CN104678779A - 有轨电车运营仿真系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种有轨电车运营仿真系统，包括：道口优先权计算模块，用于设定道口优先控制权；有轨电车运营方式选择模块，根据道口的状态以及有轨电车的运行状况设定或调整有轨电车的运营方式。本发明还公开了一种有轨电车运营仿真方法。本发明能适应存在与社会车辆的交叉道口的有轨电车运行环境，为实际线路运营提供准确可靠的参考数据。

Description

有轨电车运营仿真系统和方法

技术领域

本发明涉及一种城市轨道交通信号领域，特别是涉及一种有轨电车运营仿真系统，本发明还涉及一种有轨电车运营仿真方法。

背景技术

在城市有轨电车信号领域，列车的运营仿真是工程实践必要的支撑工具。它为列车运营计划的编制，行车调度指挥的优化等具有十分重要的意义。

目前国内的列车运营仿真技术均是基于现有传统的城市轨道交通定制的。即根据线路轨道条件及列车参数模拟列车在线路上的运行，从而计算出列车的站间旅行时间，平均旅行速度，运营间隔等性能指标作为编制运营计划的参考。

然而上述运营仿真技术最大的问题在于并未考虑线路轨道与社会交通的道口。在有轨电车运营过程中，由于其轨道难免与社会车辆道路有一个或多个交叉路口，而道口红绿灯又会对有轨电车的运营产生非常关键的影响，因此考虑道口优先控制的列车运营仿真技术的研究就显得颇为重要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种有轨电车运营仿真系统，能适应存在与社会车辆的交叉道口的有轨电车运行环境，为实际线路运营提供准确可靠的参考数据。为此，本发明还提供一种有轨电车运营仿真方法。

为解决上述技术问题，本发明提供的有轨电车运营仿真系统包括：

道口优先权计算模块，用于设定道口优先控制权，有轨电车根据所述道口优先控制权选择在道口停车等待或直接通行以及通过道口的延迟时间。

有轨电车运营方式选择模块，根据道口的状态以及有轨电车的运行状况设定或调整有轨电车的运营方式；所述运营方式包括：

当所述有轨电车在道口不停车直接通行时，所述有轨电车根据仿真系统的运行参考曲线运行，所述运行参考曲线在道口位置处由道口限速曲线决定，所述道口限速曲线通过道口限速计算得到。

当所述有轨电车在道口停车时，所述有轨电车除需要按照包括了所述道口限速曲线的所述运行参考曲线运行外，还需要在仿真系统的道口处增加一个运营停车点。

当所述有轨电车晚点时，所述有轨电车通过所述道口优先权计算模块提高所述道口优先控制权，使所述有轨电车通过下一道口的延迟时间减少；或者所述有轨电车提高运营等级，使所述有轨电车惰行时间减少。

当所述有轨电车早点时，所述有轨电车通过所述道口优先权计算模块降低所述道口优先控制权，使所述有轨电车通过下一道口的延迟时间增加；或者所述有轨电车降低运营等级，使所述有轨电车惰行时间增加。

进一步的改进是，所述道口优先权计算模块包括被动优先模式模块，所述被动优先模式模块预先设定所述有轨电车在线路上各个道口的道口优先控制权；各所述道口的道口优先控制权根据线路土建条件、有轨电车参数及道口历史车流数据计算。

所述有轨电车通过道口的延迟时间为有轨电车平均信号延迟时间和拥堵延迟时间的和，所述有轨电车平均信号延迟时间为所述有轨电车在道口限速条件下和在未限速时的平均速度条件下通过所述道口的平均时间差；所述拥堵延迟时间为社会车辆在有轨电车允许通行相位时占用道口所致的延迟时间。

进一步的改进是，所述道口优先权计算模块包括主动优先模式模块，所述主动优先模式模块接收到由所述有轨电车运行到离前方道口一定距离时发起通过道口的优先请求后再设定所述有轨电车的前方道口的道口优先控制权，所述主动优先模式模块通过对道口设备的设置来适应所述有轨电车的请求从而来控制道口优先控制权，对所述道口设备的设置包括延长、提前、增加或减少有轨电车相位。

所述主动优先模式模块包括无条件主动优先模式模块，当所述有轨电车发起通过道口优先请求后，所述无条件主动优先模式模块将所述道口设备设置为即刻开通有轨电车相位，所述有轨电车在前方道口不停车直接通行。

