移動閉塞條件下地鐵列車的運行優(yōu)化.pdf

1、城市軌道交通(地鐵)具有快速、便捷、大運量的特點，已經(jīng)成為緩解城市交通矛盾的主要運輸方式，而信號系統(tǒng)是確保地鐵列車安全運行及提高運營效率的關(guān)鍵設(shè)備。隨著計算機(jī)及通訊技術(shù)的發(fā)展，移動自動閉塞信號系統(tǒng)已經(jīng)成為一種基于現(xiàn)代無線通信技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和控制技術(shù)的智能化的列車間隔控制系統(tǒng)，對移動自動閉塞系統(tǒng)的研究和開發(fā)代表了21世紀(jì)鐵路信號發(fā)展的方向。近年來，中國鐵路組織對移動自動閉塞系統(tǒng)的研究正在逐步深入，如何評估移動閉塞條件下城市軌道交通系統(tǒng)的

2、線路通過能力，以及在此基礎(chǔ)上如何優(yōu)化行車組織，以便充分發(fā)揮移動閉塞區(qū)間通過能力高、調(diào)度指揮靈活大的優(yōu)勢是一個很有研究價值的課題。本文以城市軌道交通一地鐵為研究背景，主要研究移動閉塞條件下列車追蹤間隔時間的確立、單列列車的運行控制、車組間的控制，以及列車群在受到各種隨機(jī)擾動而出現(xiàn)偏離計劃運行線時，在考慮列車對乘客吸納水平的基礎(chǔ)上，如何對列車群進(jìn)行運行調(diào)整。 1．首先在大量閱讀國內(nèi)外有關(guān)文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上，對移動自動閉塞信號系統(tǒng)的發(fā)展

3、歷程及國內(nèi)外研究技術(shù)進(jìn)行了綜述，指出在移動自動閉塞信號系統(tǒng)下城市軌道交通主要面臨如下技術(shù)問題：列車追蹤間隔的確定、列車運行組織方式及主要技術(shù)參數(shù)的確定、系統(tǒng)的抗干擾能力、列車運行圖自動調(diào)整理論與方法、綜合調(diào)度管理系統(tǒng)。 2．地鐵列車運行控制系統(tǒng)的總體目標(biāo)是保障系統(tǒng)運輸能力。本文從線路通過能力和線路輸送能力兩方面對地鐵的運輸能力問題進(jìn)行了討論分析。指出線路通過能力是影響地鐵運輸能力的關(guān)鍵因素，而降低列車的追蹤間隔是提高線路通過能力

4、的主要方法。在較短的列車追蹤間隔時間下，為確保列車的安全運行，必須要對列車進(jìn)行運行控制，本文對地鐵列車運行自動控制系統(tǒng)的組成和結(jié)構(gòu)以及其三個子系統(tǒng)：列車自動監(jiān)控系統(tǒng)、列車自動保護(hù)系統(tǒng)、列車自動運行系統(tǒng)的功能和分類進(jìn)行了詳細(xì)分析和比較，指出移動自動閉塞系統(tǒng)是列車自動控制系統(tǒng)的發(fā)展目標(biāo)，對列車自動控制系統(tǒng)進(jìn)行國產(chǎn)化研究開發(fā)很有必要。 3．本文詳細(xì)討論了固定自動閉塞系統(tǒng)、準(zhǔn)移動閉塞系統(tǒng)和移動自動閉塞系統(tǒng)的數(shù)字軌道電路的原理、列控方式等內(nèi)容，在

5、分析列車區(qū)間追蹤間隔時間、車站追蹤間隔時間的基本概念以及影響因素的基礎(chǔ)上，建立了城市軌道交通在不同信號系統(tǒng)下的列車區(qū)間追蹤間隔和列車車站追蹤間隔模型。對三種閉塞信號系統(tǒng)下的最小列車追蹤間隔時間進(jìn)行了理論計算和分析，應(yīng)用MATLAB進(jìn)行了仿真。仿真結(jié)果表明在移動閉塞條件下，區(qū)間通過能力較固定閉塞條件、準(zhǔn)移動閉塞條件下有很大地提高，但卻不是固定的，也不與列車的運行速度成正比，而是在一定的速度上達(dá)到最大值。 4．研究了移動閉塞條件下地

6、鐵列車的運行規(guī)律，建立了單列地鐵列車的動力學(xué)模型，將基于事件的控制技術(shù)應(yīng)用到地鐵列車的控制中。通過引入運動參考變量，求出在以站間最小運行時間為目標(biāo)的單列列車控制中，列車運行速度、加速度關(guān)于列車走行距離的表達(dá)式，從而可以根據(jù)列車走行距離實時調(diào)整規(guī)劃列車的運行?；谑录目刂萍夹g(shù)在機(jī)器人智能控制領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，將這種技術(shù)用于地鐵列車的運行控制中，是本文的一個創(chuàng)新。仿真結(jié)果亦表明，在采用基于事件的控制技術(shù)來對列車進(jìn)行區(qū)間運行控制時，

7、相對于其它兩種常用的方法：PD控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制，無論在列車實際運行時間上，還是乘客乘坐的舒適性上都有很大程度的改進(jìn)。 5．城市軌道交通系統(tǒng)是一個大的混雜系統(tǒng)，具有“移動”性，每一列列車都是一個自治的智能體。智能體之間的協(xié)調(diào)、協(xié)作是評價智能系統(tǒng)性能的重要指標(biāo)。本文研究了移動閉塞條件下地鐵列車車組間的控制，針對在時間域求解過程中，當(dāng)列車運行出現(xiàn)干擾時，列車間易出現(xiàn)串聯(lián)影響的現(xiàn)象，采用基于事件的控制技術(shù)和編隊思想對列車組進(jìn)行控制。仿

8、真結(jié)果表明，借助于移動自動閉塞信號系統(tǒng)的車一地之間的雙向通訊方式、分布式控制結(jié)構(gòu)和基于事件的控制思想，能夠方便地實現(xiàn)系統(tǒng)的重新配置以及各子系統(tǒng)間的協(xié)調(diào)協(xié)作，同時還能夠有效地解決時間域求解過程中出現(xiàn)的串行不穩(wěn)定性，降低列車間運行間隔，在保證不撞車以及盡量減少站外停車的前提下，提高系統(tǒng)的運載能力。本論文的這一研究工作具有一定的原創(chuàng)性，并已得到專家的認(rèn)可。 6．正常運行情況下，列車嚴(yán)格按照列車計劃運行圖運行。但由于存在許多隨機(jī)因素的干

9、擾，列車運行又難免偏離計劃運行圖，尤其在以列車間隔時間短為顯著特點的城市軌道交通系統(tǒng)上，一列列車的晚點往往會影響其它列車正常運行，有時甚至?xí)绊懻麄€城市軌道交通的有序運營。目前，現(xiàn)行的地鐵列車晚點運行調(diào)整的性能指標(biāo)多是盡量降低列車群的晚點時間，尚未涉及晚點列車對于車站“客流吸納”水平的研究。而對于車站客流的吸納情況，往往是評價軌道交通系統(tǒng)運營效率的一個重要的指標(biāo)。本文基于移動自動閉塞信號系統(tǒng)下地鐵列車的運行特點，首次研究了由于某些干擾造