《yinyufanyi.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《yinyufanyi.doc（11页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、交通模型的移动闭塞列车控制系唐涛和李柯平国家重点实验室，轨道交通控制与安全，北京交通大学，北京100044，中国摘要 本文提出了一种新的细胞自动机（CA）的列车控制系统模拟.模型CA模型的提出，司机在列车行驶时的反应是由一些更新的规则股获得的。交通流的时空图和列车轨道运动是用来获取进入铁路交通的特征行为仿真结果.。结果表明，该建议的CA模型可成功地在模拟的铁路交通.不仅可以模拟铁路交通流特性的行为，可以使用说明.而且使最小车头时距的模拟值接近理论值。1简介 现代化的自动列车控制（ATC）系统是建立在列车和路边系统之间不断交流的最先进的系统，其中基于移动块（MB）的列车控制系统.它可以摆脱僵硬的
2、铁路营运约束集，然后再增加铁路运力和改善经营的灵活性。在实际应用中.，只有数量有限的铁路系统聘请了MB信号系统，如码头区轻便铁路等。原因是应用程序MB的系统可能带来的问题.，它的重要意义不及固定块（FB）系统。因为作为固定块（FB）系统，它可以处理这些问题包括电力系统的负荷，牵引和制动控制，通信系统等等， 例如.MB系统取代了具有高清晰度闭环位置控制系统保护系统.此外.MB限制乘坐舒适度。NaSch模型是交通仿真的重要方式之一。它已经证明，它已经证明，在德国NaSch模型能适当成为调查通与交通流的行为标准.因为适当标准的交通流交通行为的空间 ，时间与NaSch模型的状态是离散的.与其他连续模型
3、的相比它允许非常快速计算（它能够一秒更新几百万）。另一个NaSch模型的优点是它可用于模拟与上万车辆的运行.然而在循环大型公路网络使用中，NaSch模型是最小的模型，再现真实交通.用来描述更复杂的情况的基本特点，NaSch模型所确定的基本规则必须修改，如多局域网交通，双向交通.与不同类型的流量等等。作为评估在轨道交通系统的控制和管理战略的手段我们从中获得了计算机模拟试验等控制算法。.在这项工作中，我们提出了一个新的CA交通模型来模拟列车控制系统是重要的。我们的模型具有以下特点：（i）利用一些简单的规则，我们的模型可以用来模拟复杂的铁路交通;（ii）它是一个灵活的模式，并很容易通过修改模拟模式的
4、基本规则，来描述不同类型的铁路交通。本文的结构如下。在二段中，我们介绍了移动闭塞列车控制系统.We原则发展在第三段. CA模型计算和分析结果显示在第四段介绍.。最后，总结这种方法。2移动闭塞列车控制系统2.1移动闭塞信号系统原理移动闭塞列车控制系统的提出目的是为技术的进步提供更多的空间.在一个移动闭塞系统中，列车接连两个分离部分是其安全停车距离.，在配备一个移动闭塞系统管辖的铁路中，铁路通常分为地区或地区，每个面积是有一台计算机控制的，并设有自己的广播传输系统。每辆列车发送其身份，位置，方向和速度，该地区的计算机。每辆列车之间的无线电和电脑连接，是该地区电脑知道所有在其地区的所有时间内的车辆，
5、.它发送每辆列车的位置，在前面的列车位置，并赋予它一个制动曲线，使其能够到达之前停止该列车.因此移动闭塞系统意味着一列火车的位置已连续已知， 一列火车的前进和它的制动能力。对移动块几种方案进行了讨论，移动空间块（最高位），移动时块（山地车），和纯移动闭塞（港航局）。移动空间块（最高位）是最简单的计划，其中接连两个列车最小距离瞬间是其中max为最大速度，B表示的列车减速，和SM是安全距离.在这项计划中，唯一的信息是以下列车的要求是其领先的列车位置和自己的位置.方程（1）是列车将加速/减速.从这个方程中使用，你也可以做一个列车计划.在进展的理论计算本文件中，只是就最简单的计划而言，MSB为更详细地
