高速铁道技术论文提纲

论文题目：铁道电网信息流柔性技术研究

摘要：摘要：铁道电网是现代铁路,特别是高速铁路的重要组成部分,铁道电网的安全运行很大程度取决于调度监控信息流的通畅和高效处理。随着我国高速铁路大规模建设,自动化设备改造,以及IEC61970国际标准的推广和应用,铁道供电调度监控需要研究和解决的主要问题是：（1）公共信息流的传输和处理量越来越大,造成信息拥堵延迟,需要研究信息延时问题。（2）由于铁道供电信息要供多个专业应用,量测值存取次数频繁、要求精度高,运行中存取操作反应慢,有时甚至死机,需要解决大数据集信息压缩处理问题。（3）铁道电网总体呈链式、局部含环形结构,运行方式灵活,需要研究适应性好的快速拓扑算法,解决运行方式的在线监测问题。（4）针对自动化系统改造工程中应用信息集成难的现状,需要研究交互接口信息流,提高交互效率和设备兼容性,解决接口集成问题。 为了深入研究,将铁道电网信息归类整理为：公共信息流、量测值存取信息流、运行方式监测信息流和交互接口信息流,提出了柔性技术及相关定义。 采用Monte Carlo和LHS-MC新方法,对公共信息流进行统计试验研究,找到了信息延迟时间的概率分布和置信区间。 采用集群变断面压缩方法,对量测值存取信息流进行研究。通过变断面压缩存取方法进行大比例压缩存取；应用Hadoop集群和Map/Reduce引擎进行分布式集群压缩,并通过实验和工程应用对压缩量和压缩率进行了验证。 采用源流链算法、元胞自动机算法和图矩阵寻迹算法,对铁道电网运行方式监测信息流进行研究。源流链算法空间复杂度降为O（17n）,计算时间降为ms级；元胞自动机算法空间复杂度降为O（（2c+4）n）,克服了传统算法解环困难和维数灾问题；图矩阵寻迹算法的效率提高约50%,解决了多态拓扑问题。 采用P/S-R回调方法和智能联盟方法,对交互接口信息流进行研究。P/S-R回调方法融合了发布/订阅与远程方法调用,通过消息的发布、订阅和回调,使状态变位的处理时间减少了2个数量级；智能联盟方法利用消息事件进行松散耦合交互传递,使批量信息的处理时间减少了70%,解决了铁道供电调度自动化系统中传统交互接口效率低、紧密耦合、集成困难的问题。 本文技术已投入到陇海线调度监控系统、郭家窑变电所监测与管理系统中,成功解决了应用信息集成、大数据集压缩存取及运行方式监测等问题,效果良好。

