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原文传递铁路编组站运营系统动态仿真

论文题名：	铁路编组站运营系统动态仿真
关键词：	编组站;运营系统;计算机仿真;前向环馈计算;铁路运输
摘要：	编组站运营系统动态仿真是对编组站日常运营工作相关的各类技术作业、日常作业计划、管理措施以及设备运用方案等进行的仿真研究，在编组站的运营系统相关指标如设备能力、建设合理性、运营效果等进行计算及评价等领域有重要作用。论文以计算机仿真相关理论和技术为手段，主要研究铁路编组站运营系统仿真领域相关方法、模型以及实现技术。在仿真方法和模型构建方面，针对传统仿真方法及模型在对编组站运营系统进行仿真模拟过程中产生的仿真结果理想化，与实际运营情况存在一定距离的问题，提出一种旨在解决上述问题的新型仿真方法——前向环馈仿真方法。以前向环馈仿真理论、模型及算法的研究为基础，论文进一步在编组站运营系统的应用层领域进行仿真研究，分析了线路层、作业设备层、作业对象层和运营计划层的仿真模型和相关算法。在此基础上以Agent建模方法及技术研究了各仿真层次的相关Agent模型结构。在编组站运营系统仿真理论方面，论文从编组站运营系统仿真方法与建模技术、仿真系统研究结构、仿真算法等三个方面展开讨论，以复杂系统仿真研究为背景提出编组站运营系统的层次化仿真方法，将系统划分为核心仿真模块和应用层仿真模块，其中核心仿真模型主要研究前向环馈仿真方法的理论、模型与算法，应用层仿真模块包括线路层、作业设备层、作业对象层以及运营计划层。最后本章以Agent建模方法及技术研究了各仿真层次的相关Agent模型结构。前向环馈仿真方法的核心思想是在仿真过程中采用前向环馈计算这一思路，前向环馈计算的粗略方法为：在每一个仿真计算循环中除了计算当前时刻状态外，还将时钟虚拟向前推进，在当前计算结果上，结合各类预确报信息进行前向状态预计算，然后评估预计算结果，并向后反馈到当前时间，对当前仿真计算进行修正，如此循环直到达到预先设定的结束条件为止。前向环馈计算步骤划分为四步：基准计算、虚拟仿真推进计算、前向时段匹配计算以及调整量计算。通过分析前向环馈仿真的具体技术步骤和计算内容，论文提出基于作业链思路和神经网络计算方法的前向环馈仿真计算技术。以此为基础，论文还讨论了前向环馈仿真的具体实现过程，包括各类数据结构、相关模型的构建、关键计算流程、算法以及代码实现等。编组站运营系统仿真应用模块划分为四个层次，分别是线路层仿真、作业设备层仿真、作业对象层仿真和运营计划层仿真。论文对线路层仿真研究主要实现了编组站各类线路基础信息描述，构建各类主要的线路仿真模型，具体包括股道、驼峰、编组线、牵出线等线路的仿真需求及模型分析，建立各类线路类实体的Agent模型，分析线路基本数学模型以及逻辑结构，基础数据的结构分析。在进行线路类实体仿真时，利用前向环馈仿真模块的数据接口实现线路类对象在编组站中的仿真模拟。对于作业设备层，论文着重讨论了调机、列检组等作业设备的建模与仿真，建立各类作业设备实体的Agent模型，分析其基本行为，并构建相应的数学模型。另外还针对作业时间的随机性，分析了作业时间随机数据的产生，并讨论了利用前向环馈仿真模块的数据接口实现作业设备在编组站中的仿真模拟过程。在作业对象层仿真研究中，论文分析了列车、车组、车辆等作业对象的建模思路与仿真方法，建立各类作业对象实体的Agent模型，分析其基本行为的数学模型，同时研究了基础数据的产生。作业对象层仿真过程中侧重于作业过程仿真，及其与线路、运营、前向环馈的数据交流。论文对运营计划层仿真的研究主要针对编组站运营系统的调度指挥系统进行，通过对车站调度员实际调度指挥过程的分析，建立阶段计划的仿真模型。阶段计划仿真模型包括列车到发、股道运用、调机运用、编组计划等的制定、执行和修改过程仿真建模。在编组站运营系统仿真软件研究方面，论文讨论了仿真程序的实现，主要从仿真软件需求分析、仿真软件结构设计、仿真软件模块详细设计以及仿真流程分析等四个方面进行研究。仿真软件需求分析方面主要讨论仿真软件功能要求和运行环境。仿真软件结构设计方面主要阐述了软件总体结构、模块划分、人机交互模式以及系统硬件构成等。仿真软件模块详细设计则是从模型详细分析和代码实现角度讨论系统相关Agent基础类实现、前向环馈仿真模块实现、应用层仿真实现、编组站基础信息制作维护以及各类数据操作接口等。最后论文对仿真软件的各类仿真运行流程进行了研究分析。
作者：	陈刚
专业：	交通运输规划与管理
导师：	张殿业
授予学位：	博士
授予学位单位：	西南交通大学
学位年度：	2006
正文语种：	中文