文摘
本文成功地利用细胞自动机(CA)模型来模拟列车运行的过程四个方面下颜色混合的光系统和非周期的图客运和货运跟踪。一般说来,有关模型能够很好地模拟车辆的情况在防止列车相撞和重新启动和停车的训练速度和位移的实时变化情况,得到当前列车的班次,状态。最后的模型火车图,模拟列车运行在不同比率的货车和分析一些参数字符在列车运行过程中,如时间、速度、通过能力,间隔起飞时间,离开数字。
1。介绍
随着中国的经济快速发展,提出了更高的要求的旅客和货物运输的作业效率,以及人类的服务。火车火车操作图是组织的基本文件操作和铁路运输的综合规划,发挥着非常重要的作用在整个铁路运输系统的组织。行车图的质量具有重要意义在提高运输效率,加速乘客和货物的周转率和交付,提高铁路技术和设备的使用和满足市场的需求,并确保安全。至于铁路运行控制系统,自动闭塞信号被广泛利用。自动闭塞信号是一个块系统,由一系列的信号,将一条铁路分成一系列的块,然后他们之间的函数来控制列车的运动通过自动信号。火车运行状态通常是由一组信号系统控制其操作过程中,和许多不同颜色的光信号系统已用于自动闭塞信号。它们两个方面,即颜色的光,三方面的颜色光,和四个方面的颜色光自动闭塞信号的显示格式。其中,四个方面彩色光系统阶段扮演着主导的角色在自动闭塞信号系统。在这种信号系统,它提供了四种信号:红、黄、黄+绿、绿。如果其中一个阻塞部分已经被一列火车,红色的信号将表明这个特定部分被占领; if the section is free, the other signals will be on accordingly. In order to increase the train operation density in China, it is important to calculate the railway carrying capacity under the four-aspect color light automatic block signalling. The traditional calculation methods for the railway carrying capacity are the graphic method, the deduction coefficient method, and the average minimum train spacing interval law, respectively. All those methods are static algorithm and the empirical values are often introduced in, which, as a result, are likely to result in the lower accuracy.
火车图方面的优化,许多专家做了大量的研究工作在火车上操作方案(1- - - - - -12]。特别是·梅斯特和蒙斯研究了分布的扰动运动“一起”方法的主要条件;与此同时,他们用概率论来诱导后期训练的初始条件(13];Delorme等人创建的模型火车晚了洞穿;然后,他们用这种方法来研究火车图的特点和训练用14]。在中国,铁路系统正在全世界最重的任务。也有许多成就在火车图15- - - - - -20.)和运输模型已经建立的方法21- - - - - -27]。关注交通流的研究领域,一些中国专家也获得一些成就的CA模型在理论研究和实际应用。李等人曾应用NaSch模型分析为目的的培训跟踪和铁路交通流量首次提出了CA模型模拟铁路交通系统。两年后,宁等。28)建立了CA模型来分析和探索铁路交通流的时空图和火车的轨迹运动。目前,模型模拟铁路交通系统大致可以分为两类:一个用于移动闭塞系统,另一个用于固定闭塞系统。移动闭塞系统,越来越多的模型来模拟铁路交通系统提出了基于固定闭塞系统。周et al。29日)模拟交通延误传播现象在一个像块系统。荀et al。30.)应用CA模型来模拟列车运行状态以及交通现象的延迟传播铁路网络。傅et al。31日)提出了一个CA模型来模拟列车追踪运行在北京地铁2号线。李等人建立了合理的规则来控制列车的运行过程,提出了一种新的CA模型的考虑混合列车和相邻站点之间的距离来研究移动闭塞系统(32- - - - - -34]。
