摘要：我國對鐵路運輸進(jìn)行電子模擬的初期研究，主要是將其應(yīng)用在鐵路編組站及列車運行過程計算，為了能夠讓經(jīng)營管理者更好地理解系統(tǒng)成本和運輸?shù)哪芰?，基于電子模擬系統(tǒng)下的鐵路運輸研能夠提供這樣一種工具。本文對鐵路運輸模擬進(jìn)行了結(jié)構(gòu)分類，研究了我國鐵路運輸系統(tǒng)模擬的開發(fā)要點，在此基礎(chǔ)上，分析探討了基于電子模擬系統(tǒng)下的鐵路運輸?shù)年P(guān)鍵技術(shù)及其日后的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：電子模擬系統(tǒng)，鐵路運輸，發(fā)展趨勢

中圖分類號：U29 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-7712（2012）20-0006-01

一、鐵路運輸模擬的結(jié)構(gòu)及分類

（一）按模塊分類

主要包括線路與網(wǎng)絡(luò)描述模塊，是最基本的層次；線路與連接設(shè)備的物理布局所決定的列車屬性模塊；各類交通控制信號系統(tǒng)下的列車運行環(huán)境模塊；列車運行與設(shè)備運用計劃模塊，該種模擬運輸模塊能夠提供各列車運行的時刻表、偏好路徑以及乘務(wù)組周轉(zhuǎn)表定義；鐵路運輸模擬結(jié)果分析模型，分析、顯示和輸出模擬結(jié)果。

（二）按應(yīng)用領(lǐng)域分類

主要包括戰(zhàn)略決策模擬模型，主要研究在保證基本的安全性能條件下，鐵路服務(wù)的最有效利用資產(chǎn)利用以及費用控制策略；機(jī)車模型、車輛模型及線路維護(hù)模型等的基于資源的模擬；集中在獲得量化的線路的列車運營模擬；研究不同條件下軌道網(wǎng)絡(luò)的運營行為的干線與樞紐能力模擬；包括各種型號的火車的路徑選擇以及費用優(yōu)化策略研究等的服務(wù)模擬；尋找最佳抗干擾途徑的鐵路交叉口及干擾模擬；最低效益與風(fēng)險分析模擬。

（三）常用的模擬模型

主要包括線路搜索模型；優(yōu)化模型，該模型可以是事件驅(qū)動的，但也可以不是，依靠復(fù)雜的數(shù)學(xué)算法來使運行行為最佳化；計算機(jī)輔助調(diào)度模型，在該種模型下，需要用戶事先對列車運行線路和調(diào)度決策進(jìn)行描述，在列車的運營與控制系統(tǒng)中，如果有非預(yù)期的干擾情況發(fā)生，列車調(diào)度員應(yīng)可能地將干擾影響減少到最低；基于事件的模擬模型，該模型最早的模擬模型之一，它們在處理列車運行時間的微觀模擬問題時差異很大；在當(dāng)今的科技應(yīng)用下，模擬軟件包的應(yīng)用已經(jīng)非常具備實用性和科學(xué)性。

二、基于電子模擬系統(tǒng)下的鐵路運輸研究的技術(shù)關(guān)鍵及發(fā)展趨勢

（一）模擬過程設(shè)計的技術(shù)關(guān)鍵

定義模擬研究的目標(biāo)是模擬過程設(shè)計的關(guān)鍵所在，在模擬過程中所需要的數(shù)據(jù)是必須準(zhǔn)確并且完備的，在提供充分可靠的數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，才能夠更好地進(jìn)行鐵路運輸?shù)哪M實驗。如果情況需要并且實際可行，則可以選用列車真實情況的運營數(shù)據(jù)來作為案例的參考數(shù)據(jù)和依據(jù)。

（二）模擬方法的技術(shù)關(guān)鍵

鐵路運輸系統(tǒng)的核心是交通控制，如果能夠采用正確適當(dāng)?shù)慕煌刂品椒ǎ敲丛诤艽蟪潭壬暇湍軌蛟黾予F路運輸電子模擬的成功概率，足以見得交通控制在其中的重要性。在進(jìn)行交通控制的過程中，為了盡量地減少延誤，則必須妥善處理列車之間的接續(xù)，從而制訂科學(xué)合理的列車的周轉(zhuǎn)和調(diào)配計劃。為了在資源得到最為合理以及最優(yōu)的利用的基礎(chǔ)上，使得列車系統(tǒng)得到運行，可以在交通規(guī)劃中采用一些合適的模型。在實際情況中，長期的鐵路規(guī)劃與短期的交通控制有一些相通之處，所以自然可以利用這些方法，然而要將規(guī)劃中的控制方法利用在交通控制中有一個難點之處，主要是用來計算的時間資源比較有限，規(guī)劃中所采用的一些算法是需要很多時間。然而在交通控制中往往需要給出及時的答案，不允許用太長的時間去計算，因此，這些方法并不能夠替代原先的算法，只是為了減少原先算法的求解范圍，方便計算過程。

