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《北京交通大学》 2017年
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基于SOA的列控仿真系统设计及可信性研究

陈建球  
【摘要】:列车运行控制系统(以下简称列控系统)是轨道交通重要组成部分之一,旨在保证列车安全高效运行。随着计算机、通信技术在轨道交通中广泛应用,列控系统已发展成为一个功能庞大、集车地为一体的复杂安全控制系统。仿真技术作为系统调试测试、功能性能验证确认的重要手段,在我国高速铁路、城市轨道交通列控系统研究开发中发挥了重要作用。现有的列控仿真系统虽取得了显著成效,但还存在一些局限性。1、从研究方向上看,现阶段研究的关注点在建立列控仿真系统模型上,缺少对已有成熟的列控模型资源的管理和重复利用,导致每一次列控仿真系统或平台的建设耗费大量人力和时间,系统开发周期长,资源浪费严重。2、从应用效果上看,现阶段列控仿真系统使用的关心点在仿真应用结果上,缺少列控仿真系统可信性评价适合方法的研究。使用可信性未达需求的列控仿真系统获得的仿真结果再完美也无实际意义。针对以上的不足,论文围绕列控仿真系统模型资源的可组合性、互操作性及仿真系统可信性开展研究,主要工作如下:1、论文分析了不同类型列控系统共性特点,提出了基于面向服务体系架构(Service-oriented Architecture,SOA)列控仿真系统框架。设计了通用性列控仿真系统环境,将列控仿真系统环境划分为线路拓扑结构、列车和驾驶仿真三方面,设计了基础线路数据库到线路拓扑结构及列车里程与列车仿真位置对应关系的关键映射算法,为不同线路数据与列控仿真系统的组合奠定基础;定义了列控仿真系统基本功能模型,将其作为SOA体系中的服务进行管理,充分利用SOA体系的优势,实现列控仿真系统模型的松耦合性,为列控仿真系统模型达到可组合提供资源和条件。2、论文将领域知识集成建模—本体建模引入列控仿真系统领域,解决了 SOA体系在模型组合中互操作性差及模型匹配过程中的语义异构问题。采用改进的本体描述语言(Ontology Web Language for Services,OWL-S)描述列控仿真系统模型输入输出接口参数、预置条件和功能效果,为模型组合匹配奠定基础;通过定义算子及改进模型匹配算法获得0~1之间的定量匹配结果,为列控仿真系统可信度评价提供定量数据;OWL-S本体建模与改进模型匹配算法的结合实现了列控仿真模型的组合匹配,从而提高了组合模型的互操作性。3、论文使用模糊三角函数与层次分析法(Fuzzy-Analytic Hierarchy Process,FAHP)及网络层次分析法(Fuzzy-AnalyticNetwork Process,FANP)综合评价列控仿真系统可信性,获取定量的可信度结果。通过确定列控仿真系统可信性评价流程,建立可信性评价模型,将可信性评价分为列控仿真系统环境、SOA体系和仿真应用三部分,指导确定可信性评价指标,降低评价过程中思维混乱造成的误差;采用的模糊三角函数适合于人类的逻辑思维,结合专家的评分方式及通过专家意见协调程度筛选误差过大数据,最大程度降低评价过程的主观性。4、论文以列控车载设备测试为应用目的,设计了中国列车运行控制系统(Chinese Train Control System,CTCS)第3级列控车载设备功能测试平台,根据流程计算了平台的可信度。车载设备测试平台的设计验证了 SOA体系与本体建模相结合对列控仿真系统模型组合匹配和互操作的适用性;平台可信度计算验证了论文所研究的可信性评价方法的可用性。
【学位授予单位】:北京交通大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:U284.48

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