[4]。1.2研究意義對城軌列車運行的研究，具有多個方面的重要意義，而且對于城軌系統的不同階段有著不同的意義價值。（1）城市軌道交通規劃建設時期在這一階段，將列車運行仿真結果進行分析，將數據總結歸納評價，這樣能夠為前期建設工作提供合理建議，對線路設計、列車配置等方面的具體工作有很大的參考價值。并且也可以使列車運行圖編制工作進行更加順利，可以為節約列車運行能耗等工作作出貢獻。（2）城市軌道交通運營管理時期在這一階段，結合仿真研究的結果，可以對運營時可能存在的問題進行研究解決，選出最優解決方案。同時，也可以對列車運行方案進行合理、更優地變化，可以最大程度利用列車資源、解決隱患問題、提高列車運行整體水平，對于出行旅客也是積極的影響。發展軌道交通是現在的大趨勢，它不僅能夠降低公路交通壓力，而且能夠對整座城市的進步發展有很大的影響。城市居民的出行更加方便快捷，大幅度提高了人們的出行效率，對于人們工作效率的提升也是正面積極作用。因此，分析城市軌道交通列車的運行過程，這對于城市軌道交通來說有十分重要的實際意義。1.3研究內容及技術路線1.3.1研究內容本文將通過分析城市軌道交通的列車運行過程的特點，研究列車在特定運行策略下的受力和工況，研究特定運行策略下的列車運行過程模型和算法，利用計算機來實現。具體研究目標為：（1）對城市軌道交通的列車運行過程研究分析；（2）對列車的不同運行策略、不同運行工況研究分析；（3）將列車運行過程仿真，并將數據結果分析評價。基于上述研究目標，本文的具體研究內容如下:（1）對列車運行受力情況進行分析，并且對不同運行策略的運行工況進行分析探討，同時這些是建立在牽引計算理論的前提上，并且本文選擇單質點模型進行模型減建立，設計對應算法邏輯。（2）對仿真軟件進行分析研究，結合烏魯木齊地鐵一號線具體數據，進行仿真研究，建立最快速運行策略下的模型，獲得運行速度、運行時間等數據，并與計劃運行數據對比評價。1.3.2技術路線本文將通過對列車運行過程的理論研究，并且使用計算機進行仿真，實現論文全部的研究工作。主要包括各種列車運行過程仿真模型的建立和算法的實現，具體的技術路線如圖所示圖SEQ圖\*ARABIC1-1技術路線2城市軌道交通列車運行過程研究2.1列車牽引計算概述牽引力計算分析的對象是列車的縱向運動，在此基礎上對列車受力分析，在這個工作的前提，可以確定列車相關的運行信息。這一工作的影響因素涵蓋很多，例如車輛本身的狀況、列車運行線路方案以及工作人員的操作條件等，這是一個非常困難的系統性研究。單質點模型與多質點模型，這兩個模型是解決牽引力計算分析問題的首要方法，區別也是顧名思義，在于對物體的研究是視為單質點還是多質點。（1）單質點模型比較簡單的模型是將列車認為是個獨立的質點，但是沒有體積屬性，只有質量屬性，并且發生的活動和受力都產生在那個質點，這也就是所說的單質點模型。在這個模型內，一節列車和十節列車的大小是一樣的，但是質量是十倍的關系。在具體研究中，各節列車之間的碰撞受力等忽略不計。在這一模型中，需要采用一定的原則和方法實時地調整列車運行，這是受到各種影響因素的作用所導致的。列車在不同的線路上，所受到的限制速度是不同的，并且不同線路上的條件也是不一致的，道岔和信號的變化也很大。在列車牽引計算時，列車在不同運行區段的速度不同，分段的原則是保證列車在每一個區段內受到的線路附加阻力是不變的。列車的進站時的制動開始坐標一般不通過正向計算獲得，而是由逆向推導得到。單質點模型也是作為了我國的《列車牽引計算規程》的重要制作參考。（2）多質點模型由多個質點組合后成為的模型，并且這些點之間互不完全相同，這樣模型稱之為多質點模型。在分析研究中，研究各個點之間的受力情況成為了分析難點，需要考慮各點的碰撞運動等，同時還要考慮到整體的受力分析，這是一個較為復雜的分析過程。列車在爬行坡道或者側向拐彎時，會發生列車的各節車廂之間發生偏移，位置關系不再是處于一條直線，這種情況下的受力也不一致。在這一模型中，各質點之間的運動情況尤為重要，局部影響整體，車輛之間的牽引制動關系與整輛列車的運行工況密不可分，整體的加速度和速度與單個點的數值關系也是一個重要分析方面。2.2列車運行過程受力分析研究地鐵列車的運動過程較為豐富，列車本身的受力、天氣方面的影響以及列車的運行環境都會對運行過程產生干擾，受力情況相對復雜，因此，對受力情況的分析成為了整體研究的重要內容。