基于多Agent的铁路车站调度系统灵活管理平台

摘要:阐述建设铁路车站调度系统管理平台的特点及重要性,通过引入多Agent 技术, 建立基于多Agent 的铁路车站调度系统管理平台框架,并分析了系统中各Agent 的作用和意义。该系统具有一定的智能性、易重构性以及较强的交互能力,能够满足铁路车站调度系统灵活管理的需求。

关键词:多Agent 铁路;车站;调度系统

中图分类号:U292.2 文献标志码:B文章编号:1673-291X(2010)17-0170-03

引言

Agent 技术在计算机领域的研究和应用源于20 世纪70年代美国麻省理工学院研究人员开展的一系列关于分布式人工智能(Distributed Artificial Intelligence, DAI)的研究。一般认为,Agent 是处于一个环境之中并作为这个环境的一部分,能够感知这个环境并采取相应的行为,可建立自己的行动规范并能影响环境变化的软件智能体。它具有自主性、交互性、反应性和主动性的特征。其具体系结构如图1所示。

一、铁路车站调度系统管理平台与Multi-Agent 技术的结合

铁路车站调度系统管理平台是一个动态系统,它可以分解成若干相互联系的子系统,针对调车过程的站场、机车、调机、车次、车辆、调度、驼峰、接入以及出发都有相应的实体程序的存在,这些程序都具有独立思考、认知其他程序的当前状态并接受其他程序的请求或者命令而改变自己行为机制的能力,能完成自己本职任务,并使之达到最优的目标。因此,可以看出这些实体程序都符合Agent 的定义要求。

铁路车站调度系统管理平台是一个多目标多任务的复杂函数系统,不但对调车的准确性和时效性等要求特别高,而且还要求调车的次序和灵活性的最优化,因此,谋求最佳效果,必然加大管理难度,局部最优和全局最优之间的矛盾也一直存在于铁路车站调度管理中。而多Agent 系统中的协调控制机制正好解决了这类问题,这些协调控制机制可以用相应的Agent 来实现。

二、基于多Agent 的铁路车站调度系统灵活管理平台

根据铁路车站调度管理的特点以及多Agent技术的相关原理,建立了基于多Agent 的铁路车站调度系统管理平台的结构模型,如图2所示。该结构模型由多个Agent组成,它们各自的角色和功能如下。

1.接入Agent

编组站的到达计划是由上一级调度部门指定的。所以编组站完成接入作业重要依据就是接收列车到达计划。接入Agent根据确报和到达计划,判断出到达车辆类型——无调中转或者有调中转。对于无调中转车不产生车辆Agent,经过查询站场Agent和接入线路的使用情况后,通过调度Agent和出发Agent协调机制创建车次Agent并且制定出无调中转车作业计划;对于其他类型车接入Agent会创建车次Agent,并且交给调度Agent处理。和接入Agent有关联的有:出发Agent、调度Agent、日志Agent、预确报Agent、班计划Agent等。

2.出发Agent

出发计划类似到达计划也是由上一级调度部门制定的。出发Agent负责监测出发线的使用状况,结合出发计划、确报,通过和接入Agent、调度Agent的协调机制制定出详细发车计划。出发Agent负责发车工作,并且负责结束车次Agent和车辆Agent的运行。和出发Agent关联的有调度Agent、接入Agent、车次Agent、车辆Agent、预确报、班计划。

3.调度Agent

铁路车站调度系统管理平台将调度这项特别的工作交给一个Agent组处理,称之为调度 Agent组。调度Agent组是一种混合型的Agent,即具有反应感知性,还具有意识性。调度Agent组具有自动编制作业计划,自动分派调车任务等工作。调度Agent组制定完毕阶段计划后,由车站调度工作人员确认后会在Agent平台上发布;当有异常状况(和计划不相符合的情况或者作业失败)出现时,调度Agent组会通过接入Agent、出发Agent协调机制马上自动调整计划,并且经过车站调度工作人员确认后会在Agent平台上发布。调度Agent组所需要掌握的信息最多,几乎和所有的Agent都有关联。

4.站场Agent

站场Agent将每个站场看作一个站场Agent;同时专用线或者其他类型的特殊线路也可以被视为站场Agent。所有的站场Agent是全场 Agent(Yard Agent)的子类。Yard Agent是一个抽象的Agent,它定义了站场的共性和接口。站场Agent拥有的股道数、股道长度、每个股道可以容纳多少辆车等。站场Agent维护着站场状态:股道车数详单、值班人员、正常/检修、车辆Agent出入时序表。当调度Agent组建立了新的调度计划的时候,站场Agent会自动取得和自己相关的任务,然后按照任务来制定出自己场的作业计划。