所述主动优先模式模块包括有条件主动优先模式模块，当所述有轨电车发起通过道口优先请求后，所述道口设备按照路口优先配时原则进行运算，在不影响交叉向的社会车辆交通为前提下为所述有轨电车减少通过前方道口的延迟时间，减少通过前方道口的延迟时间量由所述有轨电车发起通过道口优先请求的距离和前方道口类型决定。

进一步的改进是，前方道口类型包括：有轨主干道，平等交叉，对向主干道，通过类型为有轨对向主干道、平等交叉、有轨主干道的前方道口的延迟时间减少量依次减小。

进一步的改进是，所述道口优先权计算模块包括实时优先模式模块，所述实时优先模式模块综合考虑所述有轨电车的位置信息、运行状况和乘客人数以及交通网络上所述有轨电车外的所有的社会车辆流量，进行实时信息分析后，决定给出道口有轨电车允许通过信号的开放时机，在保证所述有轨电车准点的同时将对所述有轨电车和所述有轨电车外的社会车辆交通方式的人均出行时间降为最低。

进一步的改进是，当所述有轨电车的运行状况为晚点时，所述实时优先模式模块在预设值的基础上对所述有轨电车通过道口的延迟时间进行缩减，晚点时间越长缩减的延迟时间量越大。

当所述有轨电车的运行状况为正点时，所述有轨电车通过道口的延迟时间采用预设值且所述实时优先模式模块不改变所述有轨电车通过道口的延迟时间。

当所述有轨电车的运行状况为早点时，所述实时优先模式模块在预设值的基础上对所述有轨电车通过道口的延迟时间进行延长，早点时间越长延长的延迟时间量越大。

所述实时优先模式模块综合所述有轨电车的乘客人数以及所述有轨电车外的所有的社会车辆流量得到道路总乘车人数，所述有轨电车通过通过道口的延迟时间量与道路总乘客人数呈反函数关系。

进一步的改进是，有轨电车运营仿真系统还包括有轨电车牵引计算模块，提供了一套有轨电车自动调速的算法，通过向机车模型发送牵引和制动控制命令和牵引制动力以模拟有轨电车在设定的进路上行驶。

所述有轨电车牵引计算模块包括有轨电车建模分析模块，所述有轨电车建模分析模块分析有轨电车在运行过程中所受到的外力，外力包括牵引力，制动力和运行阻力，所述运行阻力包括基本阻力和附加阻力，所述附加阻力包括坡道附加阻力和弯道附加阻力。

进一步的改进是，有轨电车运营仿真系统还包括追踪间隔分析模块，用于分析追踪间隔，所述追踪间隔为沿着相同轨道、同一方向的连续有轨电车的前部相继通过同一点的时间间隔；所述追踪间隔分析模块包括区间追踪间隔模型，站台追踪间隔模型，道口追踪间隔模型，折返追踪间隔模型。

为解决上述技术问题，本发明提供的有轨电车运营仿真方法包括如下步骤：

通过道口优先权计算模块设定道口优先控制权，有轨电车根据所述道口优先控制权选择在道口停车等待或直接通行以及通过道口的延迟时间。

采用有轨电车运营方式选择模块并根据道口的状态以及有轨电车的运行状况设定或调整有轨电车的运营方式；所述运营方式包括：

当所述有轨电车在道口不停车直接通行时，所述有轨电车根据仿真系统的运行参考曲线运行，所述运行参考曲线在道口位置处由道口限速曲线决定，所述道口限速曲线通过道口限速计算得到。

当所述有轨电车在道口停车时，所述有轨电车除需要按照包括了所述道口限速曲线的所述运行参考曲线运行外，还需要在仿真系统的道口处增加一个停车点。

当所述有轨电车晚点时，所述有轨电车通过所述道口优先权计算模块提高所述道口优先控制权，使所述有轨电车通过下一道口的延迟时间减少；或者所述有轨电车提高运营等级，使所述有轨电车惰行时间减少。

当所述有轨电车早点时，所述有轨电车通过所述道口优先权计算模块降低所述道口优先控制权，使所述有轨电车通过下一道口的延迟时间增加；或者所述有轨电车降低运营等级，使所述有轨电车惰行时间增加。