4到8的編組狀況是現在使用最多的，列車往往在制造結束后，就可以根據計劃編組裝配使用了，城市軌道交通列車編組的情況通常是穩定的。因此，可以使用單質點模型，把列車的受力情況集中到獨立的點上，如下圖2-1所示。圖2-1列車受力分析列車運行時受力類型主要為以下幾種，并且全部作用在質點：（1）牽引力（2）基本阻力（3）附加阻力（4）制動力（5）列車重力（6）線路對列車的支持力我們可以看到最后兩種力的作用方向都是在豎直方向（列車不在坡道運行），這兩種力可以構成一對平衡力，使列車縱向保持穩定。前四種力的是改變列車運動狀態的主要力，因此對列車在橫向上的分析更為重要。2.2.1牽引力的計算方法列車的牽引力是推動列車運行的重要因素，尤其是在起動階段，需要依靠牽引力在短時間內提速。牽引力的產生源自于列車的動力傳動系統，通過系統控制來選擇是否牽引以及牽引力的大小，不同功率參數的動車、不同的行駛速度以及當前的運行策略都會對牽引力的大小有不同程度的影響。在牽引計算分析中，通常根據列車牽引特性曲線來確定牽引力的具體大小。這樣可以按照算法得到需求速度的對應牽引力，牽引力與速度的關系如式2-1所示：Fq=式中：Fq——列車的牽引力大小（千牛頓），v——列車關于牽引特性的數值參數信息并不是通過實驗測量獲得，大多是制造公司提供這一信息，不同的公司和不同的列車所對應的具體形式也不一定相同，如圖2-2是本文所采用的牽引特性曲線。已知點A(v1，w1）和點B(v2，w2）是位于牽引特性曲線，需求點C(vx，wx）是處在A點和B點之間，需求點C速度w單位重量的牽引力大小的計算如式2-3所示：w式中，M——列車的質量(噸)，wx'圖SEQ圖\*ARABIC2-2牽引力特性曲線2.2.2基本阻力的計算基本阻力是物理層次上的阻力，主要是因為兩者接觸而產生的碰撞以及摩擦而產生的。由于發生接觸的兩個對象是不同的，所以有多種類型基本阻力的存在，累計為五種，在不同運行階段，存在的基本阻力類型可能也有所不同。基本阻力w0w式中：v——列車當時的運行速度（千米每小時），a、b、c——經驗常數，這一具體數值受到列車具體參數影響。在進行實際計算時，需要根據情況，對不同的列車編組和列車參數，需要查找與之對應的內容，本文中具體計算公式如下式2-5所示：w2.2.3附加阻力的計算附加阻力的產生主要是因為線路情況的問題，在不同的線路上，這個力的類型也不一樣。例如列車不在平路上運行，而是在縱向上存在高度差的坡道上行駛時，就會產生坡道附加阻力；如果列車處于向左或向右的線路上，則會導致曲線附加阻力出現；當列車進入隧道后，由于列車本身與空氣摩擦，產生了隧道附加阻力。（1）坡道附加阻力w這個力的出現主要是因為重力存在的狀況，列車在坡道上會有一種想要后退的力，這是重力沿著軌道的分力。根據文獻資料查找，為了更好地表示單位坡道附加阻力，而且能夠更簡單的理解，以這樣一種形式來表示：坡度千分數。但是這樣也不是完全準確的，是近似的結果，如下式2-6所示：w式中：wi——（2）曲線附加阻力w這個力的出現，主要是因為列車不在直線行駛時，車輪不像在直線上，在曲線上時會受到離心作用，導致發生劇烈摩擦，也就有了曲線附加阻力的出現。在不同的曲線上、列車行駛速度的不同以及軌道線路的設計不同都會造成這一附加阻力的具體大小發生變化。根據文獻資料查找，通過參考鐵路設計規范中的相關數據表格，可以直接得到對應的數值，下式2-7是計算公式。w式中：A——經驗常數，在這一計算中，大多數情況取值600，R——曲線半徑（米），wr——（3）隧道附加阻力w這個力的產生原因是列車處于隧道當中時，因為高速行駛導致空氣相對于列車是高速向列車尾端運動，產生了隧道內封閉的空氣摩擦阻力。在不同的隧道內，隨著隧道參數的不同以及列車自身參數的不同，受到的這種附加阻力大小也就不同。列車運行速度高和低兩種情況，對應的隧道附加阻力也就不同。通過文獻資料查找，對這一附加阻力的計算采取下式2-8。w式中：Ls——隧道的整體設計距離(米)，ws介紹完畢三種附加阻力后，可以得到整體的計算公式，如下式2-9.w式中：wfj——以上則為對于附加阻力的全部計算分析。2.2.4制動力的計算列車的制動力是對列車速度進行降低的重要因素，主要是在制動階段，需要依靠制動力在短時間內降速。