基于智能全分散式网络的车站联锁系统调度模型研究

智能全分散式铁路联锁系统是一种全新的轨道交通信号控制模型。系统中各个现场终端设备对象在保证轨道交通运行安全性和实时性的前提下，实现自主化、智能化运行。本研究围绕该系统在列车进出站过程中出现的并发冲突产生机理，研究其并发调度模型。具体包括：研究在自主运行形态下现场信号设备之间的协同网络架构，建立消息交互模型；基于该网络架构和交互模型，研究分散形态下系统运行时的事件发生和状态变化特征，抽取状态序、事件序，基于马尔科夫理论建立系统运行时并发性和安全性之间的内在关系模型；研究当多列列车在站内办理进路时所引起的竞争和冲突消解方法，建立基于动态和静态优先级的并发调度算法；最后基于Petri网对调度模型的安全性以及性能进行评估。通过构建全分散式铁路联锁系统原型，验证所提出的理论、方法和技术。本项目的研究具有前瞻性，属应用基础研究课题，将为未来开发智能全分散式铁路联锁系统提供理论基础。

本研究围绕分散式联锁系统在列车进出站过程中出现的并发冲突产生机理，研究其并发调度模型。完成了对现场设备之间的交互模型和交互内容的语义属性的分析。现场设备的交互模型采用了操作系统中的优先级思想，以任务或事件（本项目即为列车发起进路请求）到来为出发点，主要就以下4个方面内容开展研究。.1、围绕静态优先级和动态优先级相结合的思路进行研究。在具体的调度方法中，由关键位置的信号机根据接收到的进路办理请求队列。并用Petri网进行了建模和分析。.2、考虑到同步与时间因素紧密相关，针对当前UML状态图描述的RIS模型中时间因素表达不足的这一现状, 围绕分散式联锁系统内部的同步问题，即保证内部各部分有序的协同，本研究提出了基于时态区间的状态图建模法，并使用该方法完成了分散式联锁系统的时态状态模型的构建。以模型为基础，结合模型中各个状态的时态区间之间的关系，对分散式铁路联锁系统中各个现场设备的执行同步情况作了简要分析，并提出了运用时间线法以表现设备时态区间之间关系，进而简明表现各设备的执行同步情况。.3、提出了基于时间触发机制的多传感器融合测速定位系统的调度模型，建立了系统中的实时周期任务、非周期软实时任务和超时检测任务模型，在任务时间需求函数的基础上，计算系统消耗的时间和CPU利用率，提出了关于时间触发机制的可调度性判定定理。通过判定定理可以改进时间触发静态调度表的设计，为调度表分配更合理的参数，从而在保证时间触发机制的可预测性和安全性基础上提高系统的利用率。最后通过具体的实验分析，验证了将时间触发机制用于此系统中是可行的。.4、考虑到目前不少国内的城市轨道交通安全运行系统均采用WLAN，提出了一种基于AP切换的列车通信系统，通过在该架构下的控制中心层加入无线控制器以及在轨旁层的无线网络中的通信信道的规划，解决了现有控制系统AP切换的时延较大的问题。.研究成果包括：发表SCI、EI检索论文25篇，授权发明专利3项，实用新型专利1项，完成软件著作权登记4项，并在国际会议IEEE MAPE2013上，获得了最佳论文奖。.培养了4名硕士研究生。分别是常利宁、田成花、李玉祥、赵凯。