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高速列车运行冲突检测与实时调度的模型算法与仿真平台研究
| 论文题名： | 高速列车运行冲突检测与实时调度的模型算法与仿真平台研究 |
| 关键词： | 高速铁路;列车运行;冲突检测;优化调度;分支定界算法 |
| 摘要： | 高速铁路以其运输速度和准点率成为了人们日常出行的重要方式，大大提高了我国铁路的客运能力。相比于普速铁路运输，高速铁路拥有更高的设计以及运行标准，由此给调度集中系统以及列车运行控制系统带来了更高的要求。在我国复杂庞大的铁路网络系统中，列车经常会由于各种突发因素而偏离正常的时刻表运行，如果不及时地对列车的运行计划进行优化调整，铁路运输效率会下降，甚至有可能危及行车安全。因此，调度集中以及列车运行控制系统需要及时检测到运行冲突并产生调度策略。 本文对高速列车行车冲突检测以及优化调度策略进行研究，研究内容和结论如下: (1)对高速铁路列车行车过程中冲突产生的原因以及类型进行分析归纳，以最常见的几个冲突类型为研究对象，分析了冲突的判定规则以及化解方法。结合元胞自动机在交通流仿真及预测领域的应用，建立了移动闭塞模式下列车运行的元胞自动机模型。在此基础上，在模型中增加了行车冲突检测模块。 (2)基于预测控制理论，建立了行车冲突检测以及优化调度框架，通过滚动预测来提高冲突检测的时效性和准确度，利用列车的实际运行信息来对模型进行反馈校正，以此来保证预测模型与真实列车运行的匹配度，从而增加调度策略的鲁棒性。 (3)将分支定界算法应用于移动闭塞模式下高速铁路列车调度策略的产生，详细分析了分支、剪枝规则以及定界函数的选取等，同时对解空间规模很大时分支定界算法的局限性进行了分析，并建立了将分支定界精确算法与启发式算法相结合的思想。 (4)基于Visual Studio2015平台，使用C++语言在MFC环境下搭建了移动闭塞模式下高速铁路列车运行调度仿真平台。结合我国高速铁路真实运营网络，创建了仿真实验场景。仿真结果验证了本文所创建的列车运行仿真模型以及基于预测控制的高速列车运行冲突检测以及优化调度框架的可行性以及合理性，并且和先到先服务(FCFS)算法比较，证明了分支定界算法在寻找最优调度策略方面的有效性和优越性。 |
| 作者： | 王智慧 |
| 专业： | 控制工程 |
| 导师： | 周永华 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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