制動力的產生源自于列車的制動系統，通過系統控制來選擇是否進行制動以及制動力的大小，不同的行駛速度以及進行這一工作的具體方式都會對制動力的大小有著不同程度的影響。在制動計算分析中，通常根據列車制動特性曲線來確定制動力的具體大小，本文使用的特性曲線見圖2-3。這樣可以按照算法得到需求速度的對應制動力，制動力與速度的關系如式2-10所示：F式中：Fz——列車的制動力大小（千牛頓），v——目前應用最廣泛的方式是電阻制動。具體的計算方式也是依據它的具體參數數據，使用在2.2.1中的方法。圖2-32.3列車運行過程策略2.3.1最快速運行策略為了達到最快通過運行區間的目的，在起動和制動兩個階段都要采取最大程度的加速度，將列車能力利用率最大化，當速度到達最大要求后，選擇勻速運行的方式，這就是這一策略的具體方案，如圖2-4所示。圖2-4最快速運行策略時對應的列車速度——距離趨勢圖根據前面的研究分析，最快速運行策略滿足絕大多數的需求，可以用來進行牽引計算分析工作。2.3.2經濟運行策略為了達到積極響應國家號召，對列車資源能力在不影響線路運行方案的前提下進行最大程度節約的目標，需要采用這一運行策略，當列車速度達到一定程度，既不進行牽引工作也不進行制動工作，讓列車以惰行的方式運行，這樣可以節省列車能量的使用，同時也在繼續向前行駛，當速度減少至一定程度時，再對列車進行牽引工作，這樣列車的速度再次提升，如此反復到達車站，如圖2-5所示。圖2-5經濟運行策略時對應的列車速度——距離趨勢圖這一策略中不能一直進行惰行是因為速度太低對線路整體運行會造成影響，因此需要進行再牽引工作。2.4本章小結本章先后對列車牽引過程的使用模型進行探討，分析兩種模型的優缺點，在此基礎上對列車可能受到的不同種類的力進行分析，結合現有列車運行策略來確認本文使用方案，并且對這一方案下的列車運行過程進行模型建立分析，方便在后文進行仿真運行研究。3以烏魯木齊地鐵1號線為例的仿真建模3.1烏魯木齊地鐵1號線基本情況3.1.1烏魯木齊地鐵1號線線路概況這條線路是該市區內唯一的一條正在使用的地鐵線路，其他線路還在規劃建設階段。這條線路是一條南北貫通的直線型的流線，最北側的車站是國際機場站，最南側是三屯碑站，累計共二十一座車站，都不是位于地面上的車站，而是地下站。線路全長為27.615千米，計算得到兩個車站之間的距離平均為1.34千米。受到2020年的疫情影響，線路停止運營，直至當年九月下旬，線路開始繼續運營，并且全部車站都恢復正常使用，上午第一輛列車發出時刻為7：40，晚上最后一輛列車發出時刻為23：30。一號線的正線全部采取九號道岔，在這條線路上，限制速度最高為85千米每小時，根據設計時的信息，列車在車站通過的限速為60千米每小時。列車的速度也是有變化的，當列車加速時，這一變化也就是平均加速度。根據文獻資料學習，列車運行速度不同時，這個變化率也是不同的。當列車速度小于30千米每小時，加速度為1.04m/s/s；當列車速度小于80千米每小時，加速度為0.77m/s/s。當列車需要進行制動工況時，速度變化率為1.2m/s/s左右。在線路運行系統方面，配備工作中心較為周全。百園路車輛段設置在大地窩堡站和宣仁墩站中間，燕兒窩停車場設置在三屯碑站附近，同時線路上還有一個控制中心。線路的北段所有車站的設施資源較為豐富，均至少設置三臺自動售票機，車站通過口的閘機也是四到六個。關于車站內的設計也不全是統一布置，每一個車站內的具體設計風格都在突出本站的特色。植物園站以生命綠為主題進行設計，充滿了自然植物的生命力，站內的四壁和地面也是緊緊圍繞主題，給乘客一種剛進站就到了大自然的感覺。體育中心站以體育運動為主題進行設計，這也是結合了全民健身的國家號召得到的設計方案。八樓站以絲綢之路為主題進行設計的，也是建立在新疆沙漠的基礎上，通過高級拼搭設計，把車站內營造一種沙丘的風格，給人一種非常有氛圍的感覺。國際機場站的設計風格更加與眾不同，雪蓮成為了這一站的主題，以車站的天花板為天空背景，車站內充滿了雪花的元素。烏魯木齊地鐵一號線的出現，解決了城市交通中很多問題，分擔旅客運輸壓力，之后旅客的出行增添了新的選項。同時，隨著國家的倡導和一帶一路的發展，這條線路對整座的城市的影響將是積極的和正能量的，尤其是對經濟發展，起到了至關重要的作用，南北流線的設計更加貼切符合城市的發展觀念。