面向agent技術(shù)在城軌交通自動(dòng)監(jiān)控?cái)?shù)字仿真中的應(yīng)用

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1、面向agent技術(shù)在城軌交通自動(dòng)監(jiān)控?cái)?shù)字仿真中的應(yīng)用摘要：針對國產(chǎn)化軌道交通列車自動(dòng)監(jiān)控(ATS)系統(tǒng)建模、仿真方法存在的問題，研究采用agent技術(shù)進(jìn)行軌道交通ATS系統(tǒng)全數(shù)字仿真的思路和實(shí)現(xiàn)方法.設(shè)計(jì)了基于多Agent的系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)和語義描述，建立了6類agent的結(jié)構(gòu)模型，并制定了它們的功能屬性和控制流程.采用時(shí)間步長法的進(jìn)程推進(jìn)機(jī)制和活動(dòng)掃描法的仿真策略，在VC++開發(fā)環(huán)境下，實(shí)現(xiàn)了ATS系統(tǒng)可視化仿真.該方法降低了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜度.系統(tǒng)具有可重用性和可擴(kuò)展性.關(guān)鍵詞:城市軌道交通;面向agent技術(shù)；多agent系統(tǒng)；自動(dòng)監(jiān)控;數(shù)字仿真城市軌道交通具有運(yùn)能大

2、、速度快、安全、準(zhǔn)時(shí)、乘坐舒適、節(jié)約能源以及能夠緩解地面交通擁擠和有利于環(huán)境保護(hù)等多方面的優(yōu)點(diǎn)，因此它將在城市市內(nèi)交通中占有重要地位.隨著城市社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，城市在交通問題上面臨著越來越嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，采用自動(dòng)化、智能化的快速軌道交通解決日益嚴(yán)重的城市交通問題己經(jīng)成為城市交通發(fā)展的大趨勢.根據(jù)城市軌道交通系統(tǒng)列車運(yùn)行的特征，既要保證列車運(yùn)行安全可靠，又要盡量縮短行車間隔時(shí)間和提高軌道交通線路的輸送能力，列車運(yùn)行控制系統(tǒng)(automatictraincontrol,ATC)可以較好地達(dá)到上述目的.ATC系統(tǒng)由列車超速防護(hù)(automatictrainpro

3、tection，ATP)、列車自動(dòng)駕駛(automatictrainoperation,ATO)及列車自動(dòng)監(jiān)控(automatictrainsupervision,ATS)3個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成［1］.ATS子系統(tǒng)的功能主要是實(shí)現(xiàn)對列車運(yùn)行的監(jiān)督和控制［2］，輔助行車調(diào)度人員對全線列車運(yùn)行進(jìn)行管理.對ATS系統(tǒng)進(jìn)行全數(shù)字可視化仿真，具有成本低、高效率、操作方便、易觀測等顯著優(yōu)勢.1面向agent的ATS數(shù)字仿真系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的建立面向agent(A0)的方法是繼面向數(shù)據(jù)流(DF0)［3］、面向數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(DSO)、面向?qū)ο?00)之后成為新一代的軟件開發(fā)方法.面向agent的軟件

4、系統(tǒng)具有自治性、協(xié)作性、反應(yīng)性和主動(dòng)性的基本特性.ATS系統(tǒng)是一個(gè)龐大的系統(tǒng)，采用面向?qū)ο蠓椒ń＿^程復(fù)雜［4］，同時(shí)考慮到ATS系統(tǒng)仿真適于分布式仿真，所以非常適合采用agent技術(shù)建模，因?yàn)檐壍澜煌ㄏ到y(tǒng)中對象的屬性隨時(shí)間的推移及事件的更新而發(fā)生有規(guī)可循的變化，鑒于ATS系統(tǒng)具有這種智能化自動(dòng)控制的特點(diǎn)，所以ATS全數(shù)字仿真適合采用agent技術(shù)實(shí)現(xiàn).在ATS系統(tǒng)中涉及的因素很多，根據(jù)仿真對象的側(cè)重，作者抽象出6大類agent，即仿真控制中心agent(SCC-agent)、實(shí)體agent(entity-agent)、仿真環(huán)境agent(VME-agent)、系統(tǒng)a

5、gent(system-agent)、人機(jī)界面agent(MMI-agent)、運(yùn)行圖agent(TD-agent)?其中，實(shí)體agent在仿真控制中心agent內(nèi)部，是線路agent(line-agent)、信號機(jī)agent(signa.l-a.gent)、歹(J車agent(train-agent)和車站agent(station-agent)4個(gè)agent的統(tǒng)稱.系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)被設(shè)計(jì)為3層結(jié)構(gòu):控制層、狀態(tài)層和顯示層(見圖1).結(jié)構(gòu)中的每一個(gè)層次都代表不同的agent,每個(gè)agent都是一個(gè)高度自治的實(shí)體，具有各自的功能，解決一定的問題，當(dāng)問題需要協(xié)作解決時(shí)，它

6、們之間通過消息傳遞和信息共享相互協(xié)作，相互配合，實(shí)現(xiàn)對軌道交通的監(jiān)控與管理.該系統(tǒng)由system-agent存儲(chǔ)各個(gè)agent的狀態(tài)(未觸發(fā)或己觸發(fā))和系統(tǒng)時(shí)鐘.系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，首先由SCC-agent讀取數(shù)據(jù)庫，初始化VME-agent、MMI-agent、系統(tǒng)時(shí)鐘比例和初始時(shí)間等.在系統(tǒng)按照系統(tǒng)時(shí)鐘掃描的一個(gè)周期內(nèi)，系統(tǒng)事件按照時(shí)刻表被觸發(fā)，VME-agent中存儲(chǔ)的設(shè)備環(huán)境狀態(tài)發(fā)生變化.該變化被相應(yīng)的entity-agent感知，entity-agent將感知的結(jié)果反映給SCC-agent，經(jīng)SCC-agent整合與處理，制定出監(jiān)控策略，下放到VME-agent.改

7、變相應(yīng)設(shè)備狀態(tài)，VME-agent再將這些變化與MMI-agent進(jìn)行通信，MMI-agent將改變了的設(shè)備重新顯示.TD_agent通過VME-agent獲取時(shí)刻表信息，并將調(diào)整的列車計(jì)劃通過VME-agent傳送至是一個(gè)智能的知識系統(tǒng)，其內(nèi)部的entity-agent的各個(gè)設(shè)備間可實(shí)時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，SCC-agent主要負(fù)責(zé)區(qū)段運(yùn)行監(jiān)控任務(wù)，實(shí)時(shí)進(jìn)行監(jiān)控策略的調(diào)整.各層agent的具體功能如下：1仿真控制中心的職責(zé)是負(fù)責(zé)將列車運(yùn)行計(jì)劃（列車運(yùn)行圖信息）以及突發(fā)情況下的列車運(yùn)行變更計(jì)劃實(shí)時(shí)下達(dá)到仿真環(huán)境agent,并對反饋的信息作出處理，即列車運(yùn)行