6、考虑。2.2最小车头时距在自动列车控制系统中，最关键的地方发生在到车站，那里的主导思路是必须留给下一班列车在最坏情况下驶入车站旅行时间的制动曲线的方法。一般来说，一个站的组成由一组的轨道，即轨道的平台，在火车停下来让乘客下车板，贮存轨道，列车在完成服务后，他们的等待和跟踪，使列车可以直接通过车站。 车头时距的定义是连续两次列车通过轨道交通上列车到同一站点不同的时间，它有不同的公式。当一列火车要进入存储轨道，该路由轨道必须是无阻碍的.在这种情况下，最短时间的进展，包括两部分：（一）反应时间，以及（二）制动时间.当通过一站一列火车直接通过时，最低车头时距包括三个部分：（一）反应时间，（二）制动时间
7、，（三）为主导火车旅行的总距离为Ld +Lt，其中LT是对列车的长度所需的时间 和Ld的是领先的列车已经离开车站的距离.当一列火车要到达一个轨道.列车到平台时，其路由到该轨道必须是无阻碍的.然后在平台时其停止，列车行驶距离继续其通过车站.在这种情况下，最小时间的进展，包括四个部分：（一）反应时间，（二）制动时间，（三）运输署在车站的停留时间，以及（四）为主导火车旅行所需的时间总距离。当一列火车在其平台已抵达时，由该发布的列车，只有在其轨道的停留时间占据轨道。 在这项工作中，我们讨论了一个单线铁路列车行驶线路情况，而且只有一个平台，在车站。在这种情况下，我们详细推断时间Tf。对于不同的最大速度V
8、max的，TS有不同的形式。如果vmax(2(Ld+Lt)0)，列火车通过加快，其中A表示，火车的加速度。在加速过程中，时间Tf为(2(Ld+Lt)a)1/2。在这种情况下列车时间的最小值为火车首先加速，然后保持恒定的速度Vmax。在 加快过程中，列车获得最高速度Max。 在加速过程中，距离火车 速度是的Vmax /（2a），以及时间，火车需要的时间是Vmax / a.在得到最大速度的过程中，火车行驶的剩余距离Lt+ Ld为一的Vmax /（2A）条。时间Tf为 【2a（Lt+ LD）的一2】/（2av）。在这种情况下，最低是时间是方程（2）及（3）将不会直接用于仿真模型，但将作为分析仿真模型
9、的基准。应当指出，方程（2）及（3）仅适用于在有是在火车站平台。许多高负荷系统有两个平台，以减少冲突.这种情况将另文讨论。3拟议CA模型NaSch模型是一个一维概率自动交通仿真模型。在NaSch模型中.道路划分为L由i = 1,2编号。，L和时间是离散的.每个站可以是空的或被填满的一个整数 v= 0,1，车辆. ，Vmax是其中最大的最大速度，NaSch模型的基本动力是应用在离散时间情况下。所有站同步更新，按照四个连续步骤（一）加速更新的规则管辖：。如果v Vmax;则 速度加1（二）慢下来：减少vn到的vn= d如果有必要（D是表示在车前面的数字），（三） 随机：如果vn大于0 则速度减1;
10、（四）运动：使运动着的车的vn前进。在这项工作中，我们使用CA模型来模拟铁路交通与移动闭塞信号控制系统。 我们的调查是基于NaSch 模型的正确性。铁路线包括一条单线行车，这分为由i = 1,2，午编号为L，并且时间是离散的.每个站可以通过一个整数转速n = 0,1，Vmax。.当车站是由列车占用时，火车空或占用现场的i Lt在现场位置不会允许另一列车被占领，.这是因为火车有长度 Lt。在铁路交通，以避免接连两个火车相撞，火车之间的距离必须大于或等于最低瞬时距离这一目的。，在我们的方法中，火车加速度由下步骤：其中xn是从第n个火车第（n +1）次列车的距离.它代表从 第n次列车的（n +1）的
11、前一次列的距离车.Ls 是最小安全距离，它可以被设定为ls的=dmin+ Lt.在加速的规定中，当距离xn是比ls的安全距离较大时，n次列车加速。如果距离xn是比少安全距离的LS，第n个列车减速。当n次列车是在直接向车站.如果车站是被占用的则从第（n +1）一次列车或第（n +1）火车还没有超过车站距离为Ld，必须保持最小距离是n次列车和车站两者之间. 如果车站是空的，第（n +1）一列次列车行驶 从车站直接.到第n次列车距离.在列车在站停留时间运输署后，这列火车离开车站是第 n次列车.加速行驶的列车第n个列车由以下步骤得到：其中xn是从n个火车到车站的距离， DC的距离是第n个列车可以有加速