3.1.2烏魯木齊地鐵1號線列車概況全線列車型號的選取都是A型，編組情況為四輛動車和兩輛拖車共六輛，每組列車的乘客最大容量是2650人。列車的最大速度80千米/小時。列車的尺寸是：長140米，寬3米，高2.8米。列車內的空間設計也比較豐富，在基礎設施的前提上，還增設了推車輪椅等的放置區域，并且對扶手的種類也增加了兩種，同時為了方便乘客，也增加了信息顯示區域。列車外觀方面，以白色為主，交叉穿接著藍色，是一種高級配色。車頭以城市為設計理念，增加了代表城市的字母，并且放置了代表地鐵的logo。3.2烏魯木齊地鐵1號線仿真模型的建立3.2.1仿真建模假設建立仿真模型，首先需要對數據進行收集和處理，包括烏魯木齊地鐵1號線的線路設計，車站大體布置布局及其服務能力等方面。然后進行環境建模和邏輯建模。在建立具體模型之前，需要考慮到細節問題，統一部分條件的設定，這可以減少其他因素的影響程度，因此需要在環境建模和邏輯建模之前，提出本模型的假設要求。雖然其中部分說明并非本文重點，但是大幅度提升了論文中涉及的相關流程的完整性，基于假設和說明的提出，提高了本文對于仿真過程的精密程度，可以獲得更為合理有價值的結果，現提出烏魯木齊地鐵1號線的相關假設說明，主要包括站內乘客行動流程，限制因素以及列車本身的運行方案等，如下：（1）乘客行動流程：乘客進站后默認的流程順序為通過機器安檢（通過時間平均為5秒鐘），站內窗口排隊買票，通過閘機查票（平均時間為3秒鐘），按照站內結構行走或乘坐電梯、走樓梯到達站臺進行等車，并且所有乘客有序在候車區排隊等待。（2）乘客自身條件限制：乘客全部為身體健康，不存在肢體障礙或者坐錯車的乘客，也不存在攜帶過多行李導致行走速度緩慢以及占用空間過大的乘客。同時認為乘客擁有乘車經驗，進站后選擇最快速度的線路行走，了解進站后的乘車流程，不存在找工作人員問詢信息、向周圍旅客請問路線以及原地停留查手機的情況。同時乘客在站內行走速度不僅與自身主觀想法有關，還與周圍乘客的行走速度以及客流量有關系。（3）在研究時間內，不存在任何不可抗力的情況出現，例如地震、電路問題、車站工作人員自身突發問題以及惡劣天氣的出現。（4）在研究時間內，列車以最快速運行策略為目的運行，列車全部以同一方式行車（如果有調試列車，則調試列車不考慮在內）。（5）列車發車和到站。假設列車發車間隔時間為10分鐘，停站時長為30-60s。列車到達后，下車乘客全部下車，候車乘客全部上車。（6）不考慮大小交路與列車越站情況，列車在折返站的折返方式，獨立運用，互不干擾。（7）由于烏魯木齊1號線路是直線線路，并且城市內不存在其他已經建設好的線路，所以區段內的全部列車分擔著這一區段內的所有客流，在這一段時間內，這些列車是按照平均分配的方式。3.2.2仿真環境建模本部分中的環境建模較少，主要為軌道和列車建模這兩方面。軌道建模是直接使用空間標記中的軌道，并且設置軌距為1435毫米，如圖3-1所示，并按照線路圖進行軌道鋪建。圖3-1軌道屬性設置列車建模是選用智能體建模，機車和客車兩種分別作為地鐵列車車頭和車廂。模型比例調整后為1米=1像素，如圖所示，標尺長度對應100米，長度為100像素。圖3-2比例設置3.2.3仿真邏輯建模本部分對整體模型的運行起到決定作用。列車發出后，加速運行至最大速度后，保持勻速，在即將到達車站時進行制動。由于惰行工況在仿真中較難實現，取消了經濟策略中的加速惰行再加速再惰行這樣的運行方式，因此相當于使用最快速運行策略。在仿真過程中，需要列車由上一站或者起始站發出，在區段內按運行方案行駛，進入車站并停車，進行站內工作，主要為乘客下車出站以及進站乘車這兩個環節，當結束這一工作，繼續行駛至下一車站。通過前面對AnyLogic的介紹，需要使用軌道庫進行仿真來實現這一工作。由于車站數過多，累計二十一個車站，二十個運行區間，不易展示清晰完整流程圖，所以僅展示部分區段，如下圖3-3所示，展示的是三屯碑站至北門站這一區段的邏輯建模圖。圖3-3部分邏輯圖模型的起始終止兩端通過trainSource和trainDispose相連構成一個完整的城市軌道交通列車運行過程中到發停站作業的邏輯模型，其中trainDispose的模型設置是使列車到站后消失，上圖3-是在列車到達北門站后進行乘客上下車工作后消失，完整流程圖是列車在到達終點站國際機場站后消失。trainsSource三屯碑是設置從三屯碑站發出四動兩拖編組的列車，對應軌道上的控制點位置為pointOnTrack1。