本发明有轨电车运营仿真系统包括了道口优先权计算模块，能适应存在与社会车辆的交叉道口的有轨电车运行环境，为实际线路运营提供准确可靠的参考数据，具体表现为：

实现了对道口优先权的决策。

实现了根据实时优先模式计算道口优先权的方案，节约了有轨电车乘客及社会车流乘客的平均出行时间。

能实现不同的道口选择不同的运营方案，更接近于真实的行车环境。

实现了根据动态时刻表实时调整运营方案的仿真技术，使有轨电车的站间运行更加准点。

实现了对区间，道口区域，站台区域及折返的列车追踪间隔的计算。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是本发明实施例有轨电车运营仿真系统的框图；

图2是本发明实施例中的有轨电车独立相位道口类型1示意图；

图3是本发明实施例中的有轨电车独立相位道口类型2示意图；

图4是本发明实施例区间追踪间隔模型示意图；

图5是本发明实施例站台追踪间隔模型示意图；

图6是本发明实施例道口追踪间隔模型示意图；

图7是本发明实施例折返追踪间隔模型示意图；

图8A是本发明实施例下行时间速度距离曲线；

图8B是本发明实施例上行时间速度距离曲线；

图9A是本发明实施例下行运营间隔曲线；

图9B是本发明实施例上行运营间隔曲线；

图10是本发明实施例有轨电车运营仿真方法流程图。

具体实施方式

如图1所示，是本发明实施例有轨电车运营仿真系统101的框图；

本发明实施例有轨电车运营仿真系统101能够根据线路土建条件，列车参数及道口历史车流即社会车辆流量数据计算道口优先控制权，确定道口的状态后选择不同的运营方案对列车做牵引计算，从而得出列车的运行时间距离曲线，速度距离曲线和平均旅行速度；同时，要能提供列车的追踪间隔。故，本发明实施例主要包括道口优先权计算模块102、有轨电车运营方式选择模块103、有轨电车牵引计算模块104和追踪间隔分析模块105。

1、道口优先权计算模块102

所述道口优先权计算模块102，用于设定道口优先控制权，有轨电车根据所述道口优先控制权选择在道口停车等待或直接通行以及通过道口的延迟时间。所述道口优先权计算模块102分为如下三种模式模块：被动优先模式模块、主动优先模式模块和实时优先模式模块。

所述被动优先模式模块预先设定所述有轨电车在线路上各个道口的道口优先控制权；各所述道口的道口优先控制权根据线路土建条件、有轨电车参数及道口历史车流数据计算。道口优先控制权主要反应在有轨电车通过道口的延迟时间，所述被动优先模式模块根据交叉口历史交通流数据，预先进行有轨电车在线路上的各个道口的通过延迟时间的设定。通过道口的延迟时间与有轨电车的时刻表、停站时间、轨行区域路况和司机的驾驶习惯等都存在相关性。此时通过道口延迟时间由以下公式计算：

T_s＝T_f+T_q

其中：T_s为列车通过道口的延迟时间；T_f为每辆有轨电车的平均信号延迟时间，所述有轨电车平均信号延迟时间为所述有轨电车在道口限速条件(需考虑路口限速等因素)下和在未限速时的平均速度条件下通过所述道口的平均时间差；T_q为拥堵延迟时间，所述拥堵延迟时间为社会车辆在有轨电车允许通行相位时占用道口所致的延迟时间；可知，所述有轨电车通过道口的延迟时间为有轨电车平均信号延迟时间和拥堵延迟时间的和。

所述主动优先模式模块接收到由所述有轨电车运行到离前方道口一定距离时发起通过道口的优先请求后再设定所述有轨电车的前方道口的道口优先控制权，所述主动优先模式模块通过对道口设备的设置来适应所述有轨电车的请求从而来控制道口优先控制权，对所述道口设备的设置包括延长、提前、增加或减少有轨电车相位。所述主动优先模式模块包括无条件主动优先模式模块和有条件主动优先模式模块。

无条件主动优先模式下，当所述有轨电车发起通过道口优先请求后，所述无条件主动优先模式模块将所述道口设备设置为即刻开通有轨电车相位，所述有轨电车在前方道口不停车直接通行。无条件主动优先模式下有轨电车通过道口的时间延迟的关键因素为路口区域的限速。无条件主动优先模式常见于有轨电车独立相位道口，如图2和图3所示两种类型。

