基于列车运行图的城市轨道交通运营可靠性研究

摘要

城轨交通系统的可靠性贯穿于工程的前期决策、设计、施工和运营管理等各个阶段，对于已经投入运营的线路而言，运营可靠性在轨道交通系统中起着更大的、甚至是决定性的作用，而运行图可靠性则是运营可靠性中的关键因素。本文从城轨交通系统运营可靠性的基本定义和概念出发，从延误以及延误的传播影响分析着手，以提高城轨交通系统运行图可靠性为目标，研究分析基于列车运行图的城轨交通运营可靠性，并运用计算仿真的方法，对城轨交通列车延误传播特性以及延误对系统运营可靠性的影响进行分析，提出了评价城轨交通列车运行图可靠性的指标体系并建立基于Agent的运行延误仿真模型，通过微观仿真的手段对轨道交通系统的运行图可靠性指标进行分析，为提高城轨交通运营可靠性提供定量化的决策依据。本论文主要研究了以下儿个方面的问题：(1)详细论述了列车运行图在城轨交通运营可靠性中的重要作用，对城市轨道交通系统列车运行图的主要特点，相关因素进行了详细分析，研究了城轨交通列车运行图编制中需要解决的关键问题。(2)对运行图可靠性的定义以及运行延误进行了深入研究，分析了城轨交通列车初始延误与连带延误的产生原因，延误的传播特点，延误的影响，影响延误传播的因素以及运行延误的调整方法。(3)系统研究了城轨交通的运输能力、运行图的缓冲时间、运行图的均衡性以及运行图可靠性的评价方法，并从列车延误传播入手，探讨了影响列车延误传播、影响列车运行图动态性能的主要因素，确立了从延误传播模拟实验出发建立评价指标的基本原则，建立了评价运行图可靠性的静态与动态指标评价体系。(4)建立了基于Agent的延误仿真模型，构建了Agent的延误仿真系统的框架，对城轨交通延误调整的算法进行了描述，并开发了城轨交通列车运行延误仿真系统(UMT SIMU)。(5)以上海城轨交通三、四号线为实例进行了仿真分析，以实际列车运行图为背景，对延误传播的特征、传播的影响、缓冲时间与运行延误的关系、运行图的均衡性与运行延误的关系进行了仿真分析。最后对运行图的可靠性进行仿真评价，得到了相应的静态与动态评价指标值。论文研究的主要创新点在于将系统可靠性与仿真理论应用于城轨交通列车运行图分析评价中，对城轨交通列车运行图的缓冲时间、均衡性等指标进行了系统地研究；并首次建立了城轨交通运行图可靠性评价理论体系，设计了基于Agent的延误仿真模型，开发了城轨交通运行延误仿真系统。本论文的研究结果可以为运输组织方案的优化编制、能力的合理利用与储备、事故和故障的事前控制预防以及应急处置预案的制定等提供理论指导。关键词：城轨交通，列车运行图，可靠性评价，延误传播，缓冲时间，均衡性，计算机仿真，Agent模型

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 前言

1.1城轨交通系统特点分析

1.2研究背景

1.3文献综述

1.3.1能力利用

1.3.2运行图编制

1.3.3延误传播

1.3.4运行图可靠性

1.3.5列车运行调整

1.3.6仿真系统

1.3.7总结

1.4研究目的

1.5研究内容

第2章 城轨交通列车运行图与运营可靠性

2.1城轨交通系统的特点和列车运行图

2.1.1城轨交通系统的特点

2.1.2城轨交通列车运行图

2.2城轨交通运行图相关因素分析

2.2.1区间运行时分

2.2.2停站时分

2.2.3折返作业时分

2.2.4换乘时间

2.2.5追踪间隔时间

2.2.6列车运行间隔时间

2.2.7车底运用周期

2.2.8车底需要数量

2.2.9其他因素

2.3城轨交通运行图编制原则和目标

2.4城轨交通列车运行图编制的关键问题

2.5城轨交通列车运行图与运营可靠性的关系

2.6本章小结

第3章 城轨交通运行图可靠性与运行延误

3.1可靠性的定义

3.1.1质量与可靠性

3.1.2工程可靠性

3.1.3交通系统可靠性

3.1.4城轨交通运行图可靠性

3.2与运行图可靠性相关的名词

3.2.1柔性

3.2.2稳定性

3.2.3均衡性

3.2.4线路利用率

3.2.5正点率

3.3城轨交通列车运行延误

3.3.1初始延误

3.3.2连带延误

3.4延误传播理论及影响分析

3.4.1列车运行延误特点分析

3.4.2列车运行延误的影响

3.4.3列车运行延误的传播特点

3.4.4列车运行延误传播的影响因素

3.5运行延误调整原则和方法

3.6本章小结

第4章 城轨交通运行图质量与可靠性评价

4.1城轨交通运输能力

4.1.1通过能力

4.1.2影响通过能力的因素

4.1.3通过能力计算

4.1.4实际能力

4.2运行图缓冲时间

4.2.1列车运行间隔缓冲时间

4.2.2区间运行缓冲时间

4.2.3列车停站缓冲时间和列车折返缓冲时间

4.3城轨交通列车运行图均衡性

4.3.1均衡性指标

4.3.2简单实例分析

4.3.3平行运行图实例分析

4.3.4非平行运行图实例分析

4.4城轨交通运行图可靠性评价方法

4.4.1列车运行图静态指标

4.4.2列车运营质量评价指标

4.4.3列车运行图动态指标

4.5本章小结

第5章 城轨交通运行延误仿真系统

5.1微观仿真方法的理论以及应用

5.1.1系统仿真概述

5.1.2系统仿真的分类

5.1.3系统仿真的一般步骤

5.1.4系统仿真的应用

5.1.5仿真建模方法

5.2基于Agent的延误仿真模型研究

5.2.1 Agent的定义

5.2.2 Agent的特点

5.2.3面向Agent方法与面向对象方法

5.2.4 Agent系统在交通中的运用

5.2.5轨道交通系统的复杂性及其特性

5.2.6基于Agent延误仿真系统框架

5.2.7列车Agent集合

5.2.8调整策略Agent集合

5.2.9仿真环境

5.3城轨交通延误调整的仿真分析

5.3.1随机延误的产生模型

5.3.2城轨交通列车运行延误调整算法

5.4城轨交通列车运行延误仿真系统介绍

5.4.1系统结构

5.4.2系统数据流程图

5.4.3系统功能介绍

5.5城轨交通列车运行延误仿真系统的应用

5.6本章小结

第6章 上海城轨交通三、四号线仿真实例分析

6.1上海城轨交通三、四号线介绍

6.2延误传播特点分析

6.2.1延误传播特点

6.2.2延误地点相同延误时间不同的延误传播特点

6.2.3初始延误一定延误地点不同的条件下延误传播特点

6.3缓冲时间与运行延误

6.3.1追踪间隔缓冲时间

6.3.2区间运行缓冲时间

6.4均衡性与运行延误

6.5运行图静态与动态评价

6.5.1计划运行图

6.5.2初始延误

6.5.3仿真代数的选定

6.5.4仿真流程

6.5.5仿真结果分析

6.6本章总结

第7章 结论与展望

7.1本论文的工作总结和主要创新点

7.2有待进一步研究的内容

参考文献

致谢

附录

个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果