同時默認起始發車時車上有一定數量的乘客，這是為了在到達后續站時，有乘客需要下車，也就保證各站的乘客上下車時長大致相同，趨于穩定。trainMoveTo“車站名”是設置為列車進站而且最后速度減少至零而停下的模型設置。trainMoveTo“數字或無”是設置列車運行過程的模型設置，列車運行過程中的速度控制通過在這一模塊當中編寫語言代碼來實現。列車經過區段運行后，進站停車這一環節需要通過delay這個功能來實現，并且也可以實現行人進站上車與下車出站的目標。在這一模塊當中，需要設置函數來實現目標工作，由于是包括兩個環節，通過文獻學習發現，可以通過設定兩種函數，分別代表這兩個環節的工作。具體停留時間一般為30-60秒，受車站的地理位置客流多少的程度隨之變化。對單一方向的單列車的運行模型的所有邏輯關系搭建為：trainSource三屯碑、trainMoveTo、trainMoveTo新疆大學站、delay、trainMoveTo1、trainMoveTo二道橋站、delay1、trainMoveTo2、trainMoveTo南門站、delay2、trainMoveTo3、trainMoveTo北門站、delay3、trainMoveTo4、trainMoveTo新興街站、delay4、trainMoveTo5、trainMoveTo南湖廣場站、delay5、trainMoveTo6、trainMoveTo南湖北路站、delay6、trainMoveTo7、trainMoveTo王家梁站、delay7、trainMoveTo8、trainMoveTo八樓站、delay8、trainMoveTo9、trainMoveTo大西溝站、delay9、trainMoveTo10、trainMoveTo中營工站、delay10、trainMoveTo11、trainMoveTo小西溝站、delay11、trainMoveTo12、trainMoveTo鐵路局站、delay12、trainMoveTo13、trainMoveTo體育中心站、delay13、trainMoveTo14、trainMoveTo植物園站、delay14、trainMoveTo15、trainMoveTo迎賓路口站、delay15、trainMoveTo16、trainMoveTo三工站、delay16、trainMoveTo17、trainMoveTo宣仁墩站、delay17、trainMoveTo18、trainMoveTo大地窩堡站、delay18、trainMoveTo19、trainMoveTo國際機場站、delay19、traindispose。為了進行仿真過程中收到數據收集和分析，需要通過加入分析庫中的時間折線圖這一模塊來實現，同時需要加入智能體中的參數和事件這兩個組件，并對參數組件命名為速度speed，同時需要添加一個新的事件event，對事件event組件內的行動部分，進行語法函數設置，使其在仿真運行過程中能夠獲取速度數據，如圖3-4所示。圖3-4部分語法設計3.3仿真結果分析3.3.1列車運行速度（1）速度——時間關系為獲取運行后的速度仿真數據，通過調整，將數據更新選擇設置為顯示至多更新2500個最新的樣本，運行后將速度-時間圖像保存，獲得AnyLogic內結果圖，如圖3-5，軟件內圖像縱坐標速度的單位是米每秒，橫坐標時間的單位為秒。圖3-5軟件內速度時間圖像但是很容易看到，軟件得到的結論圖像缺點很明顯，為了同時涵蓋所有數據，將時間窗的設置為2500，導致不能直觀的看到速度值和時間值之間具體的一一對應關系，微觀情況無法獲得。因此，選擇將數據導出后進行分析。首先對列車各個區間運行平均速度進行分析，如圖3-6所示。平均速度主要位于40每小時至50千米每小時這個區間當中，穩定性較高，但存在一個區段的平均速度大幅度超出這個范圍達到了60千米每小時，是宣仁墩站至大地窩堡站的區段，這一區段距離最長達到了2884米。同時結合區段距離分析，距離越長的區段，平均速度越高，這是因為在采取最快速策略的情況下，列車達到最大速度后勻速行駛的時間更長，提高整體速度水平。圖3-6各區段平均速度列車在全線的仿真技術速度為46.09千米每小時，旅行速度為33.36千米每小時。