城市轨道交通系统运行仿真平台的设计与实现

为研究不同客流状况下轨道交通的运行效率和应急方案效率评估,以及突发事件下应急策略的仿真和定量分析,提出了一种城市轨道交通运行仿真平台。该系统从列车运动模型、自动列车控制(ATC)系统结构模型、轨旁设备对象功能模型和移动闭塞系统模型等4个方面对城市轨道交通运行仿真系统进行建模。在此基础上,以VC++作为开发平台,结合计算机网络以及数据库技术,设计并实现了完整的地铁运行仿真平台。在时刻表的驱动下,仿真平台可以实现列车的自动运行。该系统以轨道交通8号线数据进行验证,仿真结果与真实时刻表达一致。     

足球比赛决策仿真平台的设计与实现

足球比赛决策是比赛取得胜利的的仿真工具.使用面向对象技术设计了一个可检验足球比赛决策可行性的仿真平台,并使用Java JDK 6.0实现了该仿真平台.该仿真平台按照功能分为不同的子系统,结构简单,具有良好的可扩展性;按照指定的接口编写足球比赛策略,使用方便;通过图形化界面显示比赛的模拟过程,使对足球比赛决策的评价更具直观性.运行结果表明该仿真平台可以为足球比赛决策的研究提供有利的分析工具.     

化工过程仿真模型开发平台的设计与实现

根据目前化工过程仿真模型的开发现状，提供了建立可持续发展的开放的建模平台的新思想，并给出了详细的设计方案和实现过程。     

高性能交换与调度仿真平台的设计与实现

仿真实验已成为交换结构和调度策略性能评价的重要手段,而目前存在的交换结构与调度策略的仿真软件在可继承性与可扩展性方面还存在缺陷.基于Crossbar交换结构,建立数学模型,引入系统级设计方法,采用面向对象技术,设计并实现了用于研究交换结构和调度策略的仿真平台——SPES(switching performance evaluation system).该平台集成了输入排队、输出排队、联合输入输出排队、联合输入交叉点排队等多种交换结构以及相应调度策略.设计上实现了业务流、交换结构和调度策略三者之间的分离,具有良好的可继承、可扩展特性.用户通过与仿真平台之间的简单交互,完成模块的添加与仿真环境参数的配置,在支持变长业务、区分服务质量模型和多交换平面仿真方面具有良好的特性.通过简单扩展。该平台还可以实现网络级性能仿真.最后给出了基于该平台,在CICQ(combined input and crosspoint queuing)交换结构下,对所提出的支持DiffServ模型的分布式调度策略DS(DiffServ supporting algorithm)在不同业务流模型下的性能测试结果,并与输入、输出排队交换结构进行了比较,展示了DS良好的性能,验证了仿真平台的合理性.     

组播网络仿真平台的设计与实现

IP组播技术是个新兴领域，在发展的过程中，涌现了大量的组播路由协议。为了有效的测试和比较这些不断被提出的组播协议的性能，本文提出了一个全新的、基于离散事件驱动的专门测试组播路由的网络仿真平台Msimulator。该平台通过建立网络模型为组播路由协议性能的验证和比较提供了一个更为真实可靠、经济有效的测试手段，大大减少了网络建设中的盲目性以及投资风险，对促进组播技术的研究有极大的推动作用。     

分布式实时仿真平台的实现策略

该文提出了对分布式实时仿真平台的要求，并讨论子各个组成部分的实现策略。采用交换式以太网来保证系统实现实时通讯。符合可移植操作系统接口标准的实时操作系统是平台的基本成分。实时中间件技术是实现平台的可伸缩性、灵活性以及模型重用的关键。     

面向对象离散事件仿真平台的设计

在对一般的离散事件系统仿真的共性进行抽象分析和建模基础上,采用面向对象思想设计开发了一个较通用的离散事件仿真平台类库,平台库采用C 编写,内嵌离散仿真计算引擎,封装了离散仿真程序设计的大部分通用底层功能,并且预定义了一些用户建模的常用类模块,具备使用简单有效,通用性好,代码重用性和扩展性强等特点.通过平台,仿真建模人员可以将主要精力集中于仿真系统的分析建模和逻辑描述方面,能大大减少建模时间,提高工作效率.     