不幸的是,所有上述研究铁路系统还没有考虑到乘客/运费比率。在这部作品中,CA模型four-show固定闭塞系统在后台建立了客运和货运线分开为了模拟列车的运行过程和不同比例的影响客运和货运的运行的进程也因此讨论。这个模型中,我们模拟的列车运行状态four-show固定闭塞系统考虑中间停线维修nonperiod以及获得不同乘客的模拟图/货运列车比率。然后,我们数值分析特征如操作时间、速度、容量、间距、数量。
2。建设和CA模型的分析
线检查摘要图所示1。我们假设铁路线分为网格以同样的长度;每个单元格是否为空或被一列火车。站和以及中间站占领一块分段,分别;每一块分段包含整数网格;即分段的长度的整数倍;的间隔距离站包含整数块的任意两个部分;即车站间距的整数倍数。让火车速度是0和之间的一个整数,在那里是火车的最大允许速度。把模拟线路分成许多块部分;每个小节都包含一定数量的细胞。让火车运行从左到右,并设置在最左边第一个信号灯的铁路线。
2.1。定义了限速功能
2.1.1。Green-Yellow光速极限函数
如果前面的信号灯green-yellow火车,火车的速度应小于或等于green-yellow限速功能,而应该满足 在哪里是火车和前面信号灯之间的距离,是火车的加速度,green-yellow的极限速度,是火车的最大允许速度当绿灯亮,然后呢是黄色的速度限制。所以我们可以得到 在哪里代表舍入操作,代表最小值,代表的平方根。
2.1.2。黄灯限速功能
如果信号光在火车前面是黄色的,火车速度应小于或等于黄色限速功能,而应该满足 在哪里是火车和前面信号灯之间的距离,是火车的加速度,速度的极限是黄色的,是火车的最大允许速度当光green-yellow,然后呢是黄色的速度限制。所以我们可以得到
2.1.3。红灯限速功能
如果火车前面的信号灯是红色的,火车应该停止。所以我们可以得到 在哪里是火车和前面信号灯之间的距离,是火车的加速度,是红色的极限速度。
2.1.4。火车经过车站限速功能
如果光在火车前面显示的信号通过车站时,火车的速度必须小于车站速度限制,当通过家里信号经过车站,车站和速度限制是 在哪里是火车和前面信号灯之间的距离,是火车的加速度,是通过车站的极限速度,站的极限速度。
2.1.5节讨论。火车进入和停止限速功能
因为进入的情况和停止类似与红光限速功能,限速功能的两个都是一样的: 在哪里火车的速度进入和停止的时候。
2.2。更新规则
2.2.1。速度更新
每辆车的速度根据表的规则1更新如下。
2.2.2。位置更新
一个有以下: ; 是火车的位置在哪里吗。
2.2.3。颜色更新
一个有以下:如果颜色()=“红色”;其他的如果颜色()=“黄色”;其他的如果颜色()=“green-yellow”;其他的颜色(k)=“绿色”;最终,在哪里代表块分段的状态1是,有火车,0是没有火车的情况;颜色()代表了信号光的颜色块分段。
此外,中间停止与无限容量的因素也考虑进去;如果火车需要输入和停止,有足够的到达和离开的痕迹。如果火车接近车站需要进入和停止,火车可以直接进入车站火车如果条件满足,否则将不得不停止在空间站直到条件得到满足;如果火车只需要经过车站,它可以直接通过车站。此外,我们还把电气检修(每20小时)和维护(每35小时)时间考虑工作。
3所示。数值模拟和分析
3.1。初始化参数
有六个站的仿真系统,第一站起飞站最后一个终点站。其他中间超车站,中间站有无限的到达和离开的痕迹;也就是说,车站能力是无限的。
我们假定块分段的长度是800个细胞,车站间距20公里,这条线的总长度为100公里,火车的长度是600个细胞;发车间隔的色彩是7分钟;每20小时会有电动检修和维护每35小时,每个车站将120分钟大修周期。当列车运行时通过终端站,火车已经退出了模拟系统和列车的状态不再考虑。仿真步骤的总数是259200,即72小时。火车离开车站被允许离开按照时间间隔和安全条件;列车在中间站可以被允许离开,只要满足安全条件开始;如果站在维护期间,火车不能被允许离开。符号定义如下:L = 100000细胞,细胞1 = 1张线的长度; = 35细胞/ s = 126公里/对客运列车最高速度; = 25细胞/ s = 90公里/对货运列车最高速度; = 28细胞/年代有黄绿色光客运列车限速; = 20个细胞/年代有黄绿色光货运列车限速; = 21细胞/年代有黄灯为旅客列车速度限制; = 15细胞/年代有黄灯货运列车限速; = 1细胞/ s2= 1 m / s2——客运和货运列车的加速度; = 1细胞/ s2= 1 m / s2——客运和货运列车减速。
