快慢车开行方案的轨道交通建模及仿真

运用元胞自动机的基本原理,以成都地铁18号线路为例,建立基于快慢车模式下的城市轨道交通元胞自动机模型,研究在快车和慢车不同发车比例、不同发车间隔情况下,列车在线路中的越行情况。通过MFC编写列车运行仿真系统,动态直观显示列车的运行状态,输出的系统仿真结果验证了模型的有效性。     

突发事件下的列车运行图稳定性分析

由于列车在运行过程中受突发事件的影响不能保证完全按列车运行图行车,本文提出列车运行图稳定性指标,引入元胞自动机（CA）模型对列车运行进行仿真,计算列车运行图稳定性指标,以京沪高速铁路为例进行列车运行仿真,通过列车实绩运行图,得到列车运行图稳定性与突发事件的发生概率及列车运行最大速度之间的关系,设计列车在某突发概率情况下为保证列车运行图的稳定性而采用的最大运行速度。提出了一种新的列车运行图稳定性的分析方法,得到的在不同条件下的列车最大允许速度,对列车运行图的编制及日常列车运行调度工作具有重要意义。     

基于Agent和元胞自动机的轨道交通建模及仿真研究

针对传统的基于经典数学方法构建的交通模型存在的固有不足，分析了智能体和元胞自动机理论方法在交通仿真研究和应用中的特性及各自存在的局限性和优势，构建了基于智能体和元胞自动机相结合的基本轨道交通仿真模型。分别模拟了不同闭塞制式下列车追踪运行的效果，对最小列车时间间隔进行了验算并得出了不同闭塞方式下最小列车时间间隔的计算结果...     

一种基于场景的CTCS-3列车控制系统建模方法研究

对CTCS-3列车控制系统进行有效的测试、分析和验证是保证列车运行安全和旅客生命财产安全的重要手段,而形式化模型是系统测试、分析和验证的基础。本文以CTCS-3列车运行控制系统的UML非形式化模型为基础,以自动机模型作为系统形式化模型描述的数学工具,研究UML顺序图(场景)自动转化为自动机网模型的方法。首先将场景的UML顺序图自动转化为子系统的子自动机模型,然后通过合并不同场景的子自动机模型,得到子系统的组元自动机模型,最后通过对通信通道的建模得到系统的自动机网模型。使用本方法,基于系统的UML顺序图模型可以自动生成系统的自动机网模型。     

基于元胞自动机模型的大秦重载列车追踪运行模拟

研究了基于元胞自动机模型的大秦重载列车追踪运行模拟。在NaSch模型的基础上,结合之前固定自动闭塞轨道交通领域的研究成果,改进了原有模型,并对四显示固定自动闭塞系统的大秦重载列车进行仿真模拟。综合考虑了列车的发车方式、发车间隔、列车长度、到发线数量、车站停留时间等参数对列车运行时间、平均延误时间的影响。模拟结果表明:利用Matlab建立的仿真模型,能较为合理客观地模拟各种因素对列车运行状态、速度变化、延误传播等特性,模拟结果可以为大秦线运输组织提供决策依据,提高运输能力及市场竞争力。     

基于元胞自动机的高速铁路列车群追踪运行仿真模型

为分析高速铁路列车在追踪间隔缩小时的运行状态,根据准移动闭塞系统原理,设置列车区间运行和车站运行的演化规则,建立准移动闭塞条件下基于元胞自动机的列车群追踪运行仿真模型。利用元胞自动机对京沪高速铁路线路"上海虹桥—南京南"运行图中追踪运行的10列车进行建模仿真,分析仿真结果验证到达间隔时间是制约追踪间隔的瓶颈,并得出后行列车满足追踪间隔4 min或3 min的情况下,其运行速度不受前行列车的干扰。     

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。     

基于改进遗传算法的高速列车节能优化研究

为有效降低列车运行能耗,针对高速列车行进过程中的能耗优化问题,讨论了列车运行阻力的计算及列车停车点的设置,以此建立以列车能耗最小为优化目标的列车运行优化模型,提出3代逼近搜索的引导机制,改进了传统遗传算法中的算子,同时引入逆转算子提高算法求解能力。以CRH380B型高速列车和合福高铁(合肥—福州)数据为基础进行仿真,列车运行能耗降低了10.7%。仿真结果表明,提出的改进遗传优化算法在高速列车行进过程中,满足列车运行准时性和安全性,且能够有效降低运行能耗。     

中高速列车共线运行的仿真研究

以京沪高速为背景,对中高速列车共线运行仿真问题进行探讨。分别建立单列车运行模型和多列车共线运行模型。单列车运行模型全面考虑了列车物理特性、线路条件、列车受力情况以及运行控制过程。多列车模型在上述基础上,附加了共线运行不同速度列车间的相互影响,对列车间距控制和避让进行了重点考虑,研究多列车共线运行时的列车间距控制策略和避让策略。用VisualC 6 0进行了中高速列车共线运行的软件实现。仿真计算结果表明,该软件能较好模拟多列车共线运行情况,可作为列车调度系统中负责列车运行模拟的子系统。     

