鐵路編組站運營系統(tǒng)動態(tài)仿真.pdf

1、編組站運營系統(tǒng)動態(tài)仿真是對編組站日常運營工作相關(guān)的各類技術(shù)作業(yè)、日常作業(yè)計劃、管理措施以及設(shè)備運用方案等進(jìn)行的仿真研究，在編組站的運營系統(tǒng)相關(guān)指標(biāo)如設(shè)備能力、建設(shè)合理性、運營效果等進(jìn)行計算及評價等領(lǐng)域有重要作用。 論文以計算機(jī)仿真相關(guān)理論和技術(shù)為手段，主要研究鐵路編組站運營系統(tǒng)仿真領(lǐng)域相關(guān)方法、模型以及實現(xiàn)技術(shù)。在仿真方法和模型構(gòu)建方面，針對傳統(tǒng)仿真方法及模型在對編組站運營系統(tǒng)進(jìn)行仿真模擬過程中產(chǎn)生的仿真結(jié)果理想化，與實際運營情

2、況存在一定距離的問題，提出一種旨在解決上述問題的新型仿真方法——前向環(huán)饋仿真方法。以前向環(huán)饋仿真理論、模型及算法的研究為基礎(chǔ)，論文進(jìn)一步在編組站運營系統(tǒng)的應(yīng)用層領(lǐng)域進(jìn)行仿真研究，分析了線路層、作業(yè)設(shè)備層、作業(yè)對象層和運營計劃層的仿真模型和相關(guān)算法。在此基礎(chǔ)上以Agent建模方法及技術(shù)研究了各仿真層次的相關(guān)Agent模型結(jié)構(gòu)。 在編組站運營系統(tǒng)仿真理論方面，論文從編組站運營系統(tǒng)仿真方法與建模技術(shù)、仿真系統(tǒng)研究結(jié)構(gòu)、仿真算法等三個方

3、面展開討論，以復(fù)雜系統(tǒng)仿真研究為背景提出編組站運營系統(tǒng)的層次化仿真方法，將系統(tǒng)劃分為核心仿真模塊和應(yīng)用層仿真模塊，其中核心仿真模型主要研究前向環(huán)饋仿真方法的理論、模型與算法，應(yīng)用層仿真模塊包括線路層、作業(yè)設(shè)備層、作業(yè)對象層以及運營計劃層。最后本章以Agent建模方法及技術(shù)研究了各仿真層次的相關(guān)Agent模型結(jié)構(gòu)。 前向環(huán)饋仿真方法的核心思想是在仿真過程中采用前向環(huán)饋計算這一思路，前向環(huán)饋計算的粗略方法為：在每一個仿真計算循環(huán)中除

4、了計算當(dāng)前時刻狀態(tài)外，還將時鐘虛擬向前推進(jìn)，在當(dāng)前計算結(jié)果上，結(jié)合各類預(yù)確報信息進(jìn)行前向狀態(tài)預(yù)計算，然后評估預(yù)計算結(jié)果，并向后反饋到當(dāng)前時間，對當(dāng)前仿真計算進(jìn)行修正，如此循環(huán)直到達(dá)到預(yù)先設(shè)定的結(jié)束條件為止。前向環(huán)饋計算步驟劃分為四步：基準(zhǔn)計算、虛擬仿真推進(jìn)計算、前向時段匹配計算以及調(diào)整量計算。通過分析前向環(huán)饋仿真的具體技術(shù)步驟和計算內(nèi)容，論文提出基于作業(yè)鏈思路和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算方法的前向環(huán)饋仿真計算技術(shù)。以此為基礎(chǔ)，論文還討論了前向環(huán)饋仿真

5、的具體實現(xiàn)過程，包括各類數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、相關(guān)模型的構(gòu)建、關(guān)鍵計算流程、算法以及代碼實現(xiàn)等。 編組站運營系統(tǒng)仿真應(yīng)用模塊劃分為四個層次，分別是線路層仿真、作業(yè)設(shè)備層仿真、作業(yè)對象層仿真和運營計劃層仿真。論文對線路層仿真研究主要實現(xiàn)了編組站各類線路基礎(chǔ)信息描述，構(gòu)建各類主要的線路仿真模型，具體包括股道、駝峰、編組線、牽出線等線路的仿真需求及模型分析，建立各類線路類實體的Agent模型，分析線路基本數(shù)學(xué)模型以及邏輯結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)分析。

6、在進(jìn)行線路類實體仿真時，利用前向環(huán)饋仿真模塊的數(shù)據(jù)接口實現(xiàn)線路類對象在編組站中的仿真模擬。對于作業(yè)設(shè)備層，論文著重討論了調(diào)機(jī)、列檢組等作業(yè)設(shè)備的建模與仿真，建立各類作業(yè)設(shè)備實體的Agent模型，分析其基本行為，并構(gòu)建相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。另外還針對作業(yè)時間的隨機(jī)性，分析了作業(yè)時間隨機(jī)數(shù)據(jù)的產(chǎn)生，并討論了利用前向環(huán)饋仿真模塊的數(shù)據(jù)接口實現(xiàn)作業(yè)設(shè)備在編組站中的仿真模擬過程。在作業(yè)對象層仿真研究中，論文分析了列車、車組、車輛等作業(yè)對象的建模思路與仿

7、真方法，建立各類作業(yè)對象實體的Agent模型，分析其基本行為的數(shù)學(xué)模型，同時研究了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的產(chǎn)生。作業(yè)對象層仿真過程中側(cè)重于作業(yè)過程仿真，及其與線路、運營、前向環(huán)饋的數(shù)據(jù)交流。論文對運營計劃層仿真的研究主要針對編組站運營系統(tǒng)的調(diào)度指揮系統(tǒng)進(jìn)行，通過對車站調(diào)度員實際調(diào)度指揮過程的分析，建立階段計劃的仿真模型。階段計劃仿真模型包括列車到發(fā)、股道運用、調(diào)機(jī)運用、編組計劃等的制定、執(zhí)行和修改過程仿真建模。 在編組站運營系統(tǒng)仿真軟件研究方

8、面，論文討論了仿真程序的實現(xiàn)，主要從仿真軟件需求分析、仿真軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計、仿真軟件模塊詳細(xì)設(shè)計以及仿真流程分析等四個方面進(jìn)行研究。仿真軟件需求分析方面主要討論仿真軟件功能要求和運行環(huán)境。仿真軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計方面主要闡述了軟件總體結(jié)構(gòu)、模塊劃分、人機(jī)交互模式以及系統(tǒng)硬件構(gòu)成等。仿真軟件模塊詳細(xì)設(shè)計則是從模型詳細(xì)分析和代碼實現(xiàn)角度討論系統(tǒng)相關(guān)Agent基礎(chǔ)類實現(xiàn)、前向環(huán)饋仿真模塊實現(xiàn)、應(yīng)用層仿真實現(xiàn)、編組站基礎(chǔ)信息制作維護(hù)以及各類數(shù)據(jù)操作接口等。