5.机车Agent

本务机车的调度行车与整个编组站生产关系密切,因此,平台将每个机车看作一个Agent,称之为机车Agent。

每个机车有几种状态:工作、休息、检修等。

机车Agent会自动跟踪机车状况,记录相关信息:机车号、当前位置、当前状态、驾驶员、当前影响因素权重等。

当列车计划调整时,本务机车Agent会自动取得相关的任务,作业计划也会随之发生变化。

6.调机Agent

调机是编组站的作业重要资源,合理高效的使用调机是编组站高效作业的重要保证。所以在管理平台中也创建了调机Agent负责管理跟踪调机的相关活动。

调机Agent会自动跟踪调机状况,记录相关信息:调机号、当前位置、当前状态、司机、当前影响因素权重等。和调机Agent相关联的有车辆Agent和日志Agent,以及供实时查询的站场Agent和驼峰Agent。

当列车计划调整时,调机的相关计划也会随之发生变化:平台应该随着变化而即时更新为新的计划,以确保车站生产有条不紊的进行。

7.车次Agent

平台将每个到达的车次视作一个Agent,称之为车次Agent。车次 Agent拥有两个子类:到达车次Agent和出发车次Agent。每个到达的车次Agent有生命周期:创建,活动,死亡;活动时期有几种状态:未到达,已到达。每个出发的车次有自己的活动周期:创建、运行、结束。活动过程有几种状态:未出发,已出发。到达车次Agent拥有到达车次、到达时间、解体时间、载重、车辆数、车辆号列表、车长、机车号等。出发车次Agent拥有出发车次、出发时间、载重、车辆数、车辆号列表、车长和机车号等。

8.车辆Agent

在管理平台中必须经过车辆Agent,调车机才能获得系统遥控指挥权,包括自动启动、停车、前进、后退、与驼峰主体信号机连锁,以某一速度进行预推和推峰作业。

货车管理信息系统中心的驼峰解体计划传入并储存在过程控制系统的主机,当驼峰解体车列时,其溜放进路便按照解体计划自动排列。

车辆Agent通过在驼峰作业区的有关地点安装了先进的雷达、踏板、光档气象等测速、测重、测长、测阻设备,溜放作业中的各种状态不断地反馈到PCS主机,经过计算比较,系统能够通过减速器对钩车溜放进行实时控制,减到减速顶的入口速度标准,使车辆最终在减速顶的作用下实现安全连接。

9.驼峰 Agent

驼峰是关键资源所以有必要重点掌握其运行情况,平台创建了驼峰 Agent。驼峰Agent拥有驼峰名称、驼峰位置、值班人员、状态(正常/检修)、工作方式等信息。驼峰Agent负责实时管理维护驼峰当前的状态。驼峰Agent会自动从调度Agent发布的阶段计划中读取有关自己的作业任务,自动维护驼峰工作时序表。驼峰工作时序表记录了过去、当前以及准备做的工作。

在完成了一个工作单元后,驼峰Agent会对比历史作业库,自学习同类型作业,修改作业影响权重。

10.日志Agent

日志Agent的功能是记录了操作者对整个中间件所作的各种动作。同时,日志Agent提供了不同级别的调试模式,方便二次开发和平台试验。

三、总结

本文运用人工智能领域的Agent 技术,并结合铁路车站调度管理与多 Agent 系统的特点,提出了基于多Agent 的铁路车站调度系统灵活管理平台的框架模型。该系统模型具有一定的智能性、易重构性以及较强的交互能力,能够满足铁路车站调度系统灵活管理的需求,并为今后进一步开发铁路各级调车管理平台提供了依据,具有一定的理论意义。

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The flexible management platform of the railway station dispatching system based on the multi Agent

RU Da-zhou

(Technology section,Jiamusi train operation depot,Jiamusi 154002,China)

Abstract: On building management system management of the railway station platform features and importance, by introducing more agent for many technology and build a railway station agent system management framework analyses ; platform and in the role and agent. the system of the intelligence, to review and strong interaction ability to meet the railway station, the system more flexible administration of the demand.

Key words: multi Agent railway; railway station; dispatching system

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