有条件主动优先模式下，当所述有轨电车发起通过道口优先请求后，所述道口设备按照路口优先配时原则进行运算，在不影响交叉向的社会车辆交通为前提下为所述有轨电车减少通过前方道口的延迟时间，减少通过前方道口的延迟时间量由所述有轨电车发起通过道口优先请求的距离和前方道口类型决定。

所述有轨电车发起通过道口优先请求的距离能根据道口距后方岔区、路口、站台位置进行灵活设置，一般为600m，500m，400m，300m，200m。

前方道口类型包括：有轨主干道，平等交叉，对向干道，通过类型为有对向干道、平等交叉、轨主干道的前方道口的延迟时间减少量依次减小。

有轨主干道：有轨电车所在路段为交叉口的主干道，该类型道口为有轨电车缩减的通过道口延迟时间为最大，如果通过道口的优先请求时机足够早，有轨电车可不停车通过道口。

平等交叉口：有轨电车所在路段与对向交通所在路段的交通流量接近等量，该类型道口为有轨电车缩减的通过道口延迟时间为中等，延迟时间将主要取决于优先请求的时机，约3/4的有轨电车可不停车通过道口。

对向干道：有轨电车所在路段为交叉口的次干道，该类型道口为有轨电车缩减的通过道口延迟时间为最小，延迟时间将完全取决于优先请求的时机，约1/2的有轨电车可不停车通过道口。

所述实时优先模式模块综合考虑所述有轨电车的位置信息、运行状况(是否遵照时刻表)和乘客人数以及交通网络上所述有轨电车外的所有的社会车辆流量，进行实时信息分析后，决定给出道口有轨电车允许通过信号的开放时机，在保证所述有轨电车准点的同时将对所述有轨电车和所述有轨电车外的社会车辆交通方式的人均出行时间降为最低。系统结合有轨电车早晚点变化情况和路口车流量的变化调整有轨信号开放允许的时机。

当所述有轨电车的运行状况为晚点时，所述实时优先模式模块在预设值的基础上对所述有轨电车通过道口的延迟时间进行缩减，晚点时间越长缩减的延迟时间量越大。当所述有轨电车的运行状况为正点时，所述有轨电车通过道口的延迟时间采用预设值且所述实时优先模式模块不改变所述有轨电车通过道口的延迟时间。当所述有轨电车的运行状况为早点时，所述实时优先模式模块在预设值的基础上对所述有轨电车通过道口的延迟时间进行延长，早点时间越长延长的延迟时间量越大。

仿真系统在监测有轨电车乘客人数的同时，也要兼顾有轨同向和对向社会车辆的车流量，社会车辆包括公交车和私家车，结合公交车和私家车平均车流量，纳入道路总乘车人数统一核算。乘客人数有一个预定的门限，通过道口的延迟时间量与道路总乘客人数呈反函数关系。

仿真系统将列车的运行状况信息、有轨电车上的乘客人数和道口的车流量统筹进行运算，结合列车当前位置，给出最优的通过路口的延迟时间，平衡路面交通。

2、有轨电车运营方式选择模块103

在对有轨电车的运营仿真中，根据道口优先权计算模块的输出结果自动设定每个道口的优先模式，如果选择实时优先模式，则在仿真中根据列车动态时刻表及社会车流量对道口优先级别进行实时调整，同时调整列车的运营方案。也可以人工手动设定每个道口的优先模式，可全线统一设定，也可对每个道口单独设定。有轨电车运营方式选择模块103根据道口的状态以及有轨电车的运行状况设定或调整有轨电车的运营方式。道口的不同状态和列车的运运行状况对运营的影响主要表现在以下几个方面：

有轨电车不停车通过道口：当所述有轨电车在道口不停车直接通行时，则道口对运营的影响主要表现在道口限速对列车速度的影响。在仿真系统中，首先需要将道口限速加入土建限速中，生成列车运行的限速曲线，然后根据此限速曲线生成列车运行的参考曲线，列车跟随此曲线运行。

有轨电车在道口处停车：当所述有轨电车在道口停车时，则道口对列车运营的影响不仅表现在道口限速上，还需要将道口作为一个列车即有轨电车运营停车点加入仿真系统中。

列车晚点：如果由于道口延迟或者站台乘客上下车导致了列车晚点，那么系统提供两个处理方案。第一，系统缩减列车通过道口的延迟时间。在下一站间的道口申请优先权，最大程度保证列车在道口的通过率，减少通过道口的延迟；第二，提高运营等级，即提高惰行门阀值，让列车尽量加速行驶，减少惰行。