12、到达的距离.。距离Dc可以有公式得到。比较该模型对NaSch模型，步骤 3采用NaSch模型被忽略，即，随机化 概率P是P = 0.原因是，在铁路交通中，铁路旅客列车的影响下 控制信号.杂技规定中司机不得随意开车.因此随机化步骤（步骤3 NaSch模式1）必须略去.更新规则 列车控制系统如下。情况1 第n次列车第（n +1）次列车的后面第1步加速：更新规则与原公式相同（4）第2步放慢：u =min(v ，gap)第3步运动：情况4 第n次列车在车站前.这种情况下。 参数xn和从n个列车到车站分别到车站的距离。Ls用最小距离dmin代替该站台是被占领的第（n +1）次火车或从车站没有走过的距离L
13、d第（n +1）次列车，新规则一案中使用的是相同的。第（n+1）次列车从空车站行驶的距离是Ld第1步加速：新规则与公式（5）是一样第2步放慢第3步运动在我们的方法，对CA模型的边界条件是开的.它有下面的定义方式：（一）当 从站点到站点1节L是空的，列车的最大速度是自定的. 根据新规则它立即行动。（二）i= L时，列车 只需将淘汰制度。为了与模拟结果相比较，以实地测量，一自动机迭代大约相当于1秒，长度 一个节长约1米，例如，这意味着该 Vrnax = 10节更新对应的Vmax = 36公里/小时。4仿真结果我们利用所提出的CA模型在移动闭塞条件下模拟车辆控制系统。移动闭塞这项工作是通过移动空间计
14、划 块（最高位）。一个被认为L = 2000的系统.一个 站设于该系统的中间（即在 网站我= 1000）的车站。更新的时间长度为T = 1000， 和避免在第一个500丢弃。值模拟结果过程中，在反应时间Tr，加速A和B是减速设置Tr=1，A = 1，且B = 1，LT和列车长度的距离拉的Lt=100,La=70，SM表示反应时间Tr内离为代表的书SM= Trvmax火车行驶的。在移动闭塞列车行驶条件下列车行驶的特征与观察道路上的交通情况相似，比如来回的车辆数，如表1所示在移动闭塞列车行驶条件下铁路交通流的时间数量表格。在这里，在这里，我们绘制了500点，连续2000 时间步。水平方向指示列车前
15、进的方向。垂直方向表示时间。从表格1中我们可以看到， 铁路车站后面的火车交通十分通畅.在那里列车可以通畅的行驶 。原因是，在正确的边界下，火车可以无延迟的简单地移动，我们也可以看到，在站前.t在离去和停止的大队中去和停止波出现，在列车外出和停止波中有时火车停下来，有时火车离去。朗读显示对应的拉丁字符的拼音图1铁路交通流的vmax=20和Td=10的空间分布图速度，距离和时间，通常被火车服务的规划者和设计工程师用作图的工具 。这些图给出一个计算列车的动力学性能准确的方法。图2介绍了当地的时空图，它显示列车在进入和停止的位置和速度，.这里的数字代表的列车的速度，和对应的空站点。从图2中可以看出当第
16、一辆车晚点时它的速度将会降低，接下来在第一辆车后第二辆车同样速度也会降下来，紧接着以后的车辆都会晚点。 再一个停留时间Td内，在站内的列车是看作延迟的，这就导致在车站前形车离去和停止的车流 。当车站是空的时候，直接在站前的车辆可以减速进入车站，在图三中将显示直接在站前的车的动态影响：当地车辆在vmax=10和td=20下的速度位置图表表示一辆列车速度和位置的图表(a)umax =20，Td= 10；(b)uvmax=20，td=40图3(a)表示是一个的速度= 10, 图3(b)表示是一个速度=40。在图三中表示t=500时出现，从图三中我们可以看到在列车驶向车站时.这辆火车旅行中不断调整它的
