【摘 要】鐵路信號控制領(lǐng)域里保證行車安全、提高運輸效率的重要技術(shù)設(shè)備就是計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)。現(xiàn)在，以集中式控制方式為主的計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)是我國目前使用比較廣泛的，但是在實際操作中這種方式有很多的缺陷，一旦關(guān)鍵部位發(fā)生故障其波及面及會特別大，有可能造成整個系統(tǒng)都處于癱瘓之中。系統(tǒng)中始終存在著大量的繼電器和信號電纜，系統(tǒng)的安全始終存在隱患。目前計算機、網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)都在飛速發(fā)展，計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)也呈現(xiàn)智能化發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】計算機聯(lián)鎖；分布式控制；研究

一、系統(tǒng)設(shè)計的理論基礎(chǔ)分析

我們必須采用分布式、智能程度更高的技術(shù)來完善發(fā)展計算機聯(lián)鎖控制系統(tǒng)是因為計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)本身就具有重要性和復(fù)雜性，而且現(xiàn)有的集中式聯(lián)鎖控制方式存在固有的局限性。一個非常有效地辦法就是在計算機聯(lián)鎖控制系統(tǒng)里融入分布式控制系統(tǒng)和多智能體系統(tǒng)技術(shù)。

（一）分布式控制系統(tǒng)

分布式控制系統(tǒng)是回路儀表控制系統(tǒng)發(fā)展的產(chǎn)物，是以計算機、通信、控制和CRT技術(shù)的迅速發(fā)展為基礎(chǔ)的。現(xiàn)場控制站、操作員站、工程師站、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)是一個基本的DCS應(yīng)該包括的四大組成部分。這里面，DCS的核心是現(xiàn)場控制站，它負責(zé)完成系統(tǒng)的主要控制功能?，F(xiàn)場控制站還可以保證系統(tǒng)的性能、可靠性這些關(guān)鍵的指標。人機界面的功能主要由操作員站來完成。DCS的另一個重要組成部分是系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，它作為紐帶連接系統(tǒng)各個站。DCS的主要特征有如下幾個方面：能夠分離顯示和控制，使用的是網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，開放系統(tǒng)較完備，具有足夠的可靠性、專業(yè)性和綜合性。讓人機對話技術(shù)變成現(xiàn)實，靈活的擴展系統(tǒng)，使其管理的能力更強。

（二）多智能體

MAS這個系統(tǒng)是由多個智能體構(gòu)成的。Agent是一種可以通過決策推理生成相應(yīng)的規(guī)劃并作用于環(huán)境的計算實體或者功能單元，具備學(xué)習(xí)能力、協(xié)調(diào)能力、適應(yīng)性和自治性。控制器、計算機系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)或者軟硬件結(jié)合體都有可能是MAS。MAS主要研究一組自治的Agent以分布式開放的動態(tài)條件為基礎(chǔ)，通過交互、合作、競爭、協(xié)商等智能行為完成復(fù)雜的控制或者任務(wù)求解。

通常情況下，個體Agent的基本模型包含：環(huán)境感知模塊、事件監(jiān)測模塊、心智和決策推理模塊、通信模塊和執(zhí)行模塊。多Agent系統(tǒng)就是由多個Agent通過通信模塊聯(lián)合工作形成的。

二、系統(tǒng)的總體方案設(shè)計

系統(tǒng)的安全性和可靠性都依賴于計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和組成。充分結(jié)合了多Agent技術(shù)和分布式控制技術(shù)，形成智能的、分布式結(jié)構(gòu)的計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)是新型分布式計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的特點。

（一）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

分布式控制系統(tǒng)是新型分布式計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)采用的結(jié)構(gòu)方式，它的硬件結(jié)構(gòu)包含：操作表實機具有人機對話的功能、智能體單元負責(zé)聯(lián)鎖運算和I/0借口功能、電務(wù)維修管理機負責(zé)記錄系統(tǒng)運行狀態(tài)。

（二）系統(tǒng)的特點

對于整個站場的整體顯示、集中操作和對現(xiàn)場設(shè)備的分散、智能控制和狀態(tài)采集是這個系統(tǒng)的最大特點。各個智能體既可以單獨控制各個現(xiàn)場設(shè)備又可以實現(xiàn)聯(lián)合聯(lián)鎖運算，系統(tǒng)的獨立性和整體性可以同時得到體現(xiàn)。