列车早点：如果列车早点运行，为了调整至与时刻表一致，则可以在道口停车，优先让社会车辆通过，系统将延长预设的通过路口延迟时间量，或者降低运营等级，即减小惰行的门阀值，让列车惰行，同时可以减少能耗。

3、有轨电车牵引计算模块104

为了完成性能曲线的计算，有轨电车牵引计算模块104提供了一套列车自动调速的算法，通过向机车模型发送牵引/制动控制命令和牵引制动力以模拟机车在设定的进路上行驶。因此，有轨电车牵引计算模块104主要包括有轨电车建模分析模块和自动控车算法模块。

31、有轨电车建模分析模块

所述有轨电车建模分析模块分析有轨电车在运行过程中所受到的外力，外力包括牵引力，制动力和运行阻力，所述运行阻力包括基本阻力和附加阻力，所述附加阻力包括坡道附加阻力和弯道附加阻力。列车在运行过程中所受的单位重量合力为：

$c=\frac{C}{\mathrm{Mg}}=\frac{F_x-B-W_0-W_j}{\mathrm{Mg}}=f_x-b-w_0-w_j$

其中：c为列车单位重量合力(N/KN)；f_x为列车单位重量牵引力(N/KN)；

b为列车单位制动力(N/KN)；w₀为列车单位基本阻力(N/KN)；w_j-列车附加单位阻力(N/KN)。

列车运行中所受的基本阻力计算模型由戴维斯公式给出，列车运行的单位基本阻力为：

w₀＝a+bv+cv²

其中：w⁰为列车单位基本阻力；a、b、c为车辆基本阻力系数，与车辆特性有关的经验常数，通常通过大量试验得出；v为列车运行速度。

坡道附加阻力实际上就是列车运行在坡道上时，列车重量沿轨道方向的分力，当列车上坡时坡道阻力为正，下坡时坡道阻力为负。

w_i＝i

其中：wⁱ为单位坡道附加阻力；i为坡度值(‰)。

当车辆车身长度跨越变坡点时，列车所受的坡道阻力取车长范围内的算术平均值。

当列车进入曲线段运行时，车轮轮缘压向外轨头产生滑动摩擦，车轮在轨面产生横向滑动，以及车辆心盘和旁承因转向架的转动而产生摩擦等称为曲线附加阻力。曲线阻力和列车运行速度、曲线半径、曲线的外轨超高等诸多因素有关，通常由以下经验公式给出：

$w_r=\frac{A}{R}\frac{L_y}{L}$

其中：w_r为曲线单位附加阻力；A为曲线阻力系数(通常由大量实验确定)；R为曲线半径；L_y为列车在当前曲率半径上的车长；L为车长。

32、自动控车算法模块

所述自动控车算法模块模拟司机根据路况提供一组牵引/制动/惰行命令，并且将牵引/制动/惰行命令及相应电流大小转换成为牵引力和制动力，根据牵引力和制动力计算机车整体加速度和减速度来控制列车沿着预先设定好的参考曲线运行。

由于有轨电车的站间距离一般较短，模拟列车运行一般采用牵引-巡航-惰行-制动模式，当列车采用该模式时，列车牵引到某一速度后，改为匀速运行，在进站停车前，通过适当的惰行到一定位置后在进行停车进站，当列车站间距离很大时，采用两次或者两次以上的惰行的方式。在本发明实施例中，设定了五个不同的惰行等级来调整列车的站间运营时间。根据外部输入的动态时刻表，通过调整惰行等级来保证列车的正点运行。具体做法是，如果由于社会车辆道路的红绿灯限制或车站客流量大，上下客时间的加长而导致列车晚点，那么在下一车站区间，提高惰行的等级，减少惰行时间，加大速度从而调整运营时间达到正点运营的目的。

4、追踪间隔分析模块105

有轨电车运营仿真系统101还包括追踪间隔分析模块105，用于分析追踪间隔，追踪间隔是指沿着相同轨道、同一方向的连续列车的前部相继通过同一点的时间间隔。同时追踪间隔计算的前提条件是前后追踪运行的两列列车速度-距离曲线完全一致，即后车的运行过程不会受到前车速度影响。

