基于元胞自动机的轨道交通模型及交通流特性分析

摘要

在现代轨道交通中，列车信号控制系统是轨道交通系统的中枢系统，它保证列车在轨道上安全高效的运行。列车信号控制系统目前主要包括固定闭塞系统和移动闭塞系统，移动闭塞系统无固定闭塞区间，实现了列车的追踪运行方式，线路上列车密度极大提高，列车间的相互影响如延迟时间的向后传播等恶性影响作用比固定闭塞方式要严重很多。而岔道口作为列车越车与交互运行的地点，对列车运行的调整必须在岔道口处进行，使其成为影响线路整体运行效率的关键资源。如果线路上列车发生延迟现象，必然会影响到其后续列车，在岔道口处如果能做出良好的调整，可以使总体延迟时间减少到最低，否则总体延迟时间会向后传播得到放大。本文根据轨道交通的特点建立移动闭塞下岔道口处的元胞自动机(CA)模型，利用模型模拟了轨道交通的各种交通流特性，并利用所建立的CA模型模拟讨论了一种对混合列车流的实时调整策略，主要内容包括以下四个方面： 1．根据轨道交通移动闭塞系统列车追踪运行的特点，结合岔道口处列车运行与进路控制的方法，提出了移动闭塞系统下岔道口处的元胞自动机模型，该模型良好的模拟了列车的追踪运行与岔道口处的进路转换行为。 2．我们利用上述CA模型来探讨轨道交通流特性。分析了列车发车间隔的设定及其对列车延迟时间的影响，研究了快慢车比例对总的平均延迟时间的影响。数值模拟结果也表明该模型能够很好的描述一些真实的轨道交通流特性。 3．根据岔道口处进路控制方法的特点，提出一种对混合列车流进行实时调整的策略，并利用上述CA模型绘制进行调整前后的列车运行时空图，研究表明该策略可以很好的减小慢车对快车的抑制作用，同时也减少了总体的列车延迟时间，线路总体运行效率得到极大的提高。 4．提出双线多岔道的元胞自动机模型，并通过模型分析站台内进路数量对列车延迟时间产生的影响，并同时运用调整策略进一步印证了该调整策略对于线路运行能力的提高效果。

目录

文摘

英文文摘

声明

致谢

1绪论

1.1研究背景与意义

1.2列车运行控制系统

1.3国内外研究现状

1.4论文主要内容

2元胞自动机模型介绍

2.1元胞自动机的提出

2.2元胞自动机在交通领域的应用与发展

2.3元胞自动机在轨道交通中的应用与优点

2.4本章小结

3单线轨道岔道口处的CA模型

3.1移动闭塞系统

3.2岔道口进路控制简述

3.3模型建立

3.4本章小结

4交通流特性分析

4.1运行单一车型时发车间隔的确定

4.2快慢车混行时最佳发车间隔的确定

4.3慢车比例与延迟时间的关系

4.4实时调整策略与效果分析

4.5本章小结

5双线多岔道模型

5.1模型建立

5.2可用进路数量对列车延迟的影响

5.3调整策略效果分析

5.4本章小结

6总结与展望

6.1本文工作总结和主要创新

6.2未来研究展望

参考文献