城市軌道交通調度指揮智能集成系統(tǒng)研究.pdf

1、大力發(fā)展地鐵和輕軌交通為主的城市軌道交通是解決我國目前城市交通堵塞的重要手段。我國已經進入了城市軌道交通的大發(fā)展時期，一些城市已經由“線”的建設轉向了“網”的建設。隨著我國新線的不斷建成和投入使用，城市軌道交通網絡的逐步形成，今后的研究熱點將會集中到列車運行調度指揮與運營管理方面。如何提高信號系統(tǒng)的國產化率已成為繼軌道車輛后又一事關城市軌道交通發(fā)展大局的重要課題。調度指揮工作是保證列車安全、正點運行的重要內容，其重要性不言而喻。解決城軌

2、調度指揮的關鍵是保持服務的準時性及穩(wěn)定性，在確保行車安全的前提下提高效率則是城市軌道交通調度指揮的主題。 如何保證運輸服務的連續(xù)穩(wěn)定性(即可用性)，是一條城軌交通線的首要目標。由丁外界因素(如災害、人身傷亡事故等)的影響導致服務中斷是不可避免的，這種非正常情況下的快速恢復是一個關鍵。在正常情況下，列車群自動控制依賴于運行圖，在非正常情況下，要實現(xiàn)列車群的協(xié)調，傳統(tǒng)的列車群控制大多依賴于調度員的指揮，難于實現(xiàn)快速的事故恢復。當列車

3、故障或其他運營因素造成運行偏離計劃運行圖情況時，由中心調度人工依靠縮短站停時分、取消車次、調用新圖等手段人工介入調整。在恢復行車指揮功能的過程中，如何使系統(tǒng)具備自動或輔助調度員使系統(tǒng)盡快投入運用的能力，同時對于如何解決城市軌道交通中的“自動化孤島”以實現(xiàn)各子系統(tǒng)的信息共享以及聯(lián)動控制等問題，這些都是現(xiàn)實中亟待解決的重要問題。解決這些問題對于提高城市軌道交通調度指揮的科學性，減輕調度員的工作強度，提高城市軌道調度指揮系統(tǒng)的自動化水平有著重

4、要的理論意義和現(xiàn)實意義，這也是論文研究的問題所在。 本論文主要做了以下幾方面的創(chuàng)新性的研究工作： (1)分析了城市軌道交通調度指揮和運營管理向智能化、集成化發(fā)展的趨勢，提出了建設“城市軌道交通調度指揮智能集成系統(tǒng)”(URTIIDMS， Urbarl Rail Trallsit Intelligentand Integrated Dispatch Manage System)的理念與框架。論文圍繞著如何實現(xiàn)城市軌道交通調度

5、指揮的“智能化”和“集成化”展開本文的研究工作。在“智能化”方面，作者指出：調度指揮系統(tǒng)智能化的關鍵點，就是系統(tǒng)應該具備非正常狀況下的智能化調度指揮功能。作者提出了建立城市軌道交通調度指揮智能決策支持系統(tǒng)(URTDIDSS， Urban RailTransit Dispatch Intelligent Decision Support System)的解決方案，并將人工智能領域的CRB(Case-based Reasoning)和RBR

6、(Rule-based Reasoning)引入事故處理決策支持子系統(tǒng)的設計當中。在“集成化”方面，針對城軌在調度指揮時對各子系統(tǒng)間實現(xiàn)信息共享、聯(lián)動控制的要求，提出了信息集成平臺的構架設想，以達到提高運營效率、改善服務質量、提高應急反應能力等目的。 (2)本文通過建立城軌交通線模型，引入了城軌列車運行的數(shù)學描述，對城市軌道列車的運行規(guī)律進行了分析。論文對列車晚點的原因和造成的影響進行了探討，同時針對城軌列車出現(xiàn)發(fā)車的晚點情況，

7、對其在隨后車站造成的自身晚點以及對第一后行列車造成的連帶晚點的晚點傳播過程及傳播規(guī)律進行了研究，推導出相應的理論計算公式，分析探討了乘客流與城軌列車運行穩(wěn)定性的重要關系。 (3)論文對城市軌道交通列車運行調整問題進行了特征分析，提出了在出現(xiàn)區(qū)間堵塞、線路故障、列車故障這些非正常運營狀態(tài)下列車運行調度指揮方案。詳細分析并論述了列車在晚點狀況下的常用調度策略、城軌特有的列車間隔調整策略以及自動列車運行調整ATR的實現(xiàn)原理與存在的問題

8、。 (4)針對列車運行調整優(yōu)化問題，作者指出：目前調度員考慮問題的出發(fā)點都是從列車的角度出發(fā)的，在整個過程中并沒有考慮乘客流的狀況。而實際上城軌的服務對象是乘客，車流是為客流服務的。對列車的運行調整效果需要考慮乘客的利益，適當?shù)貜某丝偷慕嵌瘸霭l(fā)。也就是說，調度員不僅僅考慮的是行車調度的問題，要時時刻刻都要考慮到做出的列車運行調整對客流的影響后果，要考慮到乘客的感受。作者建立了運行調整優(yōu)化問題的數(shù)學模型。在優(yōu)化目標的選取上，摒棄過

9、去常用從列車的角度出發(fā)的優(yōu)化策略，并構造了求解該問題的遺傳算法，并進行了實驗計算。應用AFC獲取OD數(shù)據后算法將具有實用性。 (5)為驗證本文所建立的模型和提出的調整優(yōu)化方法，方便對城市軌道交通列車運行調度的有關問題進行研究，本文設計和實現(xiàn)了一個城市軌道交通列車運行調度指揮的計算機仿真系統(tǒng)。論文詳細介紹了該系統(tǒng)的體系結構、網絡構建以及系統(tǒng)組成設備及其功能，并軟件系統(tǒng)的功能模塊細成進行了劃分。在模型構建上，由于城軌列車運行系統(tǒng)是典

10、型的離散事件動態(tài)系統(tǒng)(DEDS)，故采用離散事件系統(tǒng)仿真技術來建立該模型。在實現(xiàn)手段上，采用了面向對象的分析設計方法(OOP)，對城軌交通系統(tǒng)進行了實體分析，并由此確定了主要對象類。論文針對列車運行仿真、列車自動追蹤(ATT)功能、白動進路設定(ARS)功能、運行圖鋪畫與調整功能、控制中心的圖形用戶界面(GUI)這幾個主要功能模塊的實現(xiàn)做了詳細探討。 (6)現(xiàn)代城市軌道交通的各專業(yè)之間相互依托，相互滲透的聯(lián)動性要求必須打破專業(yè)系

11、統(tǒng)封閉的傳統(tǒng)觀念。針對“集成化”，論文提出了基于Web的城市軌道交通信息集成平臺的解決方案。本文運用了Web技術、XML技術以及Multi-Agent技術，提出了集成平臺的總體設計方案并論述了各子系統(tǒng)信息需求內容與特征、信息的訪問方式與統(tǒng)一的信息管理流程。論文給出基于Agent和XML的系統(tǒng)集成框架的實現(xiàn)，其中詳細論述了Agent的構成與功能描述、Agent的結構模型和語義描述、Multi-Agent通信協(xié)作模型設計、異構數(shù)據集成實現(xiàn)以