基于事件的控制技术在地铁列车运行中的应用

研究移动闭塞条件下地铁列车的运行规律,建立地铁列车运行模型,将基于事件的控制技术应用到地铁列车控制中。引入运动参考变量,求出在以站间最小运行时间为目标的单列列车控制中,列车运行速度、加速度关于列车走行距离的表达式,根据列车走行距离实时调整规划列车的运行。研究移动闭塞条件下地铁列车间的控制,采用基于事件的控制技术和编队思想降低列车间的最小追踪允许间隔,在保证不撞车以及尽量减少站外停车的前提下,提高地铁线路的通过能力,并且能够方便地实现系统的重新配置以及各子系统间的协调协作。以相邻的3列列车运行为例,研究在移动闭塞条件下后续列车的控制策略,根据列车的走行距离以及前后列车间所要求保留的安全距离,动态调整列车的运行速度、加速度。仿真结果表明,运用基于事件的控制技术来控制列车的运行,可提高列车的正点率到95%。     

CBTC系统列车运行间隔控制仿真研究

在城市轨道交通中,列车运行间隔过大会降低线路行车效率,过小又将影响列车运行安全;因此,合理调整列车运行追踪间隔,在保证列车安全运行的同时提高线路行车效率,是目前CBTC系统列车运行间隔控制的关键。本文介绍了影响列车运行间隔的因素以及列车运行间隔的计算方法,并对列车运行追踪距离建立仿真;通过静态仿真对发车间隔、停站时间等影响列车运行间隔的参数取值,并验证取值是否合理;通过研究列车运行情况,根据实时位置关系调整列车运行间隔并进行动态仿真。     

基于改进差分算法的高速列车运行调整研究

为了压缩高速铁路列车运行的总晚点时间、编制高质量的列车运行调整计划,建立高速铁路列车运行调整模型,运用矩阵描述高速列车运行调整中的相关概念,以列车到发线数量、列车追踪时间间隔、列车停站时分等作为高速列车运行调整的约束,以列车在各站的到达的总晚点时间最少为优化目标,构建高速铁路列车运行调整模型。在分析基本差分算法差分策略的基础上,提出基于三角差分策略的高速铁路运行调整差分算法,给出详细的计算步骤。以京广高速铁路实际列车运行数据进行计算,验证了模型的有效性和算法的高效性、精确性。本文提出的基于新的改进的差分策略的高速铁路列车运行调整方法是合理可行的。     

高速铁路越区供电列车运行调整计划优化模型

越区供电是在牵引变电所故障时保障行车不中断的一种铁路应急处置方式,目前越区供电下的调度问题的研究尚不多见.越区供电下的行车组织调整方案有增大发车间隔和设置限速2种方式,为了研究对列车运行影响最小的2种方案组合方式,以通过能力损失最小为目标,建立越区供电下的列车运行调整模型,以某路网为背景,用CPLEX软件进行实例验证,计算出不同行车组织调整方案下的通过能力和晚点时间,最佳调度方案为限速250 km/h,发车间隔4～8 min.研究结果表明:限速对列车的影响大于增大发车间隔对列车的影响.     

基于可达集的虚拟编组行车安全防护方法研究

虚拟编组可有效提升运输能力，是轨道交通领域的研究前沿，其行车方式的变革给列车运行控制带来新的问题。为满足虚拟编组行车紧密追踪及协同作业的安全防护需求，探讨一种基于可达集的虚拟编组列车运行安全防护方法。首先，构造列车运行控制混成自动机模型，更加精确地描述编组列车控制行为；然后，提出一种通过对混成模型过近似可达集求解来确保列车运行安全的防护方法，深入剖析虚拟编组列车运动行为，给出一种面向多面体精化的自适应步长可达集求解算法，能够实时预测前行列车动态轨迹，进而达到最大限度缩短列车追踪间隔的效果；最后，利用实际线路数据进行仿真实验。实验结果表明，该防护方法与传统防护方法相比，可进一步缩短列车追踪间隔，更能满足虚拟编组行车安全防护需求。     

基于虚拟耦合的列车群体智能控制技术研究及展望

铁路列车运行控制方式经历了固定闭塞、准移动闭塞和移动闭塞的发展过程,随着车联网和群体智能等新一代信息技术的快速发展,更高效率的先进列车运行控制技术成为研究热点。面向下一代铁路列车运行控制系统,研究一种基于虚拟耦合的列车群体协同运行控制技术,提出采用多智能体系统(MAS)对虚拟耦合列车群的运行进行控制的方法,刻画其控制规则并构建以列车群稳定协同运行为目标的控制模型。在此基础上,设计基于虚拟耦合的列车控制及调度系统框架,采用仿真技术验证该方法可大幅缩短列车运行间隔,提升运行控制效率。最后分析总结基于群体智能的列车运行控制技术研究及发展方向。     

