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原文传递列车运行控制系统多分辨率建模理论与方法研究

论文题名：	列车运行控制系统多分辨率建模理论与方法研究
关键词：	列车运行;控制系统;多分辨率建模理论;模拟仿真
摘要：	列车运行控制系统的运行过程和控制策略的生成涉及多个学科领域的交叉与融合，其内部元素的复杂性和分布性决定了系统仿真的精度和细节程度具有复杂多样化的特点。论文基于多分辨率建模理论，以目前广泛应用的CTCS-3级列车运行控制系统为例，根据设备离线测试、运行策略优化、列车运行场景再现等各种不同的仿真需求，对于列控系统进行分级分层的解析，并进行多层次、多粒度的建模，以构建能够准确描述列车正常运行过程和特殊事件注入的列控系统仿真模型。本文基于CTCS-3级列车运行控制系统的分级分层、自上而下的结构特点，为实现全系统综合建模仿真需求，分析了列车运行控制系统建模仿真的多分辨率特性，深入的研究了适用于列车运行控制系统的多分辨率模型的数学描述方法、建模方法和一致性维护方法，并将多分辨率建模思想在实验室构建的CTCS-3级列车运行控制系统仿真平台上进行了验证。　　论文的主要创新工作如下: 　　(1)提出了列控系统多分辨率模型实体框架。以CTCS-3级列车运行控制系统为例，对列车运行控制全过程进行了层次化划分，分析了列控系统仿真运营场景、系统仿真功能的多分辨率特性，提出了包含系统宏观模型、多车追踪运行控制模型、单车运行控制模型以及支撑模型仿真运行的场景模型和功能模型的列控系统多分辨率模型实体框架; 　　(2)提出了适合列车运行控制系统建模应用的多分辨率模型域的模型描述方法，定义了多分辨率模型域的概念和结构，将多分辨率模型域中的多分辨率模型群、接口模型、分辨率切换触发接口模型、多分辨率模型域管理模型的结构及功能分别定义。建立了多分辨率模型域，可以统一对于模型的输入、输出进行管理。通过定义接口模型和管理模型，解决了已有仿真模块的可重用性问题; 　　(3)提出了列控系统多分辨率实体聚合解聚方法，基于中间层优先的思想，构建了列控系统中间层模型实体，再扩展构建了较高层次和较低层次的模型实体。提出了跨分辨率交互协调策略，实现了多分辨率实体在仿真过程中的动态聚合解聚。构建了列控系统HLA仿真运行环境，实现了已有的分辨率切换策略、优化的伪解聚策略以及提出的跨分辨率交互策略三种策略下的动态聚合解聚过程，分析了不同分辨率切换策略的适用性; 　　(4)提出了列控系统多分辨率模型输出信息一致性维护方法。将本体映射方法应用到多分辨率模型输出信息一致性维护过程中，解决了多分辨率模型输出信息不能直接比较的问题。将列控系统中的多分辨率模型系的输出信息进行映射处理，获得了需要进行一致性维护的元素。提出了基于FAHP的映射项一致性权重评价方法，分析了这些信息元素对于保证系统整体输出一致性的重要程度。　　论文最后结合实验室CTCS-3级列车运行控制系统仿真测试平台，验证了多分辨率建模思想的可行性，实现了列车运行及控制过程的多分辨率仿真表示。通过多分辨率仿真实现宏观及微观事件，验证了多分辨率建模与仿真思想在列控系统建模仿真中的可用性。设计了试验计划，并通过实际的真车试验，获得了真实数据，通过比对仿真结果与真实数据，验证了列控系统多分辨率建模仿真的有效性和可信性。
作者：	苟晨曦
专业：	智能交通工程
导师：	蔡伯根
授予学位：	博士
授予学位单位：	北京交通大学
学位年度：	2015
正文语种：	中文