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基于信息熵的列控系统体系结构复杂性分析
| 论文题名： | 基于信息熵的列控系统体系结构复杂性分析 |
| 关键词： | 列车运行;控制系统;信息熵理论;体系结构;复杂性 |
| 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。主要的研究内容如下: (1)阐述了复杂性科学的研究现状、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。 (2)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究，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。 (3)基于提出的复杂性度量模型，对武广高铁部分线路CTCS-3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。 (4)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AADL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。 本文的研究，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。 |
| 作者： | 崔鹏亮 |
| 专业： | 交通信息工程及控制 |
| 导师： | 王海峰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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