22、自动化城市列车控制与认证安全层模糊性解析

自动化城市列车控制与认证安全层模糊性解析

自动化城市列车控制中的问题

在自动化城市列车控制场景中，存在一个有趣的“橄榄球俱乐部问题”。直观来看，橄榄球俱乐部成员的体重和运动速度会影响列车制动情况。如果成员体重极轻且跑得极慢，由于动量小，对制动阶段的影响就小；反之，如果成员体重重且跑得速度快，对制动阶段的影响就更明显。

列车制动过程有两个关键的模式事件：TrainStopSucceed 和 TrainStopFail。当列车速度 vT 降为 0 且处于减速模式时，这两个事件之一会被触发。理想的停车位置是 brDist = 0。若 vT 为 0 时，理想停车位置和实际停车位置的偏差不超过制动容差（BRakingTOLerance），则 TrainStopSucceed 执行，列车正常在车站停车，状态回到初始配置，橄榄球俱乐部成员下车（可能会失望），整个场景可以重复。若偏差超过制动容差，列车会回到加速模式，驶向一下个车站，橄榄球俱乐部成员仍在车上（可能会兴奋），这就是经典的“橄榄球俱乐部问题”，也可能会重复出现。

跳跃 - 停车现象分析

为了更精确地区分 TrainStopSucceed 和 TrainStopFail 两种情况，我们来分析跳跃 - 停车现象。在列车减速阶段，如果列车初始速度为 vIN，柔顺事件执行时间为 tEX，那么之后列车的速度和行驶距离分别为：
[v_{IN} - \frac{F_D t_{EX}}{(M_T + M_{rc})}]
[v_{IN} t_{EX} - \frac{F_D t_{EX}^2}{2(M_T + M_{rc})}]

制动阶段开始时列车以速度 Vcr 前进。假设橄榄球俱乐部在制动开始 tJ