关键词：铁道电网;柔性技术;元胞自动机;发布/订阅;智能体

学科专业：电气工程

致谢

中文摘要

ABSTRACT

序

目录

1 绪论

1.1 课题研究背景与意义

1.1.1 铁道电网结构特征与任务

1.1.2 铁道电网运行方式和特点

1.1.3 铁道电网信息流

1.1.4 本文研究的意义

1.2 研究现状

1.2.1 铁道电网信息流统计模拟研究现状

1.2.2 大数据集量测信息压缩处理现状

1.2.3 基于拓扑算法的铁道电网运行方式研究现状

1.2.4 柔性监控的交互技术研究现状与问题

1.3 铁道电网信息处理的现代要求和发展方向

1.3.1 应用信息集成问题

1.3.2 IEC标准与铁道电网信息处理的标准化技术

1.4 论文的主要内容

2 铁道电网信息流柔性技术定义与数学基础

2.1 信息流柔性技术定义与应用环境

2.1.1 信息流柔性技术定义

2.1.2 铁道电网信息流柔性技术应用条件与环境

2.2 排队模型

2.2.1 主备模式下的预处理队列模型

2.2.2 并列服务器下的实时队列模型

2.2.3 并列服务器下的轮询队列模型

2.3 蒙特卡洛统计试验法

2.3.1 蒙特卡洛方法

2.3.2 蒙特卡洛模拟信息流的步骤

2.4 拉丁超立方抽样理论

2.4.1 分层抽样与多维抽样空间

2.4.2 拉丁超立方抽样

2.5 拓扑图理论基础

2.5.1 链式拓扑的源流追踪原理

2.5.2 环形拓扑的拟桥分量追踪原理

2.5.3 嵌套复杂环形拓扑的元胞演化原理

2.5.4 多态拓扑的图矩阵模型

2.6 分布式智能联盟理论

2.6.1 智能体的BDI五元组增强模型

2.6.2 智能体通信模式

2.6.3 智能联盟的信息交互分析

3 公共信息流的统计模拟技术

3.1 引言

3.2 通信预处理服务模型的模拟

3.2.1 通信预处理排队参数的确定

3.2.2 通信预处理服务的Monte Carlo模拟

3.2.3 通信预处理服务的LHS-MC模拟

3.3 并列集群信息服务的Monte Carlo模拟

3.3.1 控制中心集成的标准信息模型

3.3.2 并列集群信息服务的模拟

3.3.3 主备模式信息服务的模拟

3.4 模拟信息流的柔性分析

3.4.1 LHS-MC模拟技术的柔性分析

3.4.2 并行集群信息服务的柔性分析

3.5 本章小结

4 量测值存取信息流的压缩柔性技术

4.1 引言

4.2 变断面压缩存取法

4.2.1 变断面压缩存储模式

4.2.2 变断面压缩的量测值存入

4.2.3 变断面量测值的取出

4.2.4 变断面量测值压缩效果

4.3 基于分布式网格的集群压缩柔性技术

4.3.1 网格集群规模对量测值存取性能的柔性分析

4.3.2 集群压缩技术

4.3.3 量测值集群压缩柔性研究

4.4 本章小结

5 运行方式监测信息流的拓扑算法柔性技术

5.1 引言

5.2 铁路电力网拓扑源流链算法

5.2.1 源流链模型

5.2.2 算法实现技巧

5.2.3 算例分析

5.3 环网拓扑元胞自动机演化算法

5.3.1 元胞链式存储模型

5.3.2 元胞自动演化算法

5.3.3 元胞演化实验的过程分析

5.4 多态拓扑图矩阵寻迹算法

5.4.1 寻迹算法的引出和原理

5.4.2 寻迹算法的步骤

5.5 拓扑算法的柔性分析

5.5.1 链式拓扑源流追踪算法空间复杂度柔性分析

5.5.2 环形拓扑元胞自动机演化算法空间复杂度柔性分析

5.5.3 多态拓扑图矩阵寻优算法的柔性分析

5.6 本章小结

6 铁道电网交互接口信息流的柔性技术

6.1 引言

6.2 铁道电网模型交互与应用接口信息流

6.3 P/S-R回调交互的接口技术

6.3.1 铁道电网轮询交互信息的问题

6.3.2 P/S消息传递机制和回调策略

6.3.3 消息交互接口的P/S-R回调框架

6.3.4 P/S-R回调交互接口的实现

6.4 基于Agent的信息智能联盟交互接口技术

6.4.1 铁道电网的信息智能体联盟

6.4.2 消息事件及其触发器

6.4.3 铁道电网智能交互接口信息流

6.5 交互接口信息流的柔性分析

6.5.1 P/S-R回调交互信息流的柔性分析

6.5.2 智能体交互信息流的柔性分析

6.6 本章小结

7 铁道电网信息流柔性技术应用

7.1 在陇海线自动化系统改造升级中的应用

7.1.1 工程背景

7.1.2 华山牵引变电所自动化改造应用集成关键技术

7.1.3 交互接口信息流的P/S-R柔性技术应用

7.1.4 大数据集量测值存取信息流的压缩效果

7.1.5 运行方式监测信息流的寻迹算法柔性分析

7.1.6 分布式模拟屏控制系统信息流与远动接入应用集成

7.2 在干武线电气化铁路中的应用

7.2.1 工程背景

7.2.2 元胞演化算法在运行方式监测系统中的应用

8 结论

8.1 研究结论

8.2 研究展望

参考文献

作者简历