基于多分辨率建模方法的CTCS-3级列控系统仿真技术
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理论 与方法 基础 。
统进行 建模 ，从 ２ ０世纪 ９ ０年代 开始成 为 国际上建 模 与仿 真领域 的研究 热点 ，并且 已经有 一些 成功 的 应 用＿ ］ 目前多分 辨 率建 模 的应 用研 究 主要集 中 １。 卫 在 分 布 交 互 仿 真 （ ｉｔｂ ｔｄＩｔｒｃｉｅＳｍｕａ Ｄｓｒ ｕｅ ｎｅａｔ ｉ ｌ— ｉ ｖ ｔ ｎ ＤＩ）系统 中［ ］ ｉ ， Ｓ ｏ ３ 。高层 体系 结构 （ ｇ ｅ— ＨｉｈＬ ｖ
摘
要 ：基 于多分辨率建模和高层体系结构 ，对 Ｃ Ｃ 级列控系统进行仿真研究 。根 据 Ｃ Ｃ － Ｔ ￣３ Ｔ Ｓ３级心 （ Ｂ 、列 控中心 （ Ｃ ） Ｒ Ｃ） Ｔ Ｃ 、应答器信息传输模块和车载安全计算机 ４ 个关键模块 组成控车模 型。采用 多分辨率建模 方法 ，根 据信息 交互细 节层次 的不 同，将 控车模 型 中的不 同模 块划分 为低 、 中、高 ３ 种分辨率模块 。应用 ＨＬ Ａ仿真技术 ，构 建控 车模 型 中联 邦对象模 型和成 员之 间的属性 公布 与订 购关 系 ，应用 Ｒ Ｉ Ｔ 软件实现控车模型的仿真过程 。实现 了如下仿 真场景 ：控 车模型联邦 与 Ｒ 软件 的连接 与退 出 ； ＴＩ
表 性 的有 ：ＡＤ （ ｇｅ ａｉｎ ａ ｄ Ｄ ｓｇｅ ａｉｎ Ａｇ ｒｇ ｔ ｎ ｅｅ ｒｇ ｔ ， ｏ ｏ
Ｄ Ｓ的不 足进行 完善 ，而不 是简 单地对 ＤＩ Ｉ Ｓ进行 协
议和接 口层 次上 的修改 ［ ］ 。 罐
ＣＴＣ － （ ｉｅ ｅＴｒ ｉ ｎ ｒ ｌ ｙ ｔ ｍ ｖ ｌ Ｓ ３ Ｃｈｎ ｓ ａｎ Ｃｏ ｔｏ ｓｅ Ｌｅ ｅ Ｓ
不同分辨率情况下 的 Ｒ Ｃ与 Ｔ Ｃ信息交互生成行车许 町；车载安全计算机绘制计算 目标距 离曲线 ；列车行驶视 Ｂ Ｃ
图显示 。仿真结果验证 了多分辨率建模 方法在 Ｃ Ｓ３级列控系统仿 真中的可行性 。 ＴＣ － 关键词 ：列控系统 ；控车模 型 ；多分辨率建模 ；高层体系结构 ；分布交互式仿真
基金项 目：国家 自然科学基金重点资助项 目 （０ ３ ０ ７ ；国家 “ ６７６４） 八六三”计划项 目 （０ ９ ２ ０ ＡＡ１Ｚ ２ ） １ ２ １ ；轨道交通控制 与安全国家重点实 验室 自主研究课题 （ Ｃ ２ Ｚ １ ） Ｒ Ｓ ∞９ ＴＯ３ 作者简介 ：蔡伯 根 （９ ６ ） １６ ，男 ，江苏如皋人 ，教授 ，硕士 。
Ｒ ｓ ｌｔ ｎＭｏ ｅｉｇ ｅｏｕｉ ｄ ｌ ，综 合 层 次 化 可 变 分 辨 率 建 ｏ ｎ 模 ）法和跨 分辨率 交互 法［ 。
相应 的行 车许 可 ，并将 行 车许可 、相应 的线路 参数
