一建造在VII度以上地震烈度区，自然灾害突发造成了巨大人员伤亡和财产损失，有的灾害造成铁路设施损毁、运输中断，快速恢复铁路运输的能力意义重大，而铁路信号联锁系统的灾后抢修抢建能大大提高铁路运输能力，因此铁路信号应急联锁系统具有重要的社会和经济意义。随着计算机联锁的发展，尤其是全电子化计算机联锁系统的推广使用，为搭建快速应急联锁系统提供了技术基础，Agent（智能体）具有自主性、社会性、适应性、智能性以及移动性的特点，将Agent技术和全电子执行单元相结合，是本文实现应急联锁系统的关键技术。　　本文针对应急联锁系统的需求和特点，在分析了Agent的技术特点和应急联锁系统的特点的基础上，建立了应急联锁系统的框架，提出了4种应急联锁系统通信方案，通过系统层面的良好设计，为最终组建快速应急联锁系统奠定了坚实基础。　　通信在Agent系统中占有重要位置，本文深入研究了应急联锁系统中Agent的通信理论。首先给出了Agent基于知识的通信语言KQML(Kowledge Query and Manipulation Language，KQML)的软件结构和语法，KQML语言本身对安全性和实时性支持不足，论文研究了实时安全Agent通信的解决方法，针对安全苛求系统的要求，提出了6种策略来解决，通过KQML原有的参数修改、增加通信域和扩充KQML原语3种办法实现了安全通信；针对 KQML中实时性要求，通过在消息中增加时间约束，即增加通信域SCF(Safety Communication Field)，解决了多Agent系统的实时通信问题。　　基于Agent的联锁软件的分布式实现是应急联锁系统的核心，一项联锁功能的实现由相关Agent协作完成，如何选择合适的Agent协作方式是完成这项工作的关键。本文提出了Agent间相互协作的一种新的模式-交互式领导者模型，介绍了交互式领导者模型的原理，以及联锁功能如何应用交互式领导者模型来实现。分析了联锁功能在多种Agent中的静态数据、动态数据和实现方法，用C语言完成了Agent的编程，实现了分布式联锁软件。　　对于一个安全苛求系统，安全是系统设计永恒的主题。本文给出了应急联锁系统的安全分析，制定了应急联锁系统的风险接受准则，制定了系统各个阶段完成的主要安全工作，以及在每个阶段为了消除风险必须采取的技术措施。应用HAZOP分析方法对应急联锁系统的风险源进行了识别，对其中主要的风险用 FTA故障树进行了分析，并给出了风险具体解决措施。　　在上述理论的支持下，论文作者设计了应急联锁系统的验证系统和仿真环境，验证了系统的各方面性能，结果表明，系统性能达到了设计目标。验证系统主要包括监控Agent、轨旁智能体、Agent模拟机及执行单元模拟机。系统应用全电子技术、电力电子技术、智能Agent技术和面向对象技术等进行系统设计和集成，验证系统采用软硬件混合仿真，既完成了系统调试，又检验了硬件和软件的性能。当应用在现场组建一个新的应急联锁系统时，仅需简单的连线和数据配置，即可完成系统的快速搭建。论文成果将提高我国应急联锁系统的水平，促进灾后铁路运输能力的恢复。另外分布式联锁软件技术还可以引入到常规联锁系统中，作为新的一种智能联锁实现方式，为信号轨旁设备的实现提供技术支撑。
作者：	魏文军
专业：	交通信息工程及控制
导师：	范多旺
授予学位：	博士
授予学位单位：	兰州交通大学
学位年度：	2015
正文语种：	中文