[发明专利]利用智能混杂模型描述高速列车群运行过程的方法

说明书

技术领域

本发明属于高速列车行车调度控制技术领域，尤其涉及一种利用智能混杂模型描述高速列车群运行过程的方法。

背景技术

随着高速铁路的投入使用，对高速列车群的运行过程的描述越来越受到重视。描述高速列车群运行的过程对提高列车群的技术速度、旅行速度、直达速度、行车安全、以及列车运行过程控制有较大的实际意义。列车群的运行过程能够根据铁路的通过能力、车站的接发车能力，最大限度的发挥列车的实际运行速度，尽可能的保证列车群根据列车运行图既定的出发和到达时间运行，以保证列车的正点率。相反，列车群运行过程得不到有效的描述和控制，就很难保证高速列车群按照既定运行图运行，最终的后果就是不能有效发挥列车调度的实际功能和作用，也将影响到列车运行的安全问题。

随着轨道交通的快速发展，列车的安全运行问题就越发显得突出重要，要实现在安全的前提下高速地行车就要对列车群的运行过程进行研究，于是如何实现对列车群运行过程进行描述就成为首先要解决的重要问题。以往在对交通系统进行研究时都是从单个理论建模出发，然而用单个理论模型对交通系统进行建模时或多或少的都会有不足之处。例如，CA对交通系统做出了较大的简化，实现简单，仿真系统效率高。但是它的齐性、同质性等特点，不能满足交通系统各组成元素多样化、个体差异性、演变不规则性、个体行为不完全确定等特性。

发明内容

为解决单个理论建模过程中的一些不足，本发明提供一种利用智能混杂模型描述高速列车群运行过程的方法。应用分层递阶和复杂系统的理论思想，利用元胞自动机(CA-CellularAutomata)与有约束的生产过程(CGP-ConstrainedGenerating Procedure)相结合的方法建立了面向高速列车运行过程智能混杂系统模型，同时把此模型分三个层次分别进行描述和说明。

本发明的技术方案是，把模型分为三层：静态层、动态层、协调层。

静态层用混杂元胞自动机建模理论构建模型，主要包括高速列车群运行系统中的非移动部分，即车站和线路，本发明将线路等分成n个元胞，车站根据自身股道数的不同，分别占用不同的元胞数，车站与线路在实现上采用叠加方法。

动态层主要是列车，本发明对列车实行CGP建模，在形象化的元胞空间上与线路元胞形成映射关系。

协调层也采用CGP建模的方法，主要实现对整个路网的运输组织调整。根据上述模型，建立了移动闭塞下列车运行过程仿真模型。在此模型中，主要分三个模块：数据支持模块、过程控制模块、过程结果显示模块，根据列车最小间隔距离和车站附近列车速度更新规则进行列车速度的更新。

数据支持模块，主要提供车站数据、线路数据、列车数据、外界环境数据，这些数据支持列车群真实反映运行的情况。

过程控制模块，包括列车运行控制子模块和事件控制子模块，起到控制列车群安全运行，在遇到突发事件时能做好紧急处理工作。

过程结果显示模块，提供结果的可视化显示和人机控制界面。

所述方法包括下列步骤：

步骤1：对车站和线路、列车、以及车站、线路、列车三者之间的关系层次化，其中车站、线路为静态层，列车为动态层，三者之间的关系为协调层；

步骤2：利用混杂元胞自动机建模理论对静态层(车站和线路)建模，利用元胞(车站、线路)更新规则进行更新；

步骤3：利用有约束的生产过程对动态层(列车)进行建模，列车之间的连接通过安全间隔距离、安全间隔时间联系，列车实时接受线路、车站、协调层传来的消息判断自己的下步工作；

步骤4：利用有约束的生产过程对协调层(车站、线路、列车之间的联系)进行建模，它对侦测到的信息处理后再将可以识别的信息传送给控制模块，通过相应的规则将外界可以接受的控制命令传送出去；

步骤5：利用基于CA和CGP相结合的高速列车群运行进行仿真；

本发明为调整列车群运行、保证列车群旅行速度以及保证列车群运行安全提供了一套可靠的依据；同时也为编制高效的铁路运行图，保证铁路列车安全、准时、高效运行提供了依据。

附图说明

下面结合附图对本发明作详细说明：

图1为高速列车群运行过程智能混杂系统建模结构图；

图2为元胞更新规则示意图；

图3为动态层内部结构图；

图4为协调层结构图；

图5为基于智能混杂系统模型的高速列车群运行过程仿真结构图；

图6a为线路元胞示意图；

图6b车站元胞示意图；

图6c叠加后的元胞示意图。

具体实施方式