固定闭塞条件下列车运行模拟控制方法技术

本发明专利技术提供一种轨道交通固定闭塞条件下列车运行模拟控制方法。该模拟系统适用于分析各种条件下的列车运行状况，能够分析在各种显示制式下列车流的各种动态特性。模拟过程中，每列列车将自己的位置、方向以及速度信息传送给调度中心，调度中心则根据轨道线路沿线设备所采集的防护信号机的位置和颜色，通过模型所设定的规则确定列车当前的加速和减速操作，并利用无线中继设备将调度指令下达给在线路上行驶的列车，沿线列车根据所接受的调度指令更新列车的运行速度。本模拟系统仿真度高，能实时显示列车的运行状况，而且规则灵活，易于修改以适合于不同交通条件下的模拟。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种适用于轨道交通系统中固定闭塞条件下列车运行的模拟控制方法，属于计算机程序控制

技术介绍
固定自动闭塞系统(FAS)在轨道交通列车控制系统中应用已经近百年，在提高列车运行安全性、提高线路通过能力方面发挥了重要的作用。为了提高线路通过能力，固定闭塞系统的显示制式经历了三显示、四显示、五显示、多显示的发展。显示制式的不断发展缩短了列车之间的追踪间隔，提高了轨道线路的通过能力。当前我国铁路的繁忙干线大都是采用固定自动闭塞，在这些干线上，由于普遍存在多种客货列车混行，其重量和速度等因素都有着不同程度的差异，而列车始终运行在理想条件(即列车运行不受任何非正常阻碍影响)下的情况并不多见，正常情况下应是列车追踪运行。列车追踪运行时，前方信号显示是指示列车运行的命令，前后列车位于不同的线路平纵断面上，它们的时空间隔处在动态变化之中，前行列车位置的改变会带来信号显示的变化，并进一步影响到追踪列车的运行与操纵。由于自动闭塞区段列车运行的复杂性，采用计算机模拟技术则是研究列车追踪运行与操纵问题的切实可行的方法。它可以检验确认各种不同情况下各个区段能够实现的列车追踪运行的时空间隔，同时可以诊断和揭露出行车系统存在的问题，并提出可能的对策。固定自动闭塞区段多列车运行模拟是一个涉及铁路运输系统车、机、工、电、辆多方面因素的复杂问题，它本身已经超越列车牵引计算或信号变化本身。模拟目标在于确保安全的前提下，一方面寻求最小的追踪间隔或更高的运行速度，以实现最大可能的区间通过能力；另一方面在既有设备条件下优化机车操纵，在保证列车安全、准点、平稳的前提下，尽可能地节能运行，降低运输成本，提高运输服务质量。在基于计算机的模拟研究中，通常有三种模型方法可用于列车的运动计算，即基本模型的方法，基于时间的模型方法以及基于事件的模型方法。应用基本模型，当轨道电路长度比较小时，模拟出的连续制动曲线比较接近实际的列车制动情况。基于时间的方法易于设计和建立仿真模型，但需要较大的计算量。基于事件的模型可以大大减少计算量，但在某种程度上降低了模拟的精度。元胞自动机模型作为模拟非线性复杂系统的一种有效工具，近年来在交通流的研究中得到了广泛的应用，模型的时间、空间、状态均离散，规则简单，非常适合计算机模拟。元胞自动机模型在保留交通流这一复杂系统的非线性行为和其他物理特征的同时，更易于计算机操作，可以通过灵活的修改其规则以考虑各种实际交通状况。李克平等首次将元胞自动机理论应用于轨道交通，提出了铁路的元胞自动机模型，成功地对铁路移动闭塞系统的列车运行进行了模拟探讨，这为轨道交通列车流的研究开辟了一条新思路。
技术实现思路
本专利技术要解决上述技术问题，提供一种固定闭塞系统列车运行模拟控制方法，它是建立在元胞自动机交通模型的基础上。该模拟控制系统用来分析各种条件下的列车运行状况，测试信号控制系统以及改善信号控制系统的性能，同时利用该方法还可以用来分析固定闭塞条件下列车流各种动态演化特性。本专利技术的技术方案一种固定闭塞系统列车运行模拟控制方法，含有以下步骤；步骤1在列车运行模拟控制方法中，调度中心根据列车运行图，也即运行计划，产生调度命令，并通过无线中继设备下达给在线路上行驶的列车；步骤2每列列车将自己的位置、方向以及速度参数等传送给调度中心；步骤3调度中心接受列车的参数信息，判断在任意时刻该区段的列车前方防护信号机的颜色及位置，将列车允许运行速度等信息传递给列车；步骤4列车根据调度中心的调度命令，确保列车按规定速度运行。