各區間平均速度的標準偏差是4.7576千米每小時，這個表明了各區間車速的離散程度不高，比較穩定。對全部平均速度區間進行估計分析，當置信水平為95%時，根據計算公式E=S?式中：K值為1.96，S為標準偏差4.7576千米每小時，LiE計算得到是5.707千米每小時，因此得到平均速度區間估計范圍在40.383千米每小時至51.797千米每小時。再反觀各區間平均速度的數值，幾乎完全吻合估計范圍。再選取部分數據進行分析研究，如圖3-7所示，從三屯碑站到新疆大學站這段運行區間的運行狀況來看，可以發現曲線斜率并不是一成不變的，加速度是存在波動變化的情況，這也符合前面章節討論的加速度的變化主要是自身受力情況決定的，制動力等力的最終合力大小決定加速度，但也與列車行駛速度相關，通過文獻學習發現列車速度在低于30千米每小時和30千米每小時至80千米每小時的這兩個區間中，加速度是會存在變化的情況。圖3-7三屯碑站至新疆大學站速度-時間圖像（2）速度——距離關系這兩者的關系可以更好地展現出列車在實際運行中的速度變化情況，圖4.8速度——距離3.3.2列車時間信息（1）列車區段運行時間仿真軟件按照最快速運行策略為目標，對列車的區間運行時間仿真數據結果如下表3-1所示。表3-1仿真運行計算結果序號區間名稱區間距離（米）區間運行時間（秒）1三屯碑站—新疆大學站933.98782新疆大學站—二道橋站1189.95953二道橋站—南門站1427.471154南門站—北門站1057.35835北門站—新興街站1436.651106新興街站—南湖廣場站968.99847南湖廣場站—南湖北路站1262.14958南湖北路站—王家梁站1033.36909王家梁站—八樓站1552.6711110八樓站—大西溝站1270.7810411大西溝站—中營工站802.467512中營工站—小西溝站1440.4610513小西溝站—鐵路局站1179.629414鐵路局站—體育中心站1275.8710215體育中心站—植物園站1278.5410416植物園站—迎賓路口站1128.419717迎賓路口站—三工站1236.0111318三工站—宣仁墩站1371.2411919宣仁墩站—大地窩堡站2884.4817220大地窩堡站—國際機場站2052.4614621合計26782.892092列車計劃的運行時間如表3-2所示：表3-2仿真結果與計劃運行時間比較序號區間名稱區間距離（米）實際運行時間（秒）誤差率（%）1三屯碑站—新疆大學站933.9879-1.272新疆大學站—二道橋站1189.95941.063二道橋站—南門站1427.471131.774南門站—北門站1057.3585-2.355北門站—新興街站1436.651081.856新興街站—南湖廣場站968.99831.207南湖廣場站—南湖北路站1262.14941.068南湖北路站—王家梁站1033.36873.459王家梁站—八樓站1552.671082.7810八樓站—大西溝站1270.781030.9711大西溝站—中營工站802.4676-1.3212中營工站—小西溝站1440.46107-1.8713小西溝站—鐵路局站1179.6295-1.0514鐵路局站—體育中心站1275.87993.0315體育中心站—植物園站1278.541004.0016植物園站—迎賓路口站1128.41934.3017迎賓路口站—三工站1236.011111.8018三工站—宣仁墩站1371.241171.7119宣仁墩站—大地窩堡站2884.481710.5820大地窩堡站—國際機場站2052.461450.6921合計26782.8920681.16通過進行兩種數據的對比，可以發現仿真獲得的運行時間與計劃時間兩者之間的誤差率整體較小，單區段誤差率最大絕對值為4.3%，出現在植物園站到迎賓路口站，延遲4秒，但是不存在沒有誤差的區間，出現最小的誤差率的區間是宣仁墩站至大地窩堡站，為0.58%。全線運行時間的誤差合計為24秒，平均到每個區間為延遲2.4秒，總誤差率為1.16%。同時可以認為，AnyLogic軟件仿真結果比較貼切實際，在時間上具有很高的精密程度，對于城市軌道交通的規劃和運營階段有很大的參考價值。