高速铁路智能调度集中系统构想及关键技术

我国高速铁路调度集中系统已达到较高信息化和集成化水平，是高速铁路高效调度指挥、列车有序运行的关键支撑，但其智能化程度依然不高，存在列车运行计划调整效率较低、非正常情况下过度依赖人工操作、应急处置响应不够迅速、列车与调车作业协同困难等问题。针对高速铁路行车调度指挥现实需求，提出高速铁路智能调度集中系统构想，通过构建高速铁路行车信息大数据共享平台，实现车、机、工、电、辆等专业部门间信息共享和业务协同，可由计算机自动完成列车运行计划调整，实现列车运行图执行模拟与分析，以及列车和调车进路智能安全卡控；初步探讨基于物联网、大数据和云计算的信息共享及智能分析、列车运行计划的协调与优化、列车运行计划执行模拟与分析、不同等级列车共线运行条件下自恢复和自适应机制、基于可信动态感知的调度智能协同等关键技术，以期推动高速铁路调度集中系统的智能化发展。     

高速铁路列车晚点调整中区间渡线作用的分析

高速铁路行车组织具有高速度、高密度的特点。在高速铁路区间设置一定数量的渡线,能增加对晚点列车运行调整的灵活性。根据高速铁路列车开行模式,讨论了在高速列车晚点和中速列车晚点两种情况下高速铁路利用区间渡线组织列车越行的方案,量化分析区间渡线在晚点列车运行调整中所起的作用。     

基于列车运行线分布的客运专线列车运行图动态性能分析

分析客运专线列车运行图中运行线分布模式,采用异质度描述列车运行线之间的发车时间间隔和到达时间间隔的关联性,给出列车运行图异质度计算公式,用以定量分析列车运行图动态性能。通过对列车运行图实施调整过程计算机仿真验证异质度计算公式的合理性。以武汉至广州客运专线列车运行图3种典型列车运行线分布模式为例,计算得到的列车运行图异质度分别为0.64,0.68和0.11,仿真得到的列车运行图动态性能依次为较差、最差和最好。由此可知:列车运行图的异质度越低,其动态性能越高;给出的列车运行图异质度计算公式是合理的。     

小间隔行车调整策略研究

地铁小间隔行车情况下，发生一般故障导致单点通过能力降低时，一般会造成后续列车积压。因此，调度员需掌握行车调整方式使用的最佳时机，合理调整列车运行方式，方能最大限度维持运营组织，降低故障对乘客的影响。     

地铁列车扣车模型及其应用

简要分析了广州地铁1号线列车运行间隔及客流发展趋势,并建立了相应扣车模型,对故障情况下需扣停列车的数量、必须扣车的时间,以及每列列车停站的时间进行了计算。重点对扣车模型在非等间隔地铁线路上的适用性进行了研究,并总结了扣车模型在地铁行车调整中的应用情况,为行车调整理论计算探索新途径。     

基于遗传算法的高速铁路行车调整模型

高速铁路采用“高中速列车共线运行”的运输模式,其行车调度具有高实时性和整体性两大特点。以列车计划运行图为优化目标,给出运行图之间的距离定义,建立列车运行调整数学模型,给出列车的发车时刻、股道数量、列车在区间的运行时分、追踪运行间隔时间、维修天窗时间5个约束条件表达式。按照遗传算法的原理,采用罚函数的方法对数学模型中的约束条件进行处理并建立适应度函数,采用整数编码方法对个体进行编码,并定义交叉算子和变异算子。基于遗传算法的调整算法流程开发列车运行调度仿真子系统。仿真结果表明:使用该模型可大大减轻调度人员的工作量,彻底摒弃了在计算机上手工拖动运行线确定列车运行时刻的调整方式,提高了列车运行调整的科学性。该模型已应用在高速铁路综合调度仿真系统中。     

基于多智能体的地铁列车运行调整方法

针对移动闭塞条件下地铁列车运行的特点,将降低列车群的总晚点时间和提高相邻列车对客流的吸纳水平作为性能指标,建立地铁列车运行调整模型。应用Agent、多Agent协作技术,构建地铁列车Agent,设计地铁列车运行调整算法,给出基于规则的地铁列车运行调整控制策略。根据列车群晚点程度的不同,列车运行调整分为全局调整和局部调整。全局调整采用偏移计划运行图方法,局部调整采用滚动优化方法,通过多次调整达到恢复计划运行图的目的,并分别给出相应的调整方法和调整步骤。以北京1号线为背景进行仿真测试,仿真结果表明:基于多Agent协作技术的地铁列车运行调整方法是合理的,并具有动态的扩展性。     