计算列车追踪间隔的前提是首先计算列车在全线的时间距离曲线，即明确列车运行至任一点处的时刻，其次需明确列车在任一点处的全常用制动距离及安全距离。其中，列车的时间距离曲线由以上牵引计算模块给出，列车全常用制动距离的计算如下：

$D_{\mathrm{service}}\left(x\right)=\frac{v{\left(x\right)}^2}{2*a\left(x\right)}$

其中：D_service(x)为列车在线路x点处的全常用制动距离；

v(x)为列车在线路x点处的速度；

a(x)为列车在线路x点出的加速度。

安全距离是指在最不利的情况下，紧急制动距离与常用制动距离之差。为保证安全计算中取全线路的最大值，计算如下：

D_safety＝max(D_safety(x))

其中：D_safety为表示线路最大安全距离；

D_safety(x)为表示线路x点处的安全距离。

所述追踪间隔分析模块105包括区间追踪间隔模型，站台追踪间隔模型，道口追踪间隔模型，折返追踪间隔模型。

41、区间追踪间隔模型

列车在区间运行时其追踪间隔模型如图4所示。在最不利情况下，前后两列车最近的追踪距离为后车在该点的全常用制动距离加安全距离。于是，线路x点处的追踪间隔为：

Headway(x)＝T(x1)-T(x)

其中：T(x1)为列车运行至x1点处的时刻；T(x)为列车运行至x点处的时刻。

42、站台追踪间隔模型

列车在站台的追踪间隔的计算与区间追踪间隔模型不同。主要表现在：

a)、当前行列车进站后，需要停站来满足上下客；

b)、当前行列车车尾未完全出清站台之前，后续列车不允许进站。

如图5所示，当前车进站停车时或者前车已发车但车尾未完全出清站台时，后车所在位置x处的追踪间隔为：

Headway(x)＝T(x1)-T(x)

其中：T(x1)为列车停车时间已过发车，且车尾完全出清站台(车尾运行至x1处)的时刻；T(x)为列车运行至x点处的时刻。

c)道口追踪间隔模型

道口追踪模型与站台追踪模型类似，即前车车尾未出清道口区域时，后车不允许进入道口，但是与站台追踪模型不同的是，列车通过道口不会有停站时间限制而引起的延时。

如图6所示，当后车的全常用制动距离与安全距离之和落至道口区域时，后车的追踪点变为道口的边界。后车在位置x处的追踪间隔为：

Headway(x)＝T(x1)-T(x)

其中：T(x1)为列车车尾出清道口的时刻；T(x)为列车运行至x点处的时刻。

表一

d)折返追踪间隔模型

折返时间很大程度上决定了一条线路的通过能力，一般利用站间的渡线道岔实现列车的折返作业，如图7所示。以图7为例，则列车的折返追踪间隔的计算分为表一所示的几个步骤。

如图10所示，是本发明实施例有轨电车运营仿真方法流程图；本发明实施例有轨电车运营仿真方法包括如下步骤：

首先、输入土建信息和列车信息。

然后、通过道口优先权计算模块102设定道口优先控制权。有轨电车会根据所述道口优先控制权选择在道口停车等待或直接通行以及通过道口的延迟时间。

之后、采用有轨电车运营方式选择模块103并根据道口的状态以及有轨电车的运行状况设定或调整有轨电车的运营方式，其中有轨电车的运行状况要根据动态时刻表确定；所述运营方式包括：

当所述有轨电车在道口不停车直接通行时，所述有轨电车根据仿真系统的运行参考曲线运行，所述运行参考曲线在道口位置处由道口限速曲线决定，所述道口限速曲线通过道口限速计算得到。

当所述有轨电车在道口停车时，所述有轨电车除需要按照包括了所述道口限速曲线的所述运行参考曲线运行外，还需要在仿真系统的道口处增加一个停车点。

当所述有轨电车晚点时，所述有轨电车通过所述道口优先权计算模块提高所述道口优先控制权，使所述有轨电车通过下一道口的延迟时间减少；或者所述有轨电车提高运营等级，使所述有轨电车惰行时间减少。

当所述有轨电车早点时，所述有轨电车通过所述道口优先权计算模块降低所述道口优先控制权，使所述有轨电车通过下一道口的延迟时间增加；或者所述有轨电车降低运营等级，使所述有轨电车惰行时间增加。

