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1、北京交通大學(xué)博士學(xué)位論文列車(chē)追蹤運(yùn)行與節(jié)能優(yōu)化建模及模擬研究姓名：付印平申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：博士專(zhuān)業(yè)：交通運(yùn)輸規(guī)劃與管理指導(dǎo)教師：高自友;李克平20090301中文摘要本文對(duì)軌道交通中列車(chē)追蹤模型和節(jié)能操縱優(yōu)化進(jìn)行了研究。首先建立元胞自動(dòng)機(jī)模型進(jìn)行了實(shí)證研究，通過(guò)在北京地鐵2號(hào)線(xiàn)的實(shí)際運(yùn)用說(shuō)明了模型的有效性。隨后對(duì)干線(xiàn)鐵路中限速區(qū)段交通流的特性進(jìn)行了分析。然后在理想條件下單列車(chē)節(jié)能運(yùn)行操縱優(yōu)化方法的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究了非理想條件下的列車(chē)節(jié)能運(yùn)行操縱優(yōu)化方法，包括有其它運(yùn)行線(xiàn)列車(chē)干擾下的列車(chē)節(jié)能運(yùn)行操縱
2、優(yōu)化、固定閉塞系統(tǒng)下和移動(dòng)閉塞系統(tǒng)下追蹤列車(chē)的節(jié)能運(yùn)行操縱優(yōu)化等，建立了相應(yīng)的非線(xiàn)性約束最優(yōu)化模型，設(shè)計(jì)了可行的求解算法，并通過(guò)算例驗(yàn)證了算法的有效性。本文的研究工作主要有如下幾個(gè)方面：1．列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)中的列車(chē)追蹤模型，一直是列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)領(lǐng)域的重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容。本文根據(jù)地鐵列車(chē)追蹤運(yùn)行的特點(diǎn)，建立了固定閉塞系統(tǒng)下的元胞自動(dòng)機(jī)模型，并對(duì)北京地鐵2號(hào)線(xiàn)進(jìn)行了模擬仿真。通過(guò)時(shí)空?qǐng)D探討了地鐵列車(chē)流特性、通過(guò)速度時(shí)間位移圖分析了它們的關(guān)系。模擬結(jié)果表明，模型能夠很好地描述地鐵列車(chē)運(yùn)行的一些主要特征，數(shù)
3、值模擬結(jié)果和實(shí)際運(yùn)行結(jié)果也比較接近，反映了該模型的有效性。2．提出了一種四顯示固定閉塞系統(tǒng)下的元胞自動(dòng)機(jī)模型，用來(lái)模擬列車(chē)流在限速區(qū)段的運(yùn)行。通過(guò)模擬，探討了限速區(qū)段的軌道交通流特性，分析了限速區(qū)段長(zhǎng)度、發(fā)車(chē)時(shí)間間隔和限速值對(duì)交通流的影響。模擬結(jié)果表明，較短的限速區(qū)段長(zhǎng)度、合適的發(fā)車(chē)時(shí)間間隔以及較大的限速區(qū)段限速值都有助于提高鐵路運(yùn)輸服務(wù)的質(zhì)量。3．在相互交叉的兩條運(yùn)行線(xiàn)上，列車(chē)運(yùn)行之間存在相互的干擾和沖突，這將對(duì)列車(chē)的運(yùn)行和操縱產(chǎn)生影響。本文提出了列車(chē)在運(yùn)行途中中間車(chē)站受其他運(yùn)行線(xiàn)列車(chē)干擾下的
4、節(jié)能優(yōu)化操縱問(wèn)題，建立了固定運(yùn)行時(shí)間約束下的非線(xiàn)性最優(yōu)化模型，利用罰函數(shù)法，將有約束問(wèn)題轉(zhuǎn)化成無(wú)約束問(wèn)題，然后運(yùn)用遺傳算法，結(jié)合工況序列表，對(duì)模型進(jìn)行了求解。4．在固定閉塞系統(tǒng)下，前行列車(chē)、追蹤列車(chē)的位置與速度以及兩列列車(chē)之間信號(hào)顯示的動(dòng)態(tài)變化，反映著列車(chē)運(yùn)行過(guò)程的重要內(nèi)容。通過(guò)考慮追蹤列車(chē)前方信號(hào)顯示變化對(duì)列車(chē)運(yùn)行的影響，本文建立了固定閉塞系統(tǒng)下追蹤列車(chē)的節(jié)能運(yùn)行操縱優(yōu)化模型，提出了使前后行列車(chē)的間隔距離向最小間隔距離逼近以縮短后行列車(chē)實(shí)際運(yùn)行時(shí)間與預(yù)期運(yùn)行時(shí)間之差的算法思想，并在單列車(chē)優(yōu)化操
5、縱運(yùn)行北京交通大學(xué)博上學(xué)位論文結(jié)果的基礎(chǔ)上，根據(jù)前后行列車(chē)的速度和位置，設(shè)計(jì)了確定追蹤列車(chē)采用工況的啟發(fā)式算法。5．在移動(dòng)閉塞系統(tǒng)下，列車(chē)追蹤運(yùn)行時(shí)，前后行列車(chē)之間的最小安全問(wèn)距是保證追蹤列車(chē)運(yùn)行安全的必要條件。通過(guò)考慮前行列車(chē)尾部位置對(duì)于追蹤列車(chē)運(yùn)行的影響，根據(jù)移動(dòng)閉塞系統(tǒng)下追蹤列車(chē)可實(shí)時(shí)獲得前行列車(chē)速度、位置、工況等信息的特點(diǎn)，本文建立了移動(dòng)閉塞系統(tǒng)下追蹤列車(chē)的節(jié)能運(yùn)行操縱優(yōu)化模型，并以前后行列車(chē)的間隔距離保持在最小安全間隔距離附近的思想為基礎(chǔ)，根據(jù)前后行列車(chē)在理想條件下運(yùn)行計(jì)算得到的速度和
6、位置等信息，設(shè)計(jì)了確定后行追蹤列車(chē)工況轉(zhuǎn)換時(shí)機(jī)的啟發(fā)式算法。關(guān)鍵詞：軌道交通流；元胞自動(dòng)機(jī)；列車(chē)追蹤運(yùn)行；列車(chē)節(jié)能操縱優(yōu)化中圖分類(lèi)號(hào)：U284．4；U268．6ⅡABSTRACTThispaperstudiestraintrackingmodelsandsavingenergyoperationoptimizationmethodsinrailwaytraffic．First，CellularAutomatontheoryisusedtogetdemonstrationandtheapplica
7、bilityoftheproposedmodelisvalidatedbysimulatingtrackingoperationsoftrainsinBeijingsubwayline2．Andthedynamiccharacteristicsoftrainsflowinspeedlimitsectionofmain·linerailwayareanalyzed．Thenthispaperresearchestrainsavingenergyoperationoptimizationmethod
8、sinnon-idealconditionbasedonthemethodofsingletrainoperationinpI翩condition,proposesnon-linearoptimizationmodels，designsfeasiblesolutionalgorithmsandvalidatestheeffec-tofthealgorithmsbynumericalexperiments．Themainworksinthispaperare緞follows：1．Thestudyo
