基于智能體和元胞自動機的列車協(xié)同控制研究.pdf

1、進入21世紀，城市軌道交通系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展面臨交通需求不斷增長的內部挑戰(zhàn)和節(jié)能減排保護環(huán)境的外部壓力。為了實現可持續(xù)發(fā)展，城市軌道交通系統(tǒng)需要在保證安全的前提下進一步提高線路通過能力和減少能源消耗。研究新的列車運行控制方法是進一步提高線路通過能力和減少能源消耗的重要手段。列車協(xié)同控制方法是一種通過協(xié)調系統(tǒng)中多個列車的運行控制過程實現優(yōu)化目標的列車運行控制方法，可以解決延遲傳播、節(jié)約能耗等問題，改善城市軌道交通系統(tǒng)性能，已成為列車運行控制

2、領域的研究熱點。
　　為了研究列車協(xié)同控制問題，本文首先基于智能體和元胞自動機建模方法建立了列車運行控制模型。智能體和元胞自動機模型是典型的“自下而上”建立的模型。相比已有的“自上而下”建立的列車運行控制模型，本文提出的模型關注對列車間交互規(guī)則的描述，這為列車協(xié)同控制方法的設計、仿真和分析提供了有力的工具。隨后，論文基于該模型提出了基于二次型最優(yōu)控制理論的多列車協(xié)同控制方法，并得到解析解。最后，基于上述模型進行仿真，仿真結果表明提

3、出的列車協(xié)同控制方法可以縮短列車延誤時間和避免不必要的制動，解決提高線路通過能力和減少能源消耗的問題。
　　論文的主要創(chuàng)新點有以下4個方面：
　　●提出了雙層框架的列車運行控制模型。上層為基于智能體的列車運行控制功能模型，下層為基于元胞自動機的列車運行追蹤模型。和已有列車運行控制模型相比，該模型關注于各個控制單元的交互過程，利用智能體和元胞自動機建模方法“自下而上”建立模型的特點，既實現了列車運行控制功能，又描述了列車追蹤狀

4、態(tài)的動態(tài)變化。使用基于智能體和元胞自動機的模型適應控制單元分布性和協(xié)作性的特點，便于下一步列車協(xié)同控制的研究。
　　●為使模型更加貼近實際，對提出的列車運行控制模型進行擴展，提出復雜環(huán)境下的列車運行控制模型。從站臺數量和無線通信延遲兩個角度，提出了多站臺的改進車站模型和考慮通信延遲的改進模犁。通過仿真，改進的車站模型可以模擬越行現象，進一步分析不同停站方式下列車延誤時間，比較不同停站方式的優(yōu)劣?？紤]通信延遲的改進模型可以分析通信延

5、遲對軌道交通流的影響。擴展后的模型為列車協(xié)同控制的研究提供了有力的工具。
　　●基于解析的方法提出了一種減少跟蹤列車延誤時間的兩列車協(xié)同方法。該方法利用建議速度來指導跟蹤列車，解決了在前車出現延誤的情況下跟蹤列車以最短時間進站問題，改變了延遲傳播的特性，減少延誤時間和能量消耗。
　　提出了基于二次型最優(yōu)控制理論的多列車協(xié)同控制方法。該方法用于實現間隔實時調整的多列車協(xié)同控制，而且運算時間較短，滿足實時性要求，實現了列車間隔趨