基于面向对象的ABS仿真平台的研究与实现

汽车防抱死制动系统 (Anti-lock Breaking System 或Anti-skid Breaking System,ABS)的仿真可以为开发汽车ABS产品提供理论依据,缩短车型匹配的时间.但由于开发过程中特定车型的ABS系统的仿真模型建立的困难,开发人员往往要在仿真环节耗费大量时间和精力.基于此,在使用C/C 开发汽车ABS仿真平台的过程中,运用面向对象技术对车轮运动系统、车辆运动系统、电磁阀及制动系统等搭建了仿真模型并进行了仿真.实现了图形化建模和各个模块对象的可替换功能,能够快速进行特定ABS模型的仿真.运用此平台简化了汽车ABS开发中的软硬件仿真过程,有效的提高了开发效率.     

光学分子影像仿真平台MOSE的设计与实现

随着光学分子影像研究的不断深入及相关实验的不断改进,越来越多的研究人员迫切需要一种仿真平台来辅助研究光传输过程。介绍了一种集成多种光学分子成像模态前向仿真的软件平台MOSE(Molecular Optical Simulation Environment)。该平台以光学分子成像实验为基础,实现了光在混沌介质及自由空间中的传输仿真算法,并在统一的光学分子成像仿真框架上整合了图形显示与数据分析等功能。给出了整个平台的结构设计、仿真算法、图形显示及其他设计细节,并给出了应用示例来展示MDSE的仿真功能。实验结果表明,相关研究人员通过该平台可快速实现光学成像研究中的实验仿真及数据分析,提高研究效率并降低研究成本。     

轨道交通调度算法仿真平台的设计

该文着重从系统的角度介绍了轨道交通调度算法实物仿真平台的设计。整个仿真系统被划分为算法层、通信层和执行层三个功能层次，各层次由相关软硬件设备组建，通过标准接口连接，构成了一个具有很强伸缩性的系统，能较真实地模拟实际轨道交通环境。该仿真平台在实用中工作稳定、操作简便，提高了所研制交通调度算法的可信度。     

Train scheduling and circulation planning in urban rail transit lines

This paper proposes a two-stage optimization approach to optimize the train schedule and circulation plan with consideration of passenger demand for an urban rail transit line. A train scheduling model is based on the operation of train services, which results a mixed integer nonlinear programming problem. Moreover, a train circulation model is formulated to adjust the departure and arrival times obtained by the train scheduling model to reduce the number of trains required, which results in a mixed integer linear programming problem. The case study based on the Beijing Yizhuang line illustrates the effectiveness of the proposed model and solution approach.     

城市轨道交通车站序列瓶颈系统优化分析

针对城市轨道交通车站进站设施瓶颈疏解缺乏系统的定量分析、成本模糊的问题,提出车站瓶颈定量分析模型,并在此基础上提出一种新优化策略。首先,建立乘客进站流程图,基于串联和并联混合的排队网络构建系统优化模型;其次,在现有优化策略基础上提出一种新的控制优化策略——变更设施序列,即交换安检设备和自动检票闸机的物理顺序;最后选取上海莘庄地铁站并根据两种优化策略给出具体优化方案,进行仿真实验。3种优化方案均有效减少了乘客排队时间,但总成本差异很大。到达率一定时,与无优化方案相比,优化方案1增加1台安检设备,减少了92.5%的等待时间,总成本增加了3.2%;优化方案2交换安检设备和闸机顺序,减少了80.3%的等待时间,总成本下降了50.4%;而优化方案3即方案1和2的叠加,几乎完全消除了乘客排队等待时间,但总成本却增加29.6%。结果分析表明,该模型能够很好地模拟瓶颈疏解成本,新策略在降低总成本上明显优于传统策略。     

城市轨道交通客流需求分析模型及计算机仿真

针对传统“四阶段法”交通需求分析集聚特征显著、系统环境适应性差等问题以及城市交通系统很难进行实体仿真的缺陷,提出了一种基于城市综合公交统筹和TransCAD仿真的城市轨道交通客流分析模型。该模型基于“四阶段法”基本步骤,在第一阶段中,考虑了不同人口类别的出行强度和空间分布特征,给出了一种基于人口分类和出行目的的发生吸引模型;在交通分布中,引入K-因子和综合行程费用修正重力分布模型;在交通方式划分和分配中,结合合理系统结构边界和出行时间价值,对城市轨道交通客流分配进行精细配流。实验表明：通过对城市人口进行分类,考虑城市交通系统结构和各交通方式的出行广义费用可大大提高客流分析的精度和鲁棒性。     