之后、采用有轨电车牵引计算模块104进行牵引计算，包括计算列车的时间距离曲线、速度距离曲线以及平均旅行速度。

之后、采用追踪间隔分析模块105进行间隔追踪，也即计算运营间隔。

下面结合有轨电车一个试验线阐述本发明实施例的应用，包括如下步骤：

1、准备输入数据。包括线路上的轨道信息，土建限速，土建坡度，站台信息，道岔信息，道口信息，列车基本配置。

2、线路基本信息及列车配置如下：线路全长19.9Km,车站23座，车站长度45米，道口48个，道口限速30km/h，道岔反位限速15km/h，车辆长度36.6m，常用制动率1.2m/s/s，紧急制动率2.8m/s/s。

3、道口优先权计算。首先设定每个道口的优先权状态及道口平均延迟时间，在仿真中根据运营状态实时调整。

4、牵引计算。计算列车的时间距离曲线及速度距离曲线，如下图8A和8B所示，平均旅行速度为26.6km/h。图8A是本发明实施例下行时间速度距离曲线；曲线201为土建限速-距离曲线，曲线202为列车速度-距离曲线，曲线203为时间-距离曲线。图8B是本发明实施例上行时间速度距离曲线；曲线204为土建限速-距离曲线，曲线205为列车速度-距离曲线，曲线206为时间-距离曲线。

5、计算运营间隔。根据以上速度距离曲线，计算正线的运营间隔，如下图9所示，其中正线的最小设计行车间隔为77.45秒。本试验线中线路终端设置折返道岔来完成列车运行交路的折返，计算的折返间隔为127.09s秒。

以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种有轨电车运营仿真系统，其特征在于，包括：

道口优先权计算模块，用于设定道口优先控制权，有轨电车根据所述道口优先控制权选择在道口停车等待或直接通行以及通过道口的延迟时间；

有轨电车运营方式选择模块，根据道口的状态以及有轨电车的运行状况设定或调整有轨电车的运营方式；所述运营方式包括：

当所述有轨电车在道口不停车直接通行时，所述有轨电车根据仿真系统的运行参考曲线运行，所述运行参考曲线在道口位置处由道口限速曲线决定，所述道口限速曲线通过道口限速计算得到；

当所述有轨电车在道口停车时，所述有轨电车除需要按照包括了所述道口限速曲线的所述运行参考曲线运行外，还需要在仿真系统的道口处增加一个运营停车点；

当所述有轨电车晚点时，所述有轨电车通过所述道口优先权计算模块提高所述道口优先控制权，使所述有轨电车通过下一道口的延迟时间减少；或者所述有轨电车提高运营等级，使所述有轨电车惰行时间减少；

当所述有轨电车早点时，所述有轨电车通过所述道口优先权计算模块降低所述道口优先控制权，使所述有轨电车通过下一道口的延迟时间增加；或者所述有轨电车降低运营等级，使所述有轨电车惰行时间增加。

2.如权利要求1所述的有轨电车运营仿真系统，其特征在于：所述道口优先权计算模块包括被动优先模式模块，所述被动优先模式模块预先设定所述有轨电车在线路上各个道口的道口优先控制权；各所述道口的道口优先控制权根据线路土建条件、有轨电车参数及道口历史车流数据计算；

所述有轨电车通过道口的延迟时间为有轨电车平均信号延迟时间和拥堵延迟时间的和，所述有轨电车平均信号延迟时间为所述有轨电车在道口限速条件下和在未限速时的平均速度条件下通过所述道口的平均时间差；所述拥堵延迟时间为社会车辆在有轨电车允许通行相位时占用道口所致的延迟时间。

3.如权利要求1所述的有轨电车运营仿真系统，其特征在于：所述道口优先权计算模块包括主动优先模式模块，所述主动优先模式模块接收到由所述有轨电车运行到离前方道口一定距离时发起通过道口的优先请求后再设定所述有轨电车的前方道口的道口优先控制权，所述主动优先模式模块通过对道口设备的设置来适应所述有轨电车的请求从而来控制道口优先控制权，对所述道口设备的设置包括延长、提前、增加或减少有轨电车相位；

所述主动优先模式模块包括无条件主动优先模式模块，当所述有轨电车发起通过道口优先请求后，所述无条件主动优先模式模块将所述道口设备设置为即刻开通有轨电车相位，所述有轨电车在前方道口不停车直接通行；