一种基于有控随机与随机有控约束的列车运行仿真模型

本文在对列车运行随机过程理论描述的基础上，深刻地分析了有控随机与随机有控因素以及二综合作用对列车运行的影响。进而给出了一种多进钟多车站交互进程式的列车运行仿真模型。该模型能比较符合实际地对列车运行进行有效模拟为列车运行调整，运行延误分析和能力分析等一体化研究提供工具。     

基于人工蜂群算法的高速列车运行节能优化研究

合理的列车操纵方式能在很大程度上降低列车运行过程中的能耗,为了有效降低高速列车运行能耗,从研究高速列车的操纵方式入手,首先建立列车牵引计算模型和列车运行能耗计算模型,其次通过对比人工蜂群算法(ABC算法)和粒子群算法(PSO算法)的优化性能证明ABC算法优于PSO算法,提出了在满足运行速度、运行时间以及运行区间等约束条件下,采用ABC算法与操纵工况序列相结合的方法来优化计算确定高速列车操纵工况关键转换点最优位置和速度。最后通过对选取线路的MATLAB仿真模拟,验算了ABC算法在降低列车运行能耗方面的有效性。研究表明,经过ABC算法优化后的结果均能满足优化操纵方式的基本操纵策略且达到了良好的优化效果,能较好地解决列车节能操纵优化问题。     

基于预测电流控制的CIT400高速综合检测列车运行特性仿真分析方法

基于CIT400高速综合检测列车牵引传动系统的结构和牵引特性,运用MATLAB/Simulink软件建立预测电流控制下的高速综合检测列车牵引传动系统仿真模型,仿真分析列车在牵引和制动工况下受电弓短时断电及网压波动时的运行特性,并与实测数据进行对比分析。研究表明:仿真结果与实测数据基本一致,建立的仿真模型能正确反映列车的运行特性,能够满足列车实际运行的动静态要求。     

高速铁路调度指挥仿真实验平台的设计与实现

随着高速铁路在我国大规模建设并投入运营,培养和培训适应高铁运输组织的技术和管理人才尤为重要。通过分析实际高速铁路列车运行调度指挥业务流程和应急处置过程得出高速铁路调度指挥仿真实验平台功能及结构,建立仿真平台系统数据流图、系统数据模型及仿真流程,设计平台数据库及子系统模块划分,采用SQL Server数据库、Microsoft Visual Studio 2010 C#开发平台,实现了列车运行调度指挥业务过程的仿真及各岗位操作综合训练。平台应用于学生实验、实践教学及调度人员调度指挥及应急处置模拟演练培训,提高学生和调度人员的行车调度技能与指挥决策能力。     

基于列控车载设备制动曲线的高速列车牵引计算平台

为了检算铁路客运专线闭塞分区长度与列控系统的符合性,设计基于列控车载设备制动曲线的高速列车牵引计算平台。采用HTML,CSS,JavaScript,Vue.js,Node.js和Koa等Web技术进行开发,使用MySQL作为后端数据库,构建B/S架构应用平台,包括基础数据处理、列车运行仿真、列车追踪间隔时间计算、闭塞分区检算和统计分析5个功能模块。其中,列车运行仿真模块为牵引计算平台的核心,由线路信息、列车动力学模型、列控车载设备制动曲线算法和速度控制组成;列控车载设备制动曲线算法具备列车超速防护功能,根据移动授权和列车速度距离信息生成允许速度和制动指令,实现列车运行仿真的闭环处理。选取京沪高速铁路列控工程数据和CRH3A型动车组参数进行列车牵引计算,得到高速铁路列车追踪间隔时间,验证闭塞分区设计长度满足列控车载设备制动距离要求。结果表明:该平台可用于闭塞分区长度符合性检算,从而验证闭塞分区设计与列控系统的匹配性。     

基于Multi-Agent的列控系统复杂运营场景建模与仿真方法研究

针对高铁列控系统的并发性、混成性、交互性等特点,基于列控系统技术规范,结合Multi-Agent理论、Prometheus建模方法以及仿真技术,提出基于Multi-Agent的高铁列控系统复杂运营场景建模与仿真方法。最后,以CTCS-3级列控系统的RBC切换场景为例,构建基于Multi-Agent的RBC切换场景模型,并利用Multi-Agent仿真工具对模型进行仿真。仿真结果表明,该方法能够满足列控系统并发、混成、交互的复杂特性,可为列控系统复杂运营场景建模仿真与安全分析提供技术支撑。     

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。     

高速列车与桥上板式轨道动力学仿真分析

运用轮轨关系,建立高速列车—板式轨道—桥梁系统空间耦合动力学模型。运用列车—线路—桥梁动力学仿真通用软件TTBSIM,分析高速列车以不同速度通过桥梁时,机车车辆、板式轨道及桥梁的动力特性。结果表明,桥上板式轨道能够保证行车的安全性、舒适性和桥梁结构的安全性。