探析具有空间属性的混杂系统建模及仿真的研究

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1、北方交通大学博士学位论文具有空间属性的混杂系统建模及仿真的研究姓名：王英杰申请学位级别：博士专业：交通信息工程及控制指导教师：贾利民;魏学业2002.6.1j!生尘丝苎兰竺l型!堡墅—————————————————一摘要、＼我国铁路目前所处的发展阶段和面临的客观环境是既要高速度，又要高密度：慨要重载，又要客货混跑，这种复杂的技术组成和运输产品结构，需要智能化的运输管理技术作为支撑。在今后一段时期内，中国铁路智能运输系统的建设和发展思路是以提高运输效率和改善运输服务为目的，这就必须从系统的观点出发，用科学的手段，找出制约铁路运能、运量矛盾的主要原因。因此，有必要对铁路交通系统的

2、建模理论和方法进行研究，找到一个能科学表达铁路交通系统特点的建模方法，以便能对铁路运输系统进行科学的建模分析，发现矛盾产生的原因和解决办法。从系统研究观点来看，铁路运输系统是一个混杂系统：从宏观上看，铁路运输系统的状态变化是离散的，微观上表现为连续变量动态系统，雕E，铁路交通系统是～个典型的混杂系统，必须用混杂系统方法进行建模分析。)本文。￡耍研究工作如卜：／1．分析了铁路运输系统的特点，指出铁路运输系统属于混杂系统，必须用混杂系统方法进行建模分析。与其它混杂系统不同，铁路运输系统具有明确的空间属性。然而，现有混杂系统建模方法只是从时间层次上分析系统的状态演变，没有考虑空间因素

3、对系统状态变化的影响。2．在理论上首次提出具有空间属性的混杂系统建模概念，突破原有混杂系统建模理论和方法仅仅基于时间逻辑的局限性，在混杂系统建模时即考虑时间因素，也考虑空间因素，为更为科学地描述具有空间特性的混杂系统的时空演化过程提供一个全新的方法和途径。3．在对铁路交通系统特点和细胞自动机理论研究基础上，继承细胞自动机的时空计算特性，结合面向对象方法和智能技术，创造性地提出了实体自动机(EntityAutomata)模型。实体自动机(EA)模型可对包含移动实体的系统进行描述，克服了细胞自动机模型的同质性、齐性的约束，同时采用智能方法描述实体转换规则，增强了对非结构化、不精确的

4、、非定量性的规则的描述能力。在保持细胞自动机时空计算特性的基础上，EA模型对结构复杂、演化规则复杂的系统的适应能力大大提高了。4．．酋次将实体自动机(EA)模型应用到铁路运输系统这一特殊的混杂系统建模上，科学地描述这一特殊的具有明确空问属性的混杂系统的时间、空间的相互作用、相互影响的特性，用实体自动机模型对这一系统的时空动态变化过程进行了描述。北山交通人学博l‘学位论文5．研究了铁路运输系统仿真常用的方法，指出这些方法只是从时间逻辑考虑系统内实体的相互作用，而没有考虑铁路运输系统的空间连动性，首次提出铁路运输系统时空仿真概念，并用具有时空计算特征和智能表达功能的实体自动机模型进

5、行仿真系统的建模。6．研究了铁路运营智能叫空仿真系统的实现方法，以广深线为背景，应用实体自动机时空仿真模型，借助G2专家系统骨架软件，构建了广深铁路运营智能时空仿真平台，并进行广深铁路运营仿真实验。仿真软件可以很好地模拟广深线实际运营情况，并可对不同7于车组织策略进行仿真实验。关键词：混杂系统，铁路智能运输系统，实体自动机，刚‘空模型，时空仿真，智能建模智能仿真。北，J变通人学博I+学位论文AbstractAstheoperationmodeofChinarailwayisverycomplicated，itisimportanttointroducetheintelligen

6、ttransportationmanagementtechnologyintochinarailway．Atthepresent，theaimofbuildingChinaRailwayIntelligentTransportationSystemistoimprovebothtransportationefficiencyandservicequality．InordertofindChinarailway’sconf／letbetweentransportationcapacityandtra衢cvolume．asystemicanalysismethodforanalyz

7、ingrailwaytransportationsystemmustbedeveloped．Themodelingtheoriesandsimulationmethodsforrailwaytransportationsystemarestudiedinthispaper,Thechiefresearchworksareasfollowing：●Therailwaytransportationsystem’scharacteristicsareanalyzedinthispaperandth