学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

新型分布式计算机联锁系统的研究与设计

作　者: 陈晓伟
导　师: 董昱
学　校: 兰州交通大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 计算机联锁分布式控制系统多Agent系统智能体单元
分类号: U284.362
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 282次
引　用: 2次
阅　读: 论文下载

内容摘要

计算机联锁系统是应用在铁路信号控制领域,用以保障行车安全和提高运输效率的车站信号控制系统。目前,我国计算机联锁系统仍以集中式控制为主,其核心是联锁计算机。作为系统中的集中点,联锁计算机及其接口的可靠性和安全性影响整个联锁系统。随着铁路信号技术的不断发展,铁路信号行车指挥智能化、网络化将成为未来发展的趋势。本文在深入研究计算机联锁技术条件框架基础上,应用分布式控制系统和多Agent系统技术,提出了一种新型的分布式、智能化计算机联锁控制系统的设计方案。论文分析了分布式控制和多Agent体系用于计算机联锁系统的可行性,并给出了系统的基本结构设计和智能体单元详细设计。与现有的计算机联锁系统不同,该系统设计了信号、道岔、区段智能体单元来实现联锁运算功能和现场设备的驱动采集,从而取代了现有联锁系统中的联锁计算机和继电器组合架。本文研究了分布式控制系统结构,并据此设计了新型分布式计算机联锁系统的整体结构。包括系统中各个组成部分和CAN系统网络的设计,实现了控制功能分散、操作管理集中、结构冗余以及分散智能、分散通信、分散负荷等功能,避免了系统关键部分发生故障对整个系统的影响,从而可以提高整个系统运行的可靠性。系统中的关键模块是智能体单元,同时它也是系统体现智能化的根本。论文结合多Agent系统技术,给出了智能体单元的设计实现方法。包括智能体单元结构、硬件、软件以及通信方式、工作过程等方面的设计原理,其中软件设计又包括控制软件和联锁软件部分。智能体单元作为系统中的Agent节点,内部采用二取二结构,并直接与现场设备相连。与每个现场设备相连的包括两套智能体单元,一套工作另一套热备,保证了系统的可靠性。最后,本文给出了实现系统安全性和可靠性的一些保障措施,同时对系统中关键模块,即智能体单元模块进行了可靠性和安全性分析,从而表明了系统的高可靠性和安全性,符合车站信号联锁设备的设计要求。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-13
  1.1 选题的背景  9-10
  1.2 分布式计算机联锁的开发目的和研究意义  10-11
  1.3 国内外发展情况  11-12
    1.3.1 国外联锁系统发展情况  11
    1.3.2 国内联锁系统发展情况  11-12
  1.4 论文研究的主要内容  12-13
2 理论基础分析  13-26
  2.1 分布式控制系统原理  13-17
    2.1.1 分布式控制系统概述  13
    2.1.2 DCS的体系结构  13-15
    2.1.3 DCS的主要功能  15-16
    2.1.4 DCS的性能指标  16-17
  2.2 多智能体系统原理  17-24
    2.2.1 Agent的基本概念  17-20
    2.2.2 MAS概述  20
    2.2.3 MAS技术  20-22
    2.2.4 Agent间的通信  22-24
  2.3 DCS与MAS应用于计算机联锁系统的可行性和优越性  24-26
3 分布式计算机联锁系统整体结构设计  26-41
  3.1 计算机联锁系统分析  26-28
    3.1.1 现有计算机联锁的结构  26-27
    3.1.2 计算机联锁系统的性能要求分析  27-28
  3.2 新型分布式计算机联锁系统的结构  28-36
    3.2.1 系统的功能  28
    3.2.2 系统的总体结构  28-30
    3.2.3 操作员站设计  30-32
    3.2.4 智能体单元设计  32-33
    3.2.5 系统网络的构成  33-36
  3.3 系统的整体工作过程  36-38
  3.4 系统的特点  38-40
  3.5 小结  40-41
4 智能体单元设计  41-73
  4.1 功能需求  41-43
  4.2 智能体单元的结构模型  43-45
  4.3 智能性在计算机联锁系统中的体现  45-46
  4.4 智能体单元硬件原理  46-51
    4.4.1 信号智能体总体结构  46-50
    4.4.2 故障-安全性保障  50-51
  4.5 智能体单元软件设计  51-63
    4.5.1 控制部分软件设计  51-55
    4.5.2 联锁决策部分软件设计  55-63
  4.6 智能体间的通信及协作  63-72
    4.6.1 Agent的通信机制  64-69
    4.6.2 Agent间的协作  69-72
  4.7 小结  72-73
5 系统的安全性与可靠性研究  73-84
  5.1 铁路信号领域对计算机联锁控制系统的要求  73-74
  5.2 系统的可靠性和安全性保障  74-76
  5.3 系统的可靠性和安全性分析  76-83
    5.3.1 可靠性分析  76-80
    5.3.2 安全性分析  80-83
  5.4 小结  83-84
结论  84-85
致谢  85-86
参考文献  86-88
攻读学位期间的研究成果  88

新型分布式计算机联锁系统的研究与设计

内容摘要

全文目录

相似论文