（）ＡＤ法是 通过 对高 分辨 率 模 型聚合 得 到低 １ 分 辨率模 型 ，通过 对低分 辨率模 型解 聚得 到高分辨 率 模型 ，以确 保实 体在 同一层 次上进 行交互 。在仿 真 过程 中 ，根 据仿 真 的需要 进行 聚合解 聚操作 ，在
聚 合 解 聚 ）法 、Ｓ （ ｅｅｔ ｅ Ｖｉ ｎ ，视 点 选 Ｖ Ｓ ｌｃｉ ｅ ｇ ｖ ｗｉ
择 ）法 、Ｉ ＨＶＲ （ｎｅ ｒｔｄ ＨｉｒｒｈｃｌＶａｉ ｌ Ｉｔｇａｅ ｅａｃ ｉ ｒ ｂｅ ａ ａ
３ ）级列 车 控 制 系 统 以车 载 速 度 信 号 显 示 为凭 证 ， 应 答器 实 现列 车定 位 ，轨 道 电路 提 供 列 车 占用 检 查 ，Ｒ Ｃ根据 其 管 辖 范 围 内各列 车 运行 位 置生 成 Ｂ
第３卷， ４ １ 第 期 ２０ １０年 ７月
文 章 编 号 ：１ ０－６ ２ （０ ０ ４０ ０ —７ ０ １４３ ２ １ ）０ —１ ５０
中 国 铁 道 科 学
ＣＨＩ ＮＡ ＲＡＩ ＡＹ ＣＩ ＩＷ Ｓ ＥＮＣＥ
Ｖｏ ． １ Ｎｏ ４ １３ ．
Ｊｌ ｕｙ，２ １ ００
１６ Ｏ
中 图分 类 号 ：Ｕ２ ４ ４ ２ ８ ． ８ 文 献 标 识 码 ：Ａ
多 分 辨 率 建 模 （ ｌ— ｅｏｕｉｎＭｏ ｅｎ ， ＭｕｔＲ ｓｌｔ ｄｌ ｇ ｉ ｏ ｉ
ＭＲ Ｍ）是指 采用 多精 度 、多层 次 的方 法对 １个 系
Ｃ Ｃ－ Ｔ Ｓ３级列 控 系统进 行仿 真 研究 ，选 取 其 中 的控 车模 型作 为主要研 究 内容 ，从 不 同分辨率 角度分 析 系统 控车过 程 ，为实 现列控 系统 的实验室仿 真奠 定
和临时限速等信息通过 Ｇ Ｍ— Ｓ Ｒ无线传输 网络传送 至列 车 ，由列控 车 载设 备 计算 生 成 目标距 离 曲线 。
本文 基 于 多分 辨 率 建 模 方 法 和 ＨＬ 仿 真 技 术 对 Ａ
收稿 日期 ：２ １—２１ ；修订 日期 ：２ １ —５０ ０ ００ —１ ０ ００ —８
ｅ Ａｒｈｔｃｕｅ ｌ ｃ ｉ ｔｒ ，ＨＩ ｅ Ａ）是 建 立 在 ＤＩ 验基 础 之 Ｓ经 上的 １ 种新 型分 布式仿 真技术 ，它从 体 系结构 上对
１ 多分辨率建模 和高层体系结构
１ １ 多分辨 率建模 方法及 应 用 ．
在 多分辨 率建模 的研究 过程 中，研 究人员 和学 者 相继提 出 了一些多 分辨率 建模 的方法 ，比较 具代
基 于 多分 辨 率 建 模 方 法 的 Ｃ Ｃ － Ｔ Ｓ３级 列 控 系 统 仿 真 技 术
蔡伯根 ，刘大为 ，上 官伟 ，李小琴 ，王 剑 ，严细辉 ，王晶晶
（． 北 京 交 通 大 学 电 子 信 息工 程学 院 ，北 京 １ ０ ４ ； １ ０ ０ ４ ２ ．铁 道 部 科 学 技 术 司 ，北 京 １ ０４ ； ． 铁 道 部 Ｃ 技 术 攻 关 组 ，北 京 ０８４ ３ ３ ‘ １０ ４ ） ０ ８ ４
