第一章軌道交通運(yùn)行仿真理論基礎(chǔ)

第一章軌道交通運(yùn)行仿真理論基礎(chǔ)第一章軌道交通運(yùn)行仿真理論基礎(chǔ)學(xué)習(xí)目標(biāo)：了解計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)了解計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在交通中的應(yīng)用了解軌道交通中的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀了解連續(xù)系統(tǒng)仿真的概念和特點(diǎn)了解離散系統(tǒng)仿真的概念和特點(diǎn)1.1計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)的成果建立被仿真系統(tǒng)的模型，并在某些實(shí)驗(yàn)條件下對(duì)模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)的一門綜合性技術(shù)。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域01航空航天02國(guó)防軍工03交通領(lǐng)域04電力、石化等領(lǐng)域，現(xiàn)代高科技裝備的研制等1.1計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)1.1計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)通用性、易用性安全性、科學(xué)性重復(fù)性、經(jīng)濟(jì)性精確、節(jié)省時(shí)間。可控性、動(dòng)態(tài)顯示（2D/3D演示）1.2計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在軌道交通中的應(yīng)用交通仿真是復(fù)現(xiàn)軌道交通流時(shí)間空間變化的技術(shù)，是反應(yīng)復(fù)雜軌道交通現(xiàn)象的交通分析技術(shù)和方法。再現(xiàn)交通流時(shí)空變化的模擬技術(shù)，利用計(jì)算機(jī)對(duì)軌道交通系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能、行為變化以及列車運(yùn)行過程進(jìn)行模擬。分析軌道交通系統(tǒng)在各種設(shè)定條件下的可能行為，是尋求現(xiàn)實(shí)交通問題最優(yōu)解的一種手段，也是評(píng)價(jià)運(yùn)輸設(shè)施各類運(yùn)用和方案效果的有效手段。1.2計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在軌道交通中的應(yīng)用軌道交通仿真應(yīng)用范圍軌道交通規(guī)劃軌道交通線路設(shè)計(jì)軌道交通控制和運(yùn)營(yíng)管理研究、開發(fā)與改善交通仿真的功能事前評(píng)估、現(xiàn)狀評(píng)估交通安全分析1.3連續(xù)系統(tǒng)仿真連續(xù)系統(tǒng)的狀態(tài)隨時(shí)間連續(xù)變化連續(xù)系統(tǒng)仿真的結(jié)果為系統(tǒng)狀態(tài)變量隨時(shí)間變化的歷程。連續(xù)系統(tǒng)仿真的目的是得到狀態(tài)變量的動(dòng)態(tài)變化過程，并由此分析系統(tǒng)的性能。連續(xù)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)模型一般用微分方程、狀態(tài)方程和傳遞函數(shù)描述。連續(xù)系統(tǒng)仿真的中心問題是選擇一個(gè)與系統(tǒng)等價(jià)的離散模型軌道交通系統(tǒng)中，列車的運(yùn)動(dòng)屬于連續(xù)系統(tǒng)仿真，以牽引計(jì)算理論為基礎(chǔ)，分析列車運(yùn)動(dòng)過程受到的牽引力和各種阻力，利用經(jīng)典的力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)理論建立列車的運(yùn)動(dòng)微分方程，選取合適的計(jì)算方法對(duì)運(yùn)動(dòng)方程進(jìn)行求解。1.4離散系統(tǒng)仿真離散系統(tǒng)的狀態(tài)只在離散時(shí)間點(diǎn)上發(fā)生變化，而且這些離散的時(shí)間點(diǎn)一般隨機(jī)的，不能利用數(shù)學(xué)公式表達(dá)系統(tǒng)模型離散系統(tǒng)的模型通常用流程圖或網(wǎng)絡(luò)圖來描述。離散系統(tǒng)仿真中有兩類事件：一是時(shí)間事件：在某些特定時(shí)間點(diǎn)上發(fā)生的事件二是狀態(tài)事件：系統(tǒng)達(dá)到某一條件時(shí)發(fā)生。軌道交通系統(tǒng)中：信號(hào)設(shè)備離散布置計(jì)算、信號(hào)狀態(tài)顯示都是離散事件。組合仿真組合仿真模型的因變量可以連續(xù)或離散變化，時(shí)間變量也可以連續(xù)或者離散變化。組合仿真中連續(xù)變量與離散變量之間相互作用例如：當(dāng)某一值達(dá)到某一預(yù)設(shè)值時(shí)，某些過程關(guān)閉組合仿真模型可以對(duì)軌道交通系統(tǒng)進(jìn)行刻畫，通過實(shí)體、實(shí)體關(guān)聯(lián)屬性、系統(tǒng)狀態(tài)變量來實(shí)現(xiàn)。思考題1.請(qǐng)敘述計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的概念。2.何謂連續(xù)系統(tǒng)