城市轨道交通晚点列车的运行调整模型

分析了城市轨道交通列车发生出发晚点后,在确保安全的前提下,针对不同的初始晚点时间利用运行图缓冲时间进行运行调整的策略。该策略旨在尽量避免连带晚点,并使所有受影响列车尽快恢复正点运行。最后建立了列车运行图的实时调整模型,并运用仿真软件对策略进行了验证。     

基于最小列车秩序熵的列车运行调整算法研究

单线区段上的列车运行调整需要考虑列车运行秩序的优化,使用列车秩序熵来描述列车在调整计划与基本图中运行秩序的差别程度,在此基础上建立基于最小列车秩序熵的列车运行调整模型,并给出具体求解计算过程。基于此算法编制程序对具体实例进行计算,并将其计算结果与用提高旅速调整算法的结果比较,检验了算法的有效性。     

基于牵引仿真的列车运行图软冲突疏解方法研究

定义存在于高速铁路列车运行图运行线间的使列车无法在适当功率下运行的软冲突问题,该问题使用既有列车运行图规划方法难以有效解决。分析软冲突形成的机理及其影响,论证牵引供电与列车群一体化仿真计算方法能较好解决软冲突问题,即利用牵引供电计算实现列车运行图软冲突的检测,基于该检测结果进行列车仿真运行调整,从而实现对软冲突的剔除。一体化仿真方法不仅能实现高速列车运行图软冲突的疏解,同时也能得出列车运行过程的操纵策略,并解决了交流牵引供电仿真计算中的某些难点问题。选用我国某一高速铁路线路为例,验证基于牵引仿真的列车运行图软冲突疏解方法。     

基于滚动优化的地铁列车节能运行协同控制方法

针对地铁列车节能运行问题,提出基于滚动优化的列车协同控制方法,将系统整体最优问题分解为基于时间推进的局部优化问题。考虑列车每次停站时同一供电分区内其它列车的操纵方案,实时计算下一站间运行净能耗最小的操纵方案。在计算操纵方案时,对传统的列车4阶段操纵策略进行改进,允许列车在运行途中进行2次牵引,减小列车牵引能耗并提高再生能的利用率。结果表明:相比列车基于传统4阶段的个体最优控制策略,采用本文提出的列车协同控制方法在不同发车间隔下均可提高再生能利用率并节约列车运行净能耗,平均节能率达8.37%。     

高铁晚点列车智能调度系统的研究与开发

为提升调度员对高铁晚点列车的调度指挥效率,研究晚点时间估算方法和晚点列车调整规则,利用雷达图和电子地图等可视化技术,开发高铁晚点列车智能调度系统,提供高铁列车运行晚点实时监控、重点监控列车晚点预警、列车晚点原因分析、调整方案协同制定等功能,具有一定程度的智能化水平,有助于减轻调度员的工作强度。目前,系统1.0版本已在中国国家铁路集团有限公司和铁路局集团公司两级单位正式启用,应用效果良好。     

基于D2D技术的车车通信研究

阐述车车之间实现直接通信的应用价值和意义。利用列车在RBC中的注册数据(车次号)及同方向列车在区间内相对固定的运行顺序,在RBC端加入列车通信管理单元协助列车完成身份识别,并对特殊情况下的列车通信管理单元的布置原则进行分析。探讨利用D2D技术实现车车之间的信息互通,在结合C3线路列车的运行特征与D2D技术的模式特征后,选择D2D基站中继模式建立前后行列车的通信模型。在车车通信系统模型建立的基础上,对该系统的故障因素进行分析,利用马尔科夫模型对系统可靠性进行验证,结果显示其可靠性满足目前铁路运输的需求。     

列车运行调整微粒群算法研究

列车运行调整问题是铁路行车调度指挥工作的重要内容,决定着区段内行车秩序的优劣。这一问题的计算机自动求解算法是我国铁路信息化建设的一个核心技术和难点问题。本文依据我国铁路行车组织体制的特点,建立了相应的模型。在模型的求解过程中,先运用大系统理论将列车进行分层分级,从而将待解的原始问题分解成若干个子问题,在对分解后的问题进行求解时,设计了微粒群算法,运用该算法可快速得到各子问题的近似最优解。然后,应用系统原理对问题进行还原,即可快速得到一个满意度高、可用性强的列车运行调整方案。最后,采用现场数据,应用该算法对列车运行调整问题进行求解,并与遗传算法进行比较,结果表明微粒群算法解决列车运行调整问题高效、实用。