统进行 建模 ，从 ２ ０世纪 ９ ０年代 开始成 为 国际上建 模 与仿 真领域 的研究 热点 ，并且 已经有 一些 成功 的 应 用＿ ］ 目前多分 辨 率建 模 的应 用研 究 主要集 中 １。 卫 在 分 布 交 互 仿 真 （ ｉｔｂ ｔｄＩｔｒｃｉｅＳｍｕａ Ｄｓｒ ｕｅ ｎｅａｔ ｉ ｌ— ｉ ｖ ｔ ｎ ＤＩ）系统 中［ ］ ｉ ， Ｓ ｏ ３ 。高层 体系 结构 （ ｇ ｅ— ＨｉｈＬ ｖ
摘
要 ：基 于多分辨率建模和高层体系结构 ，对 Ｃ Ｃ 级列控系统进行仿真研究 。根 据 Ｃ Ｃ － Ｔ ￣３ Ｔ Ｓ３级心 （ Ｂ 、列 控中心 （ Ｃ ） Ｒ Ｃ） Ｔ Ｃ 、应答器信息传输模块和车载安全计算机 ４ 个关键模块 组成控车模 型。采用 多分辨率建模 方法 ，根 据信息 交互细 节层次 的不 同，将 控车模 型 中的不 同模 块划分 为低 、 中、高 ３ 种分辨率模块 。应用 ＨＬ Ａ仿真技术 ，构 建控 车模 型 中联 邦对象模 型和成 员之 间的属性 公布 与订 购关 系 ，应用 Ｒ Ｉ Ｔ 软件实现控车模型的仿真过程 。实现 了如下仿 真场景 ：控 车模型联邦 与 Ｒ 软件 的连接 与退 出 ； ＴＩ
表 性 的有 ：ＡＤ （ ｇｅ ａｉｎ ａ ｄ Ｄ ｓｇｅ ａｉｎ Ａｇ ｒｇ ｔ ｎ ｅｅ ｒｇ ｔ ， ｏ ｏ
Ｄ Ｓ的不 足进行 完善 ，而不 是简 单地对 ＤＩ Ｉ Ｓ进行 协
议和接 口层 次上 的修改 ［ ］ 。 罐
ＣＴＣ － （ ｉｅ ｅＴｒ ｉ ｎ ｒ ｌ ｙ ｔ ｍ ｖ ｌ Ｓ ３ Ｃｈｎ ｓ ａｎ Ｃｏ ｔｏ ｓｅ Ｌｅ ｅ Ｓ
不同分辨率情况下 的 Ｒ Ｃ与 Ｔ Ｃ信息交互生成行车许 町；车载安全计算机绘制计算 目标距 离曲线 ；列车行驶视 Ｂ Ｃ
图显示 。仿真结果验证 了多分辨率建模 方法在 Ｃ Ｓ３级列控系统仿 真中的可行性 。 ＴＣ － 关键词 ：列控系统 ；控车模 型 ；多分辨率建模 ；高层体系结构 ；分布交互式仿真
基金项 目：国家 自然科学基金重点资助项 目 （０ ３ ０ ７ ；国家 “ ６７６４） 八六三”计划项 目 （０ ９ ２ ０ ＡＡ１Ｚ ２ ） １ ２ １ ；轨道交通控制 与安全国家重点实 验室 自主研究课题 （ Ｃ ２ Ｚ １ ） Ｒ Ｓ ∞９ ＴＯ３ 作者简介 ：蔡伯 根 （９ ６ ） １６ ，男 ，江苏如皋人 ，教授 ，硕士 。
Ｒ ｓ ｌｔ ｎＭｏ ｅｉｇ ｅｏｕｉ ｄ ｌ ，综 合 层 次 化 可 变 分 辨 率 建 ｏ ｎ 模 ）法和跨 分辨率 交互 法［ 。
相应 的行 车许 可 ，并将 行 车许可 、相应 的线路 参数
