基于博弈論的CBTC列車優(yōu)化控制方法研究.pdf

1、基于通信的列車控制(Communication Based Train Control，CBTC)系統(tǒng)通過車地通信實現(xiàn)列車和地面大容量、連續(xù)及雙向的信息交互，實現(xiàn)了精確的閉環(huán)控制。CBTC中的車地通信是基于無線局域網(Wireless Local Area Network，WLAN)。WLAN存在時延和丟包等車地通信傳輸差錯，會造成控制信息的延遲或丟失，導致列車控制策略變化，引起不必要的制動與牽引，對CBTC系統(tǒng)的性能產生不利影響。

2、r>　　本文主要研究CBTC車地通信傳輸差錯下，多列車的優(yōu)化控制問題。將CBTC多列車控制系統(tǒng)等效為網絡控制系統(tǒng)(Network Control System，NCS)，采用博弈論(Game Theory)方法對多列車決策過程建模，提出了多列車博弈優(yōu)化控制方法，減小了列車追蹤間隔誤差和運行速度誤差，降低了系統(tǒng)能耗，達到了優(yōu)化CBTC系統(tǒng)性能的目標。
　　論文具體研究內容如下:
　　1)研究WLAN的鏈路層協(xié)議和網絡控制系統(tǒng)與

3、博弈論方法。分析了CBTC車地無線通信的時延和丟包，分析了網絡控制系統(tǒng)與博弈論應用于CBTC多列車追蹤控制的可行性。
　　2)研究基于網絡控制系統(tǒng)的車地通信與列車控制一體化設計方法。將CBTC多列車控制系統(tǒng)等效為NCS，通過車地通信傳輸差錯下的CBTC多列車NCS模型，定量描述了車地通信與列車控制的關系。
　　3)采用博弈論對CBTC多列車決策問題進行建模與優(yōu)化。分析了CBTC多列車決策的博弈類型，定義了多列車博弈中的參與者

4、，策略集和收益函數，分析了多列車博弈的求解過程，提出了考慮車地通信的多列車博弈優(yōu)化控制方法，減小了列車追蹤間隔誤差和運行速度誤差，降低了系統(tǒng)能耗。
　　4)仿真驗證多列車博弈優(yōu)化控制方法的性能優(yōu)化效果。確定仿真參數，設計多列車博弈的算法。通過仿真結果與數據，比較了現(xiàn)有的CBTC控制方法與本文提出的優(yōu)化控制方法兩者的效果，驗證了優(yōu)化控制方法的性能優(yōu)化效果。
　　結果表明，與現(xiàn)有的CBTC控制方法相比，采用本文提出的優(yōu)化控制方法