3.2。仿真结果和分析
图2显示了模拟时空图当乘客/运费比4:1,横坐标表示时间,由于大量的输出数据,因此图中的1 s代表实际的5 s;纵坐标代表空间。图中横线表示车站;行小斜率是货运列车的运行线路和线与更大的斜率是旅客列车的运行线路。
图3显示,客运列车离开0时刻从出发站将直接通过系统因为train-free线并不是在维护期。第三和第四列车发出货运和客运列车离开车站,分别。从图可以看出,客运列车前的货运列车离开;经过第二个车站,旅客列车后赶上,货运列车;在第三个车站,货运列车停止,和客运列车取代;当旅客列车旅行的第三站,满足安全条件,货运列车将开始继续前进。当旅客列车旅行到第五站,站在维护期间,它不能通过,所以火车停在车站等待大修完成;所有后续列车也将不得不在车站等到维护期结束。当维护完成后,车站将集中出发原则(客运列车;先来先去)尽快释放所有被拘留的火车。 From the time of 2100 s when the maintenance is completed, the station begins to let the trains depart following the principles, until all the trains left.
图4是操作图当乘客/运费比例是1:1。从图可以看出4,由于这样的事实,第三站是在维护期间的所有列车在车站等到结束的维护,使第三和第五电台之间的路段是空闲的;维护期后,第三站将集中离职,这将使路段很忙,将提高运行负荷。这明显有意义的合理安排维修时间和出发的原则。
数据3和4表明,混合的情况下离开,所有的火车没有停止在第二个中间站,原因是出发的时间间隔足够长,货运列车已进入第二部分在这个时间间隔,和下面的客运列车不可能赶上第一部分;在第二部分中,客运列车将赶上货运列车,然后遵循后者直到第三站,货运列车将在那里停下来让旅客列车超车;然后,货运列车将继续前进。
图5是客运和货运列车之间的空间比较图,前面一个是货运列车和下面的一个是旅客列车。从图可以看出5离开之后,货运列车将以最高速度;当它到达10000个细胞,客运列车离开;客运列车到达30000个细胞时,它的速度不断波动,往往会减速,而货运列车的速度不变,显示的状态稳步车辆;接近40000个细胞时,货运列车的速度继续减少,最后变成零,在40000个细胞,表明货运列车停在第三站;在旅客列车通过第三站,10个细胞的速度降到最低/ s,然后继续加速其最大速度35细胞/ s;前往65000个细胞时,旅客列车的速度将会有两个波动,降低为0,因为保养周期的车站。
图6是时间速客运和货运列车之间的对比图。从图我们可以看到,第一个客运列车在84年代离开出发的车站,它将退出系统后的470年代(实际2350年代)的最大速度。一列货运列车在160年代离开出发的车站,经过335年代;火车将会停止后短期内让旅客列车先走,然后它将大约320年代后开始运行,直到退出系统。
4所示。结论
在本文中,我们提出了four-show固定闭塞系统的元胞自动机模型,模拟列车运行状态考虑multi-intermediate站以及保养周期。仿真结果表明,在特定的仿真环境,对不同比例的火车,传球能力几乎保持不变,这是由于中间站为避免和停车和缩短延误提供条件。这项工作的结果可以提供理论基础、政策措施和决策建议的铁路运输组织和一定程度的理论和实践方法的浓缩和发展中国铁路的理论与实践。
利益冲突
作者宣称没有利益冲突有关的出版。
确认
这项工作是支持的国家社会科学基金(批准号。11 cjy067, 14 cjy052, 14 xgl011)和人文社会科学规划项目教育部、中国(批准号。12 yjc630200 12 yjc630100),甘肃省自然科学基金,中国(批准号。1208 rjza164, 1308 rjya042, 145 rjza190),建设的甘肃省科技重点项目(批准号JK2013-21),在中国甘肃省社会科学规划项目(批准号13 yd066),兰州交通大学的年轻学者科学基金(批准号2012056)。