（三）智能體單元

1.智能體結(jié)構(gòu)模型

單個智能體的基本體系結(jié)構(gòu)是軟硬件的結(jié)合體，高性能的單片機作為硬件，集成可編程控制器、變送器和執(zhí)行結(jié)構(gòu)等。每一個只能Agent都是由控制器節(jié)點封裝而成的。

①狀態(tài)采集模塊：獲取站場設(shè)備的即時狀態(tài)情況。如道岔的定、反位情況等；②事件監(jiān)測模塊：把自身的運行狀態(tài)提供給操作表示機，可以在系統(tǒng)發(fā)生異常狀況的時候發(fā)出相應(yīng)的提示信息；③聯(lián)合任務(wù)規(guī)劃模塊：給智能體相應(yīng)的合作能力，依據(jù)操作命令創(chuàng)建和組織合適的Agent群體，處理多Agent之間的聯(lián)鎖運算等任務(wù)級合作問題；④推理決策模塊：依據(jù)操作的指令，結(jié)合具體的任務(wù)規(guī)劃情況和現(xiàn)場的設(shè)備狀態(tài)進行決策，發(fā)出具體控制操作。軟件是其實現(xiàn)的途徑；⑤執(zhí)行模塊：這個模塊負責(zé)給出控制策略和現(xiàn)場設(shè)備運轉(zhuǎn)的驅(qū)動；⑥通信模塊：和相關(guān)智能體的控制信息交互是這個模塊的主要責(zé)任。

2.多智能體交互通信

通信是分布式計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)中智能體之間協(xié)作的實現(xiàn)方式。

①通信機制。通信機制的優(yōu)劣和整個系統(tǒng)的性能有直接的關(guān)系。直接通信機制是分布式計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)使用的通信機制。相應(yīng)的智能單元接收操作表示機發(fā)出的操作命令，該智能單元自己再負責(zé)和其他關(guān)聯(lián)的的智能體單元通信；②通信語言。Agent交互的關(guān)鍵問題是Agent通信語言。Agent之間的通信依靠知識查詢操縱語言。輔助信息包含在通信信息當中是其最大的特點。各個通信模塊把各個智能體單元聯(lián)合在一起。經(jīng)過現(xiàn)場CAN總線傳遞數(shù)據(jù)，硬件上智能體之間的高速通信使用以太網(wǎng)接口。這樣Agent的自治性和他們之間的協(xié)調(diào)性都得到了充分的利用。系統(tǒng)的穩(wěn)定性有了保障，而且可以達到優(yōu)化調(diào)度的目的，既可靠又靈活，部分系統(tǒng)癱瘓的時候并不會對其他的系統(tǒng)造成影響。

三、結(jié)束語

分布式計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)這種新型的計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)整合了分布式控制系統(tǒng)和多Agent系統(tǒng)，使計算機、通信、人工智能和自動控制技術(shù)得到了充分的運用。能讓多個智能體通過CAN通信總線聯(lián)合協(xié)作實現(xiàn)聯(lián)鎖功能是其最突出的特點。它取締了傳統(tǒng)的計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)中聯(lián)鎖機和繼電器組合架并讓計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的可靠性和安全性都得到了保障。

參考文獻：

[1]馬骉；王海峰；；計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)CAN總線故障-安全通信研究[J]；北京交通大學(xué)學(xué)報；2008年02期

[2]唐世軍；盧佩玲；；TYJL-ADX型二乘二取二計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)[J]；鐵道通信信號；2008年12期

[3]崔艷萍，唐禎敏，武旭；基于multi-agent的地鐵事故應(yīng)急處理系統(tǒng)研究[J]；鐵道學(xué)報；2004年03期

[4]謝文站；；國產(chǎn)計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀[J]；鐵路通信信號工程技術(shù)；2008年01期

[5]魏文軍；范多旺；；鐵路車站全電子計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的研究與設(shè)計[J]；自動化與儀器儀表；2007年03期

[6]董錫明；近代鐵路可靠性與安全性的幾個問題[J]；中國鐵道科學(xué)；2000年01期