智能交通系统（ITS）建模与控制问题

交通网络是个个极其复杂的大系统，它提出了大量具有挑战性的建模和控制问题。本文力求给以综述并指出运用信息和智能化技术的必要性及其解题途径。     

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CTCS-3型列控系统中,RBC切换是车—地之间大规模数据连续、可靠双向传输的瓶颈,对列车安全、高效运行影响至巨.本文提出并研究了一种新的基于高速列车主体性的越区RBC切换模型,由RBC向列车发送隐性移动授权的基础数据,列车作为主体对基础数据进行融合计算生成移动授权,即通过隐性移动授权的显化过程来实现列车运行控制;同时,对预告应答器的设置作了适应性的调整.性能分析与仿真实验表明,新模型可以显著提高行车组织效率和增强列车运行的安全性.     

高速列车运行速度作用于线路运能的规律

应用准移动闭塞系统和移动闭塞系统数学模型计算了总车距、列车间隔时间和线路运能, 选取制动加速度分别为-0.63、-0.75、-0.85、-0.90m·s^-2进行了仿真试验, 分析了高速列车运行速度作用于线路运能的规律。分析结果表明: 安全车距与列车减速停车时的初始速度呈正比关系, 列车间隔时间和线路运能与安全车距、列车运行速度和初始参数取值密切相关; 列车间隔时间存在极小值, 线路运能存在极大值; 制动加速度越小, 列车间隔时间越小, 线路运能越大; 列车间隔时间可以控制在3min以内, 线路每天运能可以达到1 000列以上; 准移动闭塞系统的列车间隔时间大于移动闭塞系统, 线路运能低于移动闭塞系统; 考虑工程应用的可行性使得准移动闭塞系统与移动闭塞系统的线路运能差距进一步扩大。     

高速列车跟驰运行控制策略与安全车距的互动演化

为实现高速列车的安全、高效、平稳运行,利用Petri网描述与分析了给定跟驰状态下高速列车控制策略与安全车距的互动演化机理,探讨了高速列车复杂跟驰形势下的安全车距计算问题,建立了能够反映高速列车控制策略的停车减速运行数学模型,提出了基于控制策略的安全车距计算方法,以满足高速列车当前跟驰状态下行为调整的安全性、高效性和平稳（舒适）性和有助于动态安全车距和控制策略的实时标定。在前车速度分别为250、300、350 km·h-1,后车速度为300 km·h-1三种跟驰状态下,计算了前后车分别采取不同的控制策略时应保持的安全车距。计算结果表明：随着前后车控制策略的变化,安全车距是不同的,对列车行为调整的平稳（舒适）性与跟驰效率的影响也存在差异;综合考虑安全、效率和列车行为调整的平稳（舒适）性,宜针对高速列车不同跟驰状态重新标定不同跟驰控制策略下的安全车距,并建立相应的数据库,作为列车运行和控制的依据。     

基于双曲函数的车辆变速行为控制策略

车辆变速运行快速性、舒适性是评定车辆性能的主要依据之一.为此讨论了车辆变速行为的一般规律,提出基于双曲函数的车辆变速控制策略,建立了相应的数学模型,并针对实例进行了具体分析.研究有助于车辆变速行为的控制和增加车辆变速运行过程中的平稳性、舒适性,另一方面也为计算并确定特定追踪速度下的安全车距奠定基础.     

基于双曲函数的车辆减速策略及安全跟驰车距的计算

车辆减速策略与跟驰车距具有相互制约的关系.分析了车辆减速运动规律,提出反映人们期望和行为特点的基于双曲函数的车辆减速策略,进而建立计算安全跟驰车距的数学模型,并按照国际载运工具和我国上海磁浮列车的运行舒适性评价标准,对200 km/h跟驰速度条件下安全车距的计算式进行了仿真试验与数值分析,验证了相关数学模型与计算方法的有效性.     

基于安全车距实时标定的列车间隔动态控制

分析了列车间隔与其跟驰行为的关系, 利用Petri网形式化建模工具描述了当高速列车跟驰稳态被破坏时, 列车间隔的动态控制。面向CTCS-4级列车运行控制系统, 运用数值分析方法建立了全速域范围内最小安全车距随后车当前速度变化的拟合函数, 并运用该拟合函数进行列车跟驰行为质量评估, 进而构建了基于跟驰行为评估的列车间隔动态控制模型, 并对该模型进行了仿真验证。仿真结果表明: 列车跟驰系统从速度为200km·h^-1、列车间隔为5 849.18m的安全、高效跟驰稳态运行到速度为380km·h^-1的跟驰稳态期间, 列车间隔的动态控制能够通过后车的行为调整得到实现, 且当速度为380km·h^-1的跟驰稳态实现时, 列车间隔仅比安全车距大358.00m, 说明新的安全、高效跟驰稳态已经建立; 当前车紧急停车时, 后车在控制律的作用下采取因应措施, 安全、高效、平稳地减速运行, 直至完全停车。仿真结果验证了控制方法的有效性和可行性, 能够实现列车安全、高效跟驰运行。