CBTC系統(tǒng)列車(chē)運(yùn)行仿真與優(yōu)化策略.pdf

1、基于通信的列車(chē)控制系統(tǒng)(Communication Based Train Control，CBTC)是城市軌道交通移動(dòng)閉塞系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分之一。本文針對(duì)CBTC系統(tǒng)性能分析和優(yōu)化策略展開(kāi)研究，并開(kāi)發(fā)出一套針對(duì)于城市軌道交通的列車(chē)運(yùn)行仿真系統(tǒng)，對(duì)于輔助城市軌道交通列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，提高列車(chē)運(yùn)行效率和保障列車(chē)運(yùn)行安全具有理論研究意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。本文的主要研究成果包括：
　　列車(chē)速度控制數(shù)學(xué)模型是列車(chē)運(yùn)行仿真的基礎(chǔ)，本文通過(guò)

2、對(duì)IEEE1474.1推薦安全制動(dòng)模型的研究，分析了基于動(dòng)力學(xué)模型和基于能量平衡模型的兩種列車(chē)超速防護(hù)算法，并進(jìn)行了比較，根據(jù)兩種算法的關(guān)系在仿真系統(tǒng)中進(jìn)行綜合運(yùn)用，以提高列車(chē)超速防護(hù)算法的效率。以列車(chē)超速防護(hù)算法為基礎(chǔ)，在仿真系統(tǒng)的列車(chē)速度控制模型中分別建立緊急制動(dòng)觸發(fā)曲線算法、全常用制動(dòng)觸發(fā)曲線算法、命令速度算法和列車(chē)實(shí)際速度控制算法。該算法經(jīng)過(guò)仿真測(cè)試可以應(yīng)用到實(shí)際的列車(chē)超速防護(hù)系統(tǒng)中。
　　論文針對(duì)城市軌道交通系統(tǒng)中在某些

3、情形下，列車(chē)在車(chē)站區(qū)域的追蹤間隔過(guò)大而導(dǎo)致系統(tǒng)整體性能降低的問(wèn)題，對(duì)已有的CBTC系統(tǒng)列車(chē)追蹤間隔算法進(jìn)行了分析，提出了一種基于站臺(tái)限速值和限速區(qū)域參數(shù)調(diào)整的正線列車(chē)追蹤間隔的優(yōu)化方法。該方法通過(guò)建立系統(tǒng)模型和仿真得到站臺(tái)限速設(shè)置、列車(chē)追蹤間隔和列車(chē)旅行速度的關(guān)系，從而獲得優(yōu)化的設(shè)置方案。通過(guò)仿真測(cè)試，表明該方法能夠優(yōu)化系統(tǒng)關(guān)鍵區(qū)域的列車(chē)追蹤間隔，提高系統(tǒng)性能。
　　CBTC列車(chē)和非CBTC列車(chē)混合運(yùn)行模式下的列車(chē)追蹤間隔計(jì)算是實(shí)

4、際工程系統(tǒng)設(shè)計(jì)中一個(gè)比較困難的問(wèn)題。為解決不同控制模式的轉(zhuǎn)換區(qū)域或在同一區(qū)域列車(chē)處于不同控制模式下的追蹤間隔計(jì)算問(wèn)題，本文提出了一種基于線路特定位置與其閉塞區(qū)域的追蹤間隔計(jì)算方法，位置一閉塞區(qū)域方法(PBAM，Position-BlockArea Method)。應(yīng)用該方法在仿真系統(tǒng)中可計(jì)算出線路上任意一點(diǎn)的追蹤間隔，并可得到線路上連續(xù)的追蹤間隔曲線。車(chē)輛段到正線間的轉(zhuǎn)換區(qū)域是典型的混合駕駛模式的線路區(qū)段，實(shí)際工程應(yīng)用中，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段

5、往往比較難以準(zhǔn)確地求得該區(qū)段的列車(chē)追蹤間隔，若應(yīng)用論文中提出PBAM方法，通過(guò)列車(chē)運(yùn)行仿真，可以計(jì)算出列車(chē)在該區(qū)段的各個(gè)位置的追蹤間隔，從而可以驗(yàn)證系統(tǒng)設(shè)計(jì)是否滿足要求。
　　準(zhǔn)確的能耗計(jì)算是其他能耗優(yōu)化算法實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。本文從CBTC列車(chē)控制系統(tǒng)速度調(diào)整算法的角度對(duì)列車(chē)運(yùn)行的能耗計(jì)算進(jìn)行了研究，由于列車(chē)控制系統(tǒng)最終實(shí)現(xiàn)列車(chē)運(yùn)行控制，并決定了列車(chē)能耗的大小，因此該計(jì)算方式能具有較高的準(zhǔn)確性和可控性。在能耗分析中，單獨(dú)分析了列車(chē)在制動(dòng)

6、過(guò)程中的再生制動(dòng)能量，為下一步多專(zhuān)業(yè)協(xié)調(diào)研究提高系統(tǒng)對(duì)再生制動(dòng)能量的吸收率打下基礎(chǔ)。
　　在滿足系統(tǒng)列車(chē)調(diào)整需要的情況下實(shí)現(xiàn)節(jié)能和環(huán)保，是目前研究的一項(xiàng)重要課題，本文提出了一種基于遺傳算法的列車(chē)運(yùn)行能耗優(yōu)化算法。該算法以降低列車(chē)牽引能耗為目標(biāo)，對(duì)列車(chē)在區(qū)間的運(yùn)行速度進(jìn)行組合優(yōu)化，得到列車(chē)對(duì)應(yīng)于不同運(yùn)行等級(jí)的能耗優(yōu)化速度曲線的滿意解。通過(guò)仿真測(cè)試，該方法除了在需要以最高能力運(yùn)營(yíng)的高峰時(shí)間之外，其他運(yùn)行等級(jí)對(duì)應(yīng)的能耗優(yōu)化速度曲線均有很