（三）模擬技術(shù)的發(fā)展趨勢

模糊集理論，鐵路運輸系統(tǒng)中確實存在許多不確定的因素，模糊集理論則是處理這些不確定性的較好的方法。隨著模擬技術(shù)的發(fā)展，除了模糊集理論，智能體技術(shù)得到了較為廣泛的應(yīng)用，近些年來，該模擬技術(shù)是在鐵路系統(tǒng)模擬領(lǐng)域應(yīng)用得較多的一種技術(shù)，它是以分布式系統(tǒng)和目標(biāo)技術(shù)為基礎(chǔ)的，在該種技術(shù)的作用下，布式系統(tǒng)的資源可以共享，而且在智能控制下有很強(qiáng)的自動性。在多智能體系統(tǒng)中，子系統(tǒng)之間由活動本身來自行協(xié)調(diào)，面向智能體的技術(shù)在微觀模擬領(lǐng)域起源于多目標(biāo)技術(shù)，可以較大幅度地改善既有技術(shù)。復(fù)雜的數(shù)據(jù)目標(biāo)間的界面被極小化，內(nèi)部數(shù)據(jù)只能通過定義好的界面來接近，一個智能體包括了一個數(shù)據(jù)集以及通訊的方法，多智能體技術(shù)擴(kuò)展到目標(biāo)定位思想。

在采用多智能體系進(jìn)行模擬研究時，如果拿來參考的數(shù)據(jù)不同，職能體系之間的運行和計算則會發(fā)生沖突，一旦這些體系發(fā)生了沖突，那么需要各個職能體系之間相互協(xié)調(diào)相互談判，得出最好的解決方案。多智能體系統(tǒng)的主要思想是對復(fù)雜問題，通過將分解為自動問題得出近似解，在局部問題解決的基礎(chǔ)上，將通訊環(huán)境集成，在鐵路運輸中，多智能體系統(tǒng)的應(yīng)用案例是列車的編組與摘掛系統(tǒng)。

鐵路運輸調(diào)度系統(tǒng)是一個典型的多智能體系統(tǒng)，列車的日常運輸組織工作主要是由站段、分局、路局三級來負(fù)責(zé)，一旦出現(xiàn)沖突，需要通過上級來進(jìn)行協(xié)調(diào)，整個過程主要是基于經(jīng)驗的，協(xié)調(diào)的水平與調(diào)度員的性格和相互關(guān)系有很大的關(guān)系。我國鐵路正在探討網(wǎng)運分離改革，網(wǎng)運分離將會導(dǎo)致調(diào)度結(jié)構(gòu)發(fā)生重大變化，智能體結(jié)構(gòu)在該種情況下更適合采用實施調(diào)度系統(tǒng)。

三、我國鐵路運輸系統(tǒng)模擬開發(fā)的要點

多數(shù)發(fā)展中國家的模擬的基礎(chǔ)交通數(shù)據(jù)統(tǒng)計不完備，我國在數(shù)據(jù)統(tǒng)計方面也存在很多的不足之處，在鐵路建設(shè)的不斷發(fā)展下，已經(jīng)大致建立了鐵路運輸基礎(chǔ)數(shù)據(jù)系統(tǒng)收集的框架，如何充分利用這些系統(tǒng)來積累所需要的數(shù)據(jù)，是未來進(jìn)一步的研究重點。在開發(fā)有效的研究型模擬系統(tǒng)之前，要高度重視建模技術(shù)的研究。經(jīng)過各項研究表明，對應(yīng)用型軟件系統(tǒng)來說，編程實現(xiàn)問題在多數(shù)情況下不足以成為系統(tǒng)發(fā)展的難題，當(dāng)前我國基于電子模擬系統(tǒng)下的鐵路模擬系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)，主要是關(guān)于系統(tǒng)設(shè)計與系統(tǒng)建模算法的研究。

除了基礎(chǔ)交通數(shù)據(jù)的統(tǒng)計資料的完善，還應(yīng)該注意模擬系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展，一個好的模擬系統(tǒng)需要長期不懈的努力才能初步完成，同時還需要更長時間的運行維護(hù)才能走向成熟和商業(yè)化，做到真正服務(wù)于鐵路運輸。為實現(xiàn)這一點，極為必要發(fā)展一個持續(xù)穩(wěn)定的專家及研發(fā)隊伍，不斷加強(qiáng)測試及軟件文檔工作，軟件測試是軟件發(fā)展中不可忽視的一個環(huán)節(jié)，而文檔則是軟件維護(hù)和系統(tǒng)發(fā)展的必備文件，應(yīng)該引起足夠的重視。注重軟件系統(tǒng)技術(shù)含量的積累，軟件投產(chǎn)后，其間包含大量的數(shù)據(jù)與案例積累，模擬軟件的發(fā)展包括功能擴(kuò)充和案例與數(shù)據(jù)的積累兩部分，在積累前人的經(jīng)驗和數(shù)據(jù)的同時，還要努力研發(fā)和創(chuàng)新。

四、結(jié)語

基于電子模擬系統(tǒng)下的鐵路運輸研究對于我國的鐵路發(fā)展是非常重要的，在科學(xué)技術(shù)的日新月異的發(fā)展下，要不斷探究鐵路系統(tǒng)模擬研究，力爭使我國的鐵路事業(yè)更上一步臺階。

參考文獻(xiàn)：

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