所述主动优先模式模块包括有条件主动优先模式模块，当所述有轨电车发起通过道口优先请求后，所述道口设备按照路口优先配时原则进行运算，在不影响交叉向的社会车辆交通为前提下为所述有轨电车减少通过前方道口的延迟时间，减少通过前方道口的延迟时间量由所述有轨电车发起通过道口优先请求的距离和前方道口类型决定。

4.如权利要求3所述的有轨电车运营仿真系统，其特征在于：前方道口类型包括：有轨主干道，平等交叉，对向主干道，通过类型为有轨对向主干道、平等交叉、有轨主干道的前方道口的延迟时间减少量依次减小。

5.如权利要求1所述的有轨电车运营仿真系统，其特征在于：所述道口优先权计算模块包括实时优先模式模块，所述实时优先模式模块综合考虑所述有轨电车的位置信息、运行状况和乘客人数以及交通网络上所述有轨电车外的所有的社会车辆流量，进行实时信息分析后，决定给出道口有轨电车允许通过信号的开放时机，在保证所述有轨电车准点的同时将对所述有轨电车和所述有轨电车外的社会车辆交通方式的人均出行时间降为最低。

6.如权利要求5所述的有轨电车运营仿真系统，其特征在于：当所述有轨电车的运行状况为晚点时，所述实时优先模式模块在预设值的基础上对所述有轨电车通过道口的延迟时间进行缩减，晚点时间越长缩减的延迟时间量越大；

当所述有轨电车的运行状况为正点时，所述有轨电车通过道口的延迟时间采用预设值且所述实时优先模式模块不改变所述有轨电车通过道口的延迟时间；

当所述有轨电车的运行状况为早点时，所述实时优先模式模块在预设值的基础上对所述有轨电车通过道口的延迟时间进行延长，早点时间越长延长的延迟时间量越大；

所述实时优先模式模块综合所述有轨电车的乘客人数以及所述有轨电车外的所有的社会车辆流量得到道路总乘车人数，所述有轨电车通过通过道口的延迟时间量与道路总乘客人数呈反函数关系。

7.如权利要求1所述的有轨电车运营仿真系统，其特征在于：有轨电车运营仿真系统还包括有轨电车牵引计算模块，提供了一套有轨电车自动调速的算法，通过向机车模型发送牵引和制动控制命令和牵引制动力以模拟有轨电车在设定的进路上行驶；

所述有轨电车牵引计算模块包括有轨电车建模分析模块，所述有轨电车建模分析模块分析有轨电车在运行过程中所受到的外力，外力包括牵引力，制动力和运行阻力，所述运行阻力包括基本阻力和附加阻力，所述附加阻力包括坡道附加阻力和弯道附加阻力。

8.如权利要求1所述的有轨电车运营仿真系统，其特征在于：有轨电车运营仿真系统还包括追踪间隔分析模块，用于分析追踪间隔，所述追踪间隔为沿着相同轨道、同一方向的连续有轨电车的前部相继通过同一点的时间间隔；所述追踪间隔分析模块包括区间追踪间隔模型，站台追踪间隔模型，道口追踪间隔模型，折返追踪间隔模型。

9.一种有轨电车运营仿真方法，其特征在于，包括如下步骤：

通过道口优先权计算模块设定道口优先控制权，有轨电车根据所述道口优先控制权选择在道口停车等待或直接通行以及通过道口的延迟时间；

采用有轨电车运营方式选择模块并根据道口的状态以及有轨电车的运行状况设定或调整有轨电车的运营方式；所述运营方式包括：

当所述有轨电车在道口不停车直接通行时，所述有轨电车根据仿真系统的运行参考曲线运行，所述运行参考曲线在道口位置处由道口限速曲线决定，所述道口限速曲线通过道口限速计算得到；

当所述有轨电车在道口停车时，所述有轨电车除需要按照包括了所述道口限速曲线的所述运行参考曲线运行外，还需要在仿真系统的道口处增加一个停车点；

当所述有轨电车晚点时，所述有轨电车通过所述道口优先权计算模块提高所述道口优先控制权，使所述有轨电车通过下一道口的延迟时间减少；或者所述有轨电车提高运营等级，使所述有轨电车惰行时间减少；

当所述有轨电车早点时，所述有轨电车通过所述道口优先权计算模块降低所述道口优先控制权，使所述有轨电车通过下一道口的延迟时间增加；或者所述有轨电车降低运营等级，使所述有轨电车惰行时间增加。