（2）列車停站時間仿真軟件運行得到的列車停站時間如下表3-所示序號車站名稱停站時間（秒）1三屯碑站-2新疆大學站403二道橋站474南門站405北門站406新興街站417南湖廣場站418南湖北路站419王家梁站4010八樓站3911大西溝站4012中營工站4013小西溝站4014鐵路局站4515體育中心站4116植物園站4017迎賓路口站4018三工站6219宣仁墩站4120大地窩堡站4021國際機場站-22合計798列車的計劃停站時間為下表序號車站名稱停站時間（秒）誤差率（%）1三屯碑站--2新疆大學站400.003二道橋站454.444南門站400.005北門站400.006新興街站402.507南湖廣場站402.508南湖北路站402.509王家梁站400.0010八樓站40-2.5011大西溝站400.0012中營工站400.0013小西溝站400.0014鐵路局站450.0015體育中心站402.5016植物園站400.0017迎賓路口站400.0018三工站603.3319宣仁墩站402.5020大地窩堡站400.0021國際機場站--22合計7901.01通過仿真和計劃的列車停站時間的對比，發現單站誤差率絕對值最大為4.44%，出現在二道橋站，為延遲2秒；沒有停站時間誤差的車站為十一個。列車停站時間的誤差合計為8秒，平均每個車站延遲0.42秒，總誤差率1.01%，和列車運行時間的誤差率1.16%相近，但是誤差時間少了16秒，說明在停站方面，出現誤差的情況較少。3.3.3正線車站通過能力仿真軟件對烏魯木齊地鐵一號線按照發車間隔為十分鐘，7：40發出第一班車，為23：30發出最后一班車的原則，進行一天運行的仿真，得到正線車站通過能力，為了便于觀察，對時間的劃分是四小時為一組，最后一小時單獨為一組，總共分成六組，如表3-所示。表3-正線車站通過能力（單位：列/3小時，最后一列單位為列/小時）序號車站名稱7：40-11：4011：40-15：4015：40-19：4019：40-23：4019：40-23：4023：40-0：401三屯碑站242424242402新疆大學站242424242403二道橋站242424242404南門站242424242405北門站242424242406新興街站232424242417南湖廣場站232424242418南湖北路站232424242419王家梁站2324242424110八樓站2224242424211大西溝站2224242424212中營工站2224242424213小西溝站2224242424214鐵路局站2224242424215體育中心站2124242424316植物園站2124242424317迎賓路口站2124242424318三工站2124242424319宣仁墩站2024242424420大地窩堡站2024242424421國際機場站20242424244可以從上表中看到，全線21座地鐵站在中間4組時間內的正線通過能力均為24列/小時，也就是6列/小時。產生的區別發生在第一組與最后一組內，這主要是列車從三屯碑站發車后，需要四十分鐘左右的時間到達國際機場站，十分鐘平均可以通過五站，同時到十分鐘后，就會發出一輛新的列車，造成了第一個小時結束后，前幾個站經過了6列列車，最后幾個站只經過2列，中間站也是整體遞減的情況；在最后一小時內，前幾站就沒有列車通過，最后幾站通過了上一小時內發出的列車，中間站通的過情況是整體遞增。3.3.4上線列車數上線列車數是指在全線路中，用來運行工作的列車底數。通常為了充分利用列車資源，不造成浪費，會選擇適合當前時間段的上線列車數量。例如，高峰期間的上線列車數更為多，這個階段的客流量也更大，所以對列車運力要求更高，當退出高峰期，多余的列車就會入庫。列車退出線路的車站不一定是列車終點站，如果列車在沒有乘客空載的情況下，一直到車輛段的這段行駛距離，勢必對造成線路情況的承載能力過大。仿真軟件對烏魯木齊地鐵一號線列車從三屯碑站到國際機場站的方向進行仿真，設置加入列車過程只能在三屯碑站進行，收車過程可以在三屯碑站和國際機場站進行，將數據導出，作折線柱狀組合圖，如圖3-9所示。圖3-9仿真數據導出從表中可以看到，加車過程只發生在最初的兩個小時內，數據顯示是嚴格按照10分鐘的發車間隔進行發送列車工作，7：40為第一輛列車發出，9：20為第十輛列車發出，當三屯碑站在9：30需要發出第十一輛列車時，此時早上的一輛列車已經返回可以繼續在線路上運行，故不再發出新的列車。