城轨列车自动驾驶广义预测控制器的算法研究

近年来,轨道交通发展非常迅速,其中ATO设备负责列车的牵引和制动,这直接影响城轨运行的安全和效率。已有的城轨ATO控制方法由于控制算法过于复杂,或者需要迭代求解且计算时间不确定等,因而仅具有理论意义,难以在工程上实现。广义预测控制算法就是一种简单高效、易于工程实现的控制算法,但是其设计之初并没有考虑ATO控制的特殊需求。通过改进广义预测控制算法,在优化目标中增加了超调抑制项,重新推导预测输入表达式,并增加输入饱和约束,设计了采用二次曲线的平滑的牵引和制动目标曲线,从而保障乘客乘车的安全性和舒适性。通过仿真,证明算法的易用性、安全性和有效性。     

城轨交通应急处置过程事件驱动仿真模型研究

从网络层面出发,将列车运行过程仿真与客流出行过程仿真结合在一起,研究城市轨道交通正常运营及故障应急处置过程的微观仿真问题。通过分析仿真系统的类结构、事件驱动模型的建立和仿真算法的总体流程等内容,设计开发了应急处置微观仿真系统,并以列车故障救援为例,对其处置过程的影响和效率进行了对比评价。采用微观仿真技术,可将完整的网络客运过程再现,实现精细化统计列车运行和乘客出行相关的时间和效率指标,为轨道交通突发事件应急处置方案的分析、决策和评价奠定坚实的基础。     

基于CBTC的城市轨道交通列车能耗算法及仿真

以西南交通大学的CBTC仿真与性能分析系统为平台详细研究了列车运行的能耗算法,针对不同的线路和不同类型的列车,通过仿真均能得到列车行驶过程中的速度状态和列车牵引能耗以及再生制动能的关系。本文的研究为今后利用此平台,以节能为目标进行系统性能优化奠定了基础。     

探究轨道交通网络信息系统网络规划简

结合城市轨道交通线网规划目标、原则及内容,剖析了城市轨道交通网络信息系统网络规划的需求分析、要点及安全设计原则。为优化整体资源配置,构建节约、高效、先进的轨道交通网络,轨道交通公安部门合理配置人力、提高效率、节省开支提供理论支持。     

Soft computing methods applied to train station parking in urban rail transit

This paper presents three models - a linear model, a generalized regression neural network (GRNN) and an adaptive network based fuzzy inference system (ANFIS) - to estimate the train station parking (TSP) error in urban rail transit. We also develop some statistical indices to evaluate the reliability of controlling parking errors in a certain range. By comparing modeling errors, the subtractive clustering method other than grid partition method is chosen to generate an initial fuzzy system for ANFIS. Then, the collected TSP data from two railway stations are employed to identify the parameters of the proposed three models. The three models can make the average parking errors under an acceptable error, and tuning the parameters of the models is effective in dynamically reducing parking errors. Experiments in two stations indicate that, among the three models, (1) the linear model ranks the third in training and the second in testing, nevertheless, it can meet the required reliability for two stations, (2) the GRNN based model achieves the best performance in training, but the poorest one in testing due to overfitting, resulting in failing to meet the required reliability for the two stations, (3) the ANFIS based model obtains better performance than model 1 both in training and testing. After analyzing parking error characteristics and developing a parking strategy, finally, we confirm the effectiveness of the proposed ANFIS model in the real-world application.     

智能控制在地铁通风空调系统中的应用

通风空调系统作为地铁中的重要设备系统之一,担负着对地下空间的空气温度、湿度、空气流速和空气品质进行控制的任务,而其能耗约为地下线能耗的30%以上,仅次于车辆牵引用电能耗,节能潜力相对较大。介绍了通风空调系统的运行模式和能耗测量方法,在分析能耗数据及能耗的基础上,提出了空调系统智能控制模块在环境综合监控系统(BAS)中的实现方案。     

基于弹性客流的城市轨道交通组合停站方案优化

为了解决城市轨道交通运输组织中的列车停站问题,考虑列车停站与客流换乘选择之间的主从博弈关系,建立了城市轨道交通组合型停站方案的0-1双层规划数学模型。上层停站模型以运营收益最大化为目标,以车站停站下限为约束;下层乘客路径选择以总旅行耗费时间最少为目标,乘车径路连续性和可行性为约束。根据双层规划模型特点分别对决策变量、目标函数和约束条件整合处理并通过优化软件求解。通过算例分析了参数的敏感度,并证明了模型的可行性和有效性。实例应用证明了组合停站更适用于特殊空间分布的客流。