（）ＡＤ法是 通过 对高 分辨 率 模 型聚合 得 到低 １ 分 辨率模 型 ，通过 对低分 辨率模 型解 聚得 到高分辨 率 模型 ，以确 保实 体在 同一层 次上进 行交互 。在仿 真 过程 中 ，根 据仿 真 的需要 进行 聚合解 聚操作 ，在
聚 合 解 聚 ）法 、Ｓ （ ｅｅｔ ｅ Ｖｉ ｎ ，视 点 选 Ｖ Ｓ ｌｃｉ ｅ ｇ ｖ ｗｉ
择 ）法 、Ｉ ＨＶＲ （ｎｅ ｒｔｄ ＨｉｒｒｈｃｌＶａｉ ｌ Ｉｔｇａｅ ｅａｃ ｉ ｒ ｂｅ ａ ａ
３ ）级列 车 控 制 系 统 以车 载 速 度 信 号 显 示 为凭 证 ， 应 答器 实 现列 车定 位 ，轨 道 电路 提 供 列 车 占用 检 查 ，Ｒ Ｃ根据 其 管 辖 范 围 内各列 车 运行 位 置生 成 Ｂ
第３卷， ４ １ 第 期 ２０ １０年 ７月
文 章 编 号 ：１ ０－６ ２ （０ ０ ４０ ０ —７ ０ １４３ ２ １ ）０ —１ ５０
中 国 铁 道 科 学
ＣＨＩ ＮＡ ＲＡＩ ＡＹ ＣＩ ＩＷ Ｓ ＥＮＣＥ
Ｖｏ ． １ Ｎｏ ４ １３ ．
Ｊｌ ｕｙ，２ １ ００
１６ Ｏ
中 图分 类 号 ：Ｕ２ ４ ４ ２ ８ ． ８ 文 献 标 识 码 ：Ａ
多 分 辨 率 建 模 （ ｌ— ｅｏｕｉｎＭｏ ｅｎ ， ＭｕｔＲ ｓｌｔ ｄｌ ｇ ｉ ｏ ｉ
ＭＲ Ｍ）是指 采用 多精 度 、多层 次 的方 法对 １个 系
Ｃ Ｃ－ Ｔ Ｓ３级列 控 系统进 行仿 真 研究 ，选 取 其 中 的控 车模 型作 为主要研 究 内容 ，从 不 同分辨率 角度分 析 系统 控车过 程 ，为实 现列控 系统 的实验室仿 真奠 定
和临时限速等信息通过 Ｇ Ｍ— Ｓ Ｒ无线传输 网络传送 至列 车 ，由列控 车 载设 备 计算 生 成 目标距 离 曲线 。
本文 基 于 多分 辨 率 建 模 方 法 和 ＨＬ 仿 真 技 术 对 Ａ
收稿 日期 ：２ １—２１ ；修订 日期 ：２ １ —５０ ０ ００ —１ ０ ００ —８
ｅ Ａｒｈｔｃｕｅ ｌ ｃ ｉ ｔｒ ，ＨＩ ｅ Ａ）是 建 立 在 ＤＩ 验基 础 之 Ｓ经 上的 １ 种新 型分 布式仿 真技术 ，它从 体 系结构 上对
１ 多分辨率建模 和高层体系结构
１ １ 多分辨 率建模 方法及 应 用 ．
在 多分辨 率建模 的研究 过程 中，研 究人员 和学 者 相继提 出 了一些多 分辨率 建模 的方法 ，比较 具代
基 于 多分 辨 率 建 模 方 法 的 Ｃ Ｃ － Ｔ Ｓ３级 列 控 系 统 仿 真 技 术
蔡伯根 ，刘大为 ，上 官伟 ，李小琴 ，王 剑 ，严细辉 ，王晶晶
（． 北 京 交 通 大 学 电 子 信 息工 程学 院 ，北 京 １ ０ ４ ； １ ０ ０ ４ ２ ．铁 道 部 科 学 技 术 司 ，北 京 １ ０４ ； ． 铁 道 部 Ｃ 技 术 攻 关 组 ，北 京 ０８４ ３ ３ ‘ １０ ４ ） ０ ８ ４