基于列车运行仿真的调度研究

• 作 者: 米超
• 发表日期: 2013年01期
• 关键词: 列车调度 仿真 元胞自动机 预测控制

在日常的铁路运营过程中,列车通常按照既定的运行图和时刻表运行。但由于通信中断、轨道电路失灵、恶劣的天气等突发事件,列车的实际运行往往会偏离既定的计划。在这种情况下,列车可能在轨道线路的交叉点处产生新的冲突。为了避免冲突而引起的列车碰撞等严重后果,确保列车运行的安全,同时最大程度地提高整个铁路网络的运营效率,列车实时调度起到了至关重要的作用。本文研究了基于列车运行仿真的优化调度问题,论文的主要内容如下：(1)提出了为调度和控制提供接口的一种新型元胞自动机模型,详细介绍和分析了模型各个参数的含义以及具体的速度更新规则。该模型集成了超速防护和速度更新条件的判断,它能够比较方便地与优化调度问题相结合。(2)针对目前列车运行仿真模型在遇到冲突时通常采取紧急制动的缺陷,提出了一种“浅绿色区间”的概念,并且基于该定义给出了浅绿色区间调度的规则,该规则能够较好地改善列车运行的动态性能,避免不现实的减速。(3)基于预测控制理论提出了列车实时预测调度与控制集成的体系,分析了该体系的详细架构和各层实施优化的目标,明确了本文进行顶层优化研究的目的。提出了一种基于元胞自动机模型进行列车运行仿真的实时预测调度算法,分析了其框架结构,并且给出了算法的具体实现步骤。该算法能够根据列车运行的实时状况生成未来一定时域内的优化调度策略,并且根据实际情况实时地对优化策略进行不断修正,从而使该算法所产生的调度策略具有良好的性能。(4)利用MFC编程建立了列车运行仿真平台,并给出了参数设定和编程实现过程。利用该平台对一小型网络进行仿真,仿真结果表明了考虑调度的元胞自动机模型的合理性以及浅绿色区间调度规则对于列车运行动态性能的改进作用。针对一个复杂的大型铁路网络进行了仿真,将实时预测调度算法作用于冲突区段。通过与其它调度策略的延迟时间进行比较,证明了实时预测调度算法的潜在优越性。