轨道交通列车运行的元胞自动机模型及交通流特性研究

摘要

列车信号控制系统是轨道交通系统的中枢系统，它可以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。移动闭塞系统可以有效缩短列车在区间和车站运行的间隔，提高轨道线路的通过能力，其已经成为列车信号控制系统的发展趋势。由于移动闭塞系统下列车之间运行间隔大大缩短，所以列车之间相互影响有可能增大，从而造成列车延迟的传播。本文根据轨道交通的特点建立固定闭塞及各种移动闭塞模式的元胞自动机(CA)模型，利用模型模拟了轨道交通流特性，在此基础上重点讨论和比较各种移动闭塞模式下列车运行延迟的传播规律及影响延迟传播的因素。最后利用所建立的移动闭塞CA模型模拟讨论了三线轨道和四线轨道的交通流特性，证明了建设三线城市轨道系统的经济合理性。主要内容包括以下几个方面：1.根据固定闭塞系统轨道交通的特点，提出了三显示固定自动闭塞的CA模型。我们利用该模型绘制时空图来探讨轨道交通流特性。同时分析了列车速度、位移、车头距的变化情况，考察了发车时间间隔对列车运行的影响。数值模拟结果表明该模型能够很好的描述一些真实的固定闭塞系统的轨道交通流特性。 2.提出了移动空间闭塞(MSB)、移动时间闭塞(MTB)、完全移动闭塞(PMB)、准移动闭塞(MLB)、相对移动闭塞(RMB)五种移动闭塞模式的CA模型。利用这些模型模拟了列车延迟在不同移动闭塞模式下的传播特性，探讨了列车初始延迟、列车发车时间间隔、系统晚点总列车数及晚点总时间之间的关系。总的来说，MSB、MTB、PMB、RMB几种系统对于列车延迟的恢复能力依次增强；对于MLB，轨道定位单元长度越小晚点曲线也越逼近于PMB下的晚点曲线；在系统出现列车延迟时，相对移动闭塞模式的交通流稳定状态对应的稳定曲线低于相同条件下绝对移动闭塞模式下的稳定曲线，这说明在相同条件下相对移动闭塞模式具有更小的最小稳定发车间隔。 3.提出了一种三线城市轨道交通系统模型，信号系统采用移动空间闭塞。利用该模型模拟了车站客流到达不均衡条件下的列车发车及运行情况。模拟结果表明，在不均衡客流下三线轨道交通系统可以达到四线轨道交通系统的通过能力，线路利用率前者明显高于后者，因而修建三线城市轨道交通系统更为经济合理。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

第二章元胞自动机模型及其在交通模拟中的应用

第三章固定自动闭塞系统的元胞自动机模型

第四章移动闭塞系统的元胞自动机模型及列车延迟传播规律

4.1引言

4.2 MSB、MTB、PMB下的列车延迟传播规律

4.3准移动闭塞系统下的列车延迟传播规律

4.4相对移动闭塞系统下的列车延迟传播规律

4.5本章小结

第五章三线轨道交通系统交通流特性研究

第六章总结与展望

参考文献

研究生期间发表论文、科研及获奖情况

致谢