高速铁路列车群运行仿真系统的研究

论文摘要

随着郑西、武广等客运专线的开通运营,我国铁路进入一个新的发展时期。与此同时,就有必要对高速铁路的线路通过能力、控制效果和性能、经济效益和社会效益等进行大量的检测和论证,以免盲目投资。如果在实际线路上进行列车运行实验,无论从时间和经济方面,都是一个巨大的浪费,而且安全性也没有保证。因此,通过实验以全面研究高速铁路列车群即多列车追踪运行过程中的特性不具现实可行性。然而,计算机仿真技术的发展为我们解决上述难题提供了行之有效的手段。根据目前列车运行仿真的研究成果可知,计算机仿真技术为高速铁路列车群运行及控制技术和运输组织理论与方法的研究提供了实验平台。同时,对于系统化地研究我国全路路网列车的运行仿真技术和列车运行控制优化理论也均有重要的理论意义和实际价值。本文在借鉴国内外先进经验和继承前人工作的基础上,对高速铁路列车群运行仿真系统进行了详细研究。首先,介绍了本高速列车运行仿真系统的研究背景、目的、研究现状以及实际意义,讨论了高速铁路列车运行仿真的动力学计算模型、电算模型以及追踪间隔模型等系统模型；其次,分别针对列车在区间和车站的运行仿真模型进行了研究,建立了单列车运行模型,并结合高速铁路列车群之间的制约关系和列车运行控制策略,进一步得到多列车追踪运行仿真模型；然后,对系统功能、数据以及性能等方面的需求进行了分析,在此基础上完成了系统的总体设计和关键子模块的详细设计,并最终在Windows XP平台下,以Visual C++6.0中文企业版作为开发工具和编程环境,利用开放数据库互连（ODBC）技术和SQL Server2003数据库管理系统,实现了部分子系统的功能。最后,通过对仿真结果的分析与系统评估,表明系统运行稳定,测试结果基本能够得到理论上的验证。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景、目的与意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外情况
• 1.2.2 国内情况
• 1.3 主要研究内容与结构安排
• 第2章 列车运行仿真系统计算模型的研究
• 2.1 列车运行仿真动力学模型
• 2.1.1 牵引力计算模型
• 2.1.2 运行阻力计算模型
• 2.1.3 制动力计算模型
• 2.1.4 合力与运动学方程分析
• 2.2 列车运行仿真电算模型
• 2.2.1 单质点列车模型
• 2.2.2 多质点列车模型
• 2.2.3 基于单质点的优化模型
• 2.3 列车运行追踪间隔模型
• 2.3.1 基于区间的列车追踪间隔时间模型
• 2.3.2 基于车站的列车追踪间隔时间模型
• 2.3.3 基于控制模式曲线的间隔时间的模拟计算
• 2.3.4 列车追踪间隔时间的影响因素
• 第3章 高速铁路列车运行仿真模型分析
• 3.1 列车运行与控制过程分析
• 3.1.1 列车运行控制模型
• 3.1.2 列车运行控制基本过程
• 3.2 基于车站的列车运行仿真研究
• 3.2.1 进路生成方式
• 3.2.2 进路占用状态判断模型
• 3.2.3 敌对进路生成与动态判定算法
• 3.2.4 人工解锁进路
• 3.3 基于区间的列车运行仿真研究
• 3.3.1 闭塞分区的划分原则
• 3.3.2 闭塞分区与信号显示的关联模型
• 3.3.3 列车临时限速
• 3.4 多列车追踪运行仿真分析
• 3.4.1 越行避让策略
• 3.4.2 基于车站的多列车运行仿真分析
• 3.4.3 基于区间的多列车运行仿真分析
• 第4章 系统分析与设计
• 4.1 系统分析
• 4.1.1 系统目标分析
• 4.1.2 系统功能需求分析
• 4.1.3 系统数据需求分析
• 4.1.4 系统性能需求分析
• 4.2 系统总体设计
• 4.3 系统划分与关键模块的设计
• 4.3.1 基础数据输入与管理子系统
• 4.3.2 列车运行仿真子系统
• 4.3.3 仿真结果输出子系统
• 4.4 数据库设计
• 4.4.1 系统数据来源分析
• 4.4.2 系统数据结构设计
• 4.4.3 数据错误检查设计
• 4.5 界面与接口设计
• 4.5.1 界面设计
• 4.5.2 输入输出接口设计
• 第5章 系统实现与实施
• 5.1 系统开发平台与运行环境
• 5.2 系统实现
• 5.3 仿真实施流程分析
• 5.4 仿真结果分析
• 5.4.1 基于车站的列车运行仿真结果分析
• 5.4.2 基于区间的列车运行仿真结果分析
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表论文