城市轨道交通系统分析 摘要: 首先阐述城市轨道系统的基本概念, 包括系统的要素构成、基本功能、狭义与广 义环境、层次结构等, 并分析城市轨道交通系统的地位与作用, 指出它是城市综合交通系统的核心子系统, 对城市土地的利用和城市形态的演化有着重要的反作用; 其次探讨城市轨道交通系统的基本特性, 包括交通特性、经济特性与社会特性等, 这些特性(特别是经济特性和社会特性) 决定着城市轨道交通系统的管理体制与其经营管理的特殊性; 最后提出城市轨道交通系统的产品概念及其管理的主要内容 , 并初步分析其管理体制与经营管理特点。 关键词: 城市轨道交通; 系统分析; 系统管理 城市轨道交通系统的基本要素包括: (1) 设备。可城市轨道交通系统的环境。狭义地讲, 是指在城市分为两类。一类是固定设施, 如线路、车站、车辆段、环综合交通系统中城市轨道交通子系统与其它交通子系境系统、指挥控制系统(信号、联锁、闭塞系统) 等; 另 一统的相互关系, 包括其在整个系统中的地位以及与其类是移动设施, 如动车组、自动停车装置等。系统为它交通方式的竞争与协作关系。广义地讲, 则是指整个 图1 城市轨道交通系统及其环境 业区的分布、文化娱乐业的分布等。他们是交通需求之“ 源”, 决定着城市人口出行需 求的强度大小与空间分布, 对城市轨道交通系统的网络分布与运输能力提出相应的要求。 城市轨道交通系统的层次结构。就目前城市轨道交通系统的技术发展水平而言, 包含市郊铁路、地下铁道、轻轨交通、有轨电车、高架导轨电车等几种方式。根据其运能大小, 大致可划分为三个层次: 一是大容量的轨道交通方式, 主要是地下铁道和市郊铁路, 适合于市中心区和市郊有大密度客流的地区与方向; 二是中等容量的轨道交通方式, 主要是指轻轨交通, 适合于市郊间、市区次中心之间, 甚至市区(主要是中、小城市) 等有相当客 流量的方向与地区; 三是低容量的轨道交通方式, 主要是指传统的有轨电车和单轨系统等, 适应于较小运量的地区或方向。上述三个层次与常规公交汽、电车互相有机配合, 可高效、快速地完成城市人口的出行需求。 2 城市轨道交通系统的地位与作用 如图2 所示, 从系统的层次性分析, 城市社会经济大系统、城市综合交通系统和城市轨道交通子系统三者之间是递阶包涵的关系。 首先, 城市是相对于乡村的社会、经济大系统, 从某种意义讲, 其本质是时间和空间上的高效率与高效益, 城市必须保持充分的活力和相当的发展空间。 实践证明, 一个城市要做到这一点必须有一个高效率的城市综合交通系统作支撑。这是因为城市交通系统是城市社会、经济大系统中的一个重要子系统。一方面城市土地利用与开发提出相应的交通需求, 需要一个高效的城市交通系统来支持; 另一方面, 城市交通系统
毕业设计中文摘要
目录 1 前 言 (1) 2 城市轨道交通信号系 统 (1) 2.1 信号定义与实现意义 .......................................................... 1 2.2 信号的基本分类 .............................................................. 2 2.3 信号机与行车标志种类 ........................................................ 2 2.3.1 信号机的基本种类 .......................................................... 3 2.3.2 行车标志 .................................................................. 3 2.3.3 信号标志 .................................................................. 4 2.4 视觉信号的意义 .............................................................. 5 2.5 手信号的显示方式和意义 ...................................................... 6 2.6 听觉信号 (9) 3 信号系统的基 础 (11) 3.1 联锁的定义 ................................................................. 11 3.2 进路与道岔 ................................................................. 11 3.3苏州地铁信号系统 ............................................................. 13 3.4 车场线信号 ................................................................. 13 4 信号控制系统在城市轨道交通中的应 用 (13) 4.1 城市轨道交通中使用的信号系统 ............