在调度中心的指挥下，列车在行驶过程中，加速和减速的规则是(以四显示固定闭塞系统为例)(1)当前方防护信号机的颜色为绿色时，列车加速，其速度可以达到区间最大允许速度；(2)当前方防护信号机的颜色为黄绿色或黄色时，列车必须在防护信号机前减至规定速度；(3)当前方防护信号机的颜色为红色时，列车必须在防护信号机前停止；(4)当列车的前方为一车站时，如果车站的防护段还没有清空，则列车根据站前防护信号机颜色更新速度，如果车站的防护段已经清空，则列车可以直接进入车站停靠。列车在行驶过程中，具体的速度更新规则是(以四显示固定闭塞为例) 条件I列车前方为防护信号机步骤1加速①防护信号机颜色为绿色vn＝min(vn+a，vmax)②防护信号机颜色为黄绿色当Δxn>xcyg]]>vn＝min(vn+a，vmax)当Δxn<xcyg]]>vn＝max(vn-b，vyg)否则vn＝vn③防护信号机颜色为黄色当Δxn>xcy]]>vn＝min(vn+a，vmax)当Δxn<xcy]]>vn＝max(vn-b，vy)否则vn＝vn④防护信号机颜色为红色当Δxn>xcr]]>vn＝min(vn+a，0)当Δxn<xcr]]>vn＝max(vn-b，vy)否则vn＝vn步骤2减速vn＝min(vn，gap)步骤3位移xn＝xn+vn条件II列车前方是车站(1)车站防护段没有清空，则根据防护信号机颜色更新列车速度，更新规则与条件I相同；(2)车站防护段已经清空，列车则按下述规则更新速度；步骤1加速当Δxn＞xcvn＝min(vn+a，vmax)当Δxn＜xcvn＝max(vn-b，0) 否则vn＝vn步骤2减速vn＝min(vn，gap)步骤3位移xn＝xn+vn式中Δxn列车与前方防护信号机之间的距离xn列车车头所在的位置vn列车的速度a列车的加速度b列车的减速度xcyg列车在黄绿信号前减至规定速度所需距离vyg黄绿信号时列车的规定速度xcy列车在黄色信号前减至规定速度所需距离vy黄色信号时列车的规定速度xcr列车在红色信号前减至规定速度所需距离xc列车以最大速度制动距离vmax列车的最大限制速度gap列车与前方目标点之间的距离以上规则，可以用一些常用的计算机语言去实现，例如，C++语言以及Matlab语言。作为特例，该模拟方法是用来模拟单线及单向的轨道交通系统中，列车的运行状况。上述给出了四显示固定闭塞信号系统的列车更新规则，对于其它显示制式的闭塞系统，可以通过修改以上的规则来实现。本专利技术的有益效果本专利技术提供一种固定闭塞条件下列车运行模拟控制系统。其优点是(1)可以精确测定各种显示制式条件下的列车追踪间隔；(2)该系统在时间、空间以及速度上均为离散化，且运行速度快，因而适合于大规模的计算机模拟；(3)该模拟方法仿真度高，能实时显示列车的运行状况；(4)易于硬件实现，费用低，应用范围广。附图说明图1固定闭塞条件下列车信号控制系统示意图；图2固定闭塞条件下列车信号控制系统示意图；图3追踪列车运行过程中的位置-时间图像；图4追踪列车运行过程中的速度-时间关系；图5追踪列车运行过程中的速度-时间关系；图6追踪列车运行过程中的速度-时间关系；图7追踪列车运行过程中的速度-时间关系；图8程序流程图。具体实施例方式实施例1在轨道交通固定闭塞系统列车运行模拟控制方法中，模拟系统包括四个部分车站、车载部分、轨道交通沿线部分和调度中心。车载部分为安装在列车上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固定闭塞系统列车运行模拟控制方法，其特征是含有以下步骤；步骤１：在列车运行模拟控制方法中，调度中心根据列车运行图，也即运行计划，产生调度命令，并通过无线中继设备下达给在线路上行驶的列车；步骤２：每列列车将自己的位置、方向以及速度参数等传送给调度中心；步骤３：调度中心接受列车的参数信息，判断在任意时刻该区段的列车前方防护信号机的颜色及位置，将列车允许运行速度等信息传递给列车；步骤４：列车根据调度中心的调度命令，确保列车按规定速度运行。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：高自友，李克平，李峰，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]