在沒有突發事故產生的情況下，一直是這十輛列車，直至晚上進行入庫工作，分別進入燕兒窩停車場和百園路車輛段。這樣運行的優點是充分利用列車資源，線路上以最少的列車完成工作，大幅度提升了效率。但是缺點也很明顯，列車狀況磨損速度加快，沒有得到充分保養，而且在高峰期間需要調整運行方案時，難以滿足需求。3.3.5折返站折返能力在線路折返站上可以進行折返工作的最大列車數，在六十分鐘內的數據，稱之折返能力。通過仿真軟件運行，得到折返站的能力數據，如表3-所示表3-序號折返站名稱接車間隔時間（s）折返間隔時間（s）發車間隔時間（s）最小折返間隔（s）折返能力（列/h）1三屯碑站87105.594105.8342國際機場站112116.512012030通過上表發現，兩個折返能力充足，但是在前面的仿真結果可以看到，正常工作期間折返站每小時的實際折返列車為6列，并沒有充分利用折返站的折返能力，造成了能力資源浪費。這一情況出現的主要與列車發車間隔以及終點站作為折返站的條件有關。3.4本章小結本章通過對烏魯木齊地鐵1號線的研究，對線路本身具體情況和列車型號、編組選用進行了分析，以仿真系統AnyLogic為基礎進行建模設計，獲得需求模型并進行仿真獲得列車運行速度、區間運行時間等其他數據，與實際情況中的線路計劃數據比較分析，并進行評價。以獲得結果和對比分析為據，說明這一仿真對于實際運營規劃也有相當的理論意義，也證明了仿真系統自身存在的價值的。4研究結論與展望4.1研究結論本文在參考了大量學者的研究基礎上，對城市軌道交通列車運行研究，對這一過程的具體情況進行分析，從列車模型的選取、運行的受力、運行策略的選擇和最終模型的確定等方面進行研究。選取烏魯木齊地鐵一號線，以實際數據為基礎對線路和列車進行研究，通過AnyLogic進行仿真建模，獲得數據并分析對比進行評價，適當地給出建議。4.2研究展望（1）本文在對列車牽引計算理論進行研究時，考慮到兩種模型，但是在仿真研究中只使用了一種，并不是很全面。同理，在列車運行策略方面，未使用經濟運行策略和混合式運行策略的情況，完整性不足，獲得結果和數據分析方面并不全面。（2）列車運行仿真時，只進行了單一方向的仿真，未將上下行兩種全部考慮在內，若結合兩種情況進行仿真分析，結果將更加擁有說服力。（3）未計算列車具體能耗情況，這一方面若加入研究，將會對列車運行速度時間并且結合列車能量消耗分析，這樣可以從節能方面進行部分研究獲得結果。參考文獻侯秀芳，梅建萍，左超.2020年中國內地城軌交通線路概況[J].都市快軌交通，2021，34(01):1-17.李應.地鐵列車運行操縱優化研究[D].北京交通大學，2015.1-14李歡.地鐵列車運行仿真及策略優化[D].西南交通大學，2012.1-13徐紀康.城市軌道交通列車運行過程仿真研究[D].同濟大學，2008.1-10Milroy，IanP.Aspectsofautomatictraincontrol[J].ianpetermilroy，1980.LeeD，MilroyI，TylerK.ApplicationofPontryagin'sMaximumPrincipletotheSemi-automaticControlofRailVehicles[C]//InstitutionofEngineers，Australia.InstitutionofEngineers，Australia，1982.233-236P.G.HowlettandI.P.MilroyandP.J.Pudney.Energy-efficienttraincontrol[J].ControlEngineeringPractice，1994.20-33ChangCS，SimSS.Optimisingtrainmovementsthroughcoastcontrolusinggeneticalgorithms[J].IeeProceedingsPartB，1997，144(1):p.65-73.Khmelnitsky，E.Onanoptimalcontrolproblemoftrainoperation[J].IEEETransactionsonAutomaticControl，2000，45(7):1257-1266.WongKK，