17、速度,直到它停止在车站.在它在车站的时间td内它逐渐加速,然后离开车站.在我们看来列车只在站前延迟，当列车延迟时它的情况在表2中表示出来 以避免两辆列车向撞，随后的列车必须连续调整它们的速度。列车有时加速有时减速。当一辆车通过车站后，列车可以自由的行使。这就是列车在站前必须调整速度的原因。火车的运行是有最大速度,加速/减速率方面控制的。 为了使在同一条路线上的列车保持一定的安全距离，后面的列车必须根据前面车的位置和速度经常调整自己的速度 。表四表示的是后面列车的速度图形，表示的是后面列车在t=500时的图形，图四表示后面列车根据前面列车的位置和速度几次通过加速或者减速调整自己的速度，有时列车用
18、最大速度行使，有时列停在路上v=0 ，仿真结果表明,调速模拟在该工作是贴近司机实际的控制的，也就是说,模拟列车运行像人类司机操作实际的火车。图中显示了火车在vmax=20和td=10的速度和时间.如果连续火车之间的距离小于最小安全的距离,这些火车将直接通过控制信号以及火班车将被迫制动到较低的速度或停留在轨道上。一列火车的轨迹图如图5所示。它体现了受追踪火车的空间和时间情况。它表示的是列车在时间t=500时的情况，图5中横线表示火车停在一轨道上上的，表示它的速度为零。从表5中我们可以看出有好几个平行线，其中一个表示在车站时，另外的几个就表示列车的几次停止和开动。采用CA模型模拟移动闭塞控制系统，
19、我们记录了列车在车站的情况。可以在模拟中平均获得大量的数据，为了获得最短的需要时间tmin，在车站的停留时间td必须足够大，在这项工作中，列车行使在单一的路线中，最小耗时包括四部分， tmin= tr+vbb+ td+tf，表6表示了在最大速度内需要的最小时间，在表6中，文章采用该模型模拟值,实线表示由eqs理论计算的计算值。我们可以看到通过（2）和（3）仿真值采用该模型在情报学很近了，除了这些以外我们可以看到在模拟中的两点不同之处，（1）火车的速度再时间上不是线形关系（2）在最大的时间下有时间的最小点，它大概是vmax=10，Vmax=36km/h，这些仿真结果表明, 该模型可以成功地使用模
20、拟事件发生后的列车控制系统。在铁路交通中, 影响线设计能力是影响其发展速度的重要因素之一。然而，在移动闭塞控制系统中，每个速度可以有效地被看作是一个设计速度。对于给定的训练参数，行驶速度和容量之间是动态的关系，表现出在一个独特的移动中速度的最大容量。图7显示了流量Q与最高速度变化关系。在这里流量Q被定义为在这里Vi是第n两车的速度，模拟值获得平均超过10个这样的测量，在表7中显示流量q随着在速度在低的地段中的最大速度的增加而增加，然后达到最大值，然后随着最大值的增加而减少。Q的最大值大概在vmax=12，vmax=43出取得。另一方面，在低速区的衰减是取决与火车自己行驶时间的长短，当行驶的速度
21、较低时，时间就越长，当随着行驶的速度增加时，直到最佳行驶速度达到的能力增加。.图7为TD=20容量与速度的关系事实上，新的设计和铁路基础设施建设是一项最耗时的过程，它需要一到二十年。对于这样的规划时限，只是对交通需求可以粗略的估计，一般来说，对于铁路网络一个分析工具是必要的。这样的工具可以是最强大的设计的第一阶段，以确定瓶颈的位置，以一个全球性的方式比较另类的设计，或许可以分析一些交通情况。图7显示了在不同流量Q下的最高速度Max。从图7中，我们可以找到我们如何能获得最大流量，这对于我们的实际建设时重要的。5 总结我们可以得到，一个新的CA模型已经被用来在msb条件下模拟在列车控制系统。模拟结
22、果表明，该CA模型能很好地捕捉列车运行的特征行为，应该指出，拟议CA模型是一个基本的模型.通过它可以概括通过修改基本规则更复杂的交通条件。另外.列车在运行时不仅受在速度的限制，而且还受轨道几何和具体等外力的制约。在我们的模型中，这些因素并没有被考虑在内。这导致了这些详细的情况在计算中被忽略，因此我们认为这是值得进一步研究。这里有NaSch模型的两个主要缺点：首先，火车可以从最大速度减到停止，当火车的最大速度很大时这是不现实的，这种NaSch模型的特性来源于基本规则。第二点，如图6所示，当列车的最高速度Max较大时，建议的CA模型无法捕捉的列车持久行驶的动态。所以，对于铁路交通应该发展一个改进的CA模型。