鐵路編組站運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真.pdf

1、編組站運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真是對(duì)編組站日常運(yùn)營(yíng)工作相關(guān)的各類技術(shù)作業(yè)、日常作業(yè)計(jì)劃、管理措施以及設(shè)備運(yùn)用方案等進(jìn)行的仿真研究，在編組站的運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)相關(guān)指標(biāo)如設(shè)備能力、建設(shè)合理性、運(yùn)營(yíng)效果等進(jìn)行計(jì)算及評(píng)價(jià)等領(lǐng)域有重要作用。 論文以計(jì)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(yùn)營(yíng)系統(tǒng)仿真領(lǐng)域相關(guān)方法、模型以及實(shí)現(xiàn)技術(shù)。在仿真方法和模型構(gòu)建方面，針對(duì)傳統(tǒng)仿真方法及模型在對(duì)編組站運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)進(jìn)行仿真模擬過(guò)程中產(chǎn)生的仿真結(jié)果理想化，與實(shí)際運(yùn)營(yíng)情

2、況存在一定距離的問(wèn)題，提出一種旨在解決上述問(wèn)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(yùn)營(yíng)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(duì)象層和運(yùn)營(yíng)計(jì)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(yùn)營(yíng)系統(tǒng)仿真理論方面，論文從編組站運(yùn)營(yíng)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(gè)方

3、面展開(kāi)討論，以復(fù)雜系統(tǒng)仿真研究為背景提出編組站運(yùn)營(yíng)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(duì)象層以及運(yùn)營(yíng)計(jì)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(guò)程中采用前向環(huán)饋計(jì)算這一思路，前向環(huán)饋計(jì)算的粗略方法為：在每一個(gè)仿真計(jì)算循環(huán)中除

4、了計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻狀態(tài)外，還將時(shí)鐘虛擬向前推進(jìn)，在當(dāng)前計(jì)算結(jié)果上，結(jié)合各類預(yù)確報(bào)信息進(jìn)行前向狀態(tài)預(yù)計(jì)算，然后評(píng)估預(yù)計(jì)算結(jié)果，并向后反饋到當(dāng)前時(shí)間，對(duì)當(dāng)前仿真計(jì)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(jì)算步驟劃分為四步：基準(zhǔn)計(jì)算、虛擬仿真推進(jìn)計(jì)算、前向時(shí)段匹配計(jì)算以及調(diào)整量計(jì)算。通過(guò)分析前向環(huán)饋仿真的具體技術(shù)步驟和計(jì)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(jì)算方法的前向環(huán)饋仿真計(jì)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(shí)現(xiàn)過(guò)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(jì)算流程、算法以及代碼實(shí)現(xiàn)等。 編組站運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)仿真應(yīng)用模塊劃分為四個(gè)層次，分別是線路層仿真、作業(yè)設(shè)備層仿真、作業(yè)對(duì)象層仿真和運(yùn)營(yíng)計(jì)劃層仿真。論文對(duì)線路層仿真研究主要實(shí)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(shí)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(shí)體仿真時(shí)，利用前向環(huán)饋仿真模塊的數(shù)據(jù)接口實(shí)現(xiàn)線路類對(duì)象在編組站中的仿真模擬。對(duì)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(shí)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(duì)作業(yè)時(shí)間的隨機(jī)性，分析了作業(yè)時(shí)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(shí)現(xiàn)作業(yè)設(shè)備在編組站中的仿真模擬過(guò)程。在作業(yè)對(duì)象層仿真研究中，論文分析了列車、車組、車輛等作業(yè)對(duì)象的建模思路與仿

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

8、面，論文討論了仿真程序的實(shí)現(xiàn)，主要從仿真軟件需求分析、仿真軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、仿真軟件模塊詳細(xì)設(shè)計(jì)以及仿真流程分析等四個(gè)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(yùn)行環(huán)境。仿真軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì)則是從模型詳細(xì)分析和代碼實(shí)現(xiàn)角度討論系統(tǒng)相關(guān)Agent基礎(chǔ)類實(shí)現(xiàn)、前向環(huán)饋仿真模塊實(shí)現(xiàn)、應(yīng)用層仿真實(shí)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。