CBTC区域控制系统中列车管理的建模与分析的开题报告.docx

CBTC区域控制系统中列车管理的建模与分析的开题报告一、选题背景及意义城市轨道交通系统是现代城市公共交通的重要组成部分之一，其运营安全与效率一直是广大城市管理者和公众关注的核心问题。为提高地铁列车的整体运行效率，减少车辆间的间隔时间，从而达到增加系统运输能力、节省能源、提升交通运行效率和安全性的目的，控制列车运行是十分必要的。目前，列车控制的主要方式为人工操作，在一定程度上存在一定的人为操作误差和安全隐患，限制了城市轨道交通系统的发展。随着计算机技术的快速发展，已经出现了全自动列车控制系统（ATC）和列车控制信号自动保护系统（CBTC）。CBTC（Communication Based Train Control）技术是利用无线通信技术、计算机技术和信号技术进行的现代化车间控制技术。它对城市地铁的运行速度、运输能力、安全性等方面均有较大优势，是现代城市轨道交通技术的趋势之一。CBTC系统的区域控制系统是其中的核心子系统之一，负责列车运行路径的规划、控制和管理。如何建立系统的可靠性模型，并通过仿真分析来验证系统的建模是否合理以及控制策略是否可行，是重要的研究方向和热门话题。本文将研究CBTC区域控制系统中列车管理的建模与分析，旨在通过对列车运行路径的建模和仿真分析来验证系统的可靠性和控制策略的可行性，为CBTC技术的实际应用提供理论支持。二、研究内容和方法1.研究内容本文主要研究以下问题：（1）CBTC技术及其在城市轨道交通中的应用。（2）CBTC区域控制系统的基本结构和功能。（3）基于有向无环图（DAG）的列车路径规划和调度算法。（4）CBTC区域控制系统中列车管理的建模方法和过程。（5）CBTC区域控制系统中列车运行的仿真模型。（6）通过仿真分析验证系统的可靠性和控制策略的可行性。2.研究方法（1）文献综述法：通过查阅文献，了解CBTC技术、区域控制系统及列车管理的研究进展，为后续研究提供理论基础。（2）模型建立法：通过对CBTC区域控制系统中列车管理的相关行为进行描述，对系统的运行过程进行建模，包括列车的运行路径规划、调度和控制等过程。（3）仿真分析法：通过使用仿真工具对提出的模型进行仿真分析，验证系统的可靠性和控制策略的可行性，并分析系统性能变化的原因，为CBTC技术的实际应用提供参考。三、预期结果本文重点研究CBTC区域控制系统中列车管理的建模与分析，预期结果有如下几个方面：（1）建立CBTC区域控制系统中列车管理的模型，包括列车路径规划、调度和控制等方面的行为描述、分析和建模。（2）提出列车管理的仿真模型，包括列车调度、运行路径规划、列车间的安全距离控制等方面，以验证系统的可靠性和控制策略的可行性。（3）通过对仿真结果进行分析，深入探究模型中存在问题，并提出问题解决的方法和方案。（4）对CBTC技术在城市轨道交通系统中的应用进行探讨，为实际应用提供理论支持和实践指导。四、计划进度本文的研究计划如下：第一阶段：文献综述和问题研究（2周）主要任务是：查阅文献，了解CBTC技术、区域控制系统及列车管理的研究现状；研究CBTC区域控制系统中列车运行的过程，明确需要建模的问题和需要解决的问题。第二阶段：建立列车管理的模型（2周）主要任务是：在第一阶段的基础上，针对CBTC区域控制系统中列车管理的问题进行建模，明确模型中需要考虑的因素和需要描述的行为，并建立相关的状态转移模型。第三阶段：设计列车管理的仿真模型（3周）主要任务是：在第二阶段的基础上，通过仿真工具搭建CBTC区域控制系统中列车管理的仿真模型，包括列车运行路径规划、调度和控制等方面。第四阶段：模型仿真与分析（2周）主要任务是：在第三阶段的基础上，进行模型仿真与分析，验证系统的可靠性和控制策略的可行性，并对仿真结果进行分析，挖掘数据背后的原因。第五阶段：总结与论文撰写（3周）主要任务是：总结研究成果和结论，撰写毕业论文和开题报告。五、参考文献1 王平，吕志勇，许庭飞.城市轨道交通列车控制技术研究综述J.自动化与仪表，2017，38(8)：1-6.2 Zhang Y，Zhao ZS，Wang CZ， et al.Train path searching algorithm of CBTC train control system based on graph modelJ.IOP Conference Series:Earth and Environmental Science，2018，189(1)。3 Guan X，Chen F L，Jing Y.Fuzzy control algorithm for train movement of CBTC systemJ.Journal of Computational Information Systems，2013，9(13):5159-5166。4 Abdelkader H，Nabil D，Mohamed D.Optimization of trains headways in metro lines using a new multi-objective evolutionary algorithmJ.Sustainable Cities and Society，2016，26:332-344。5 Chen G X，Lv Q Q，Kong F R， et al.Research on safety control technology of CBTC train control system in urban rail transitJ.IOP Conference Series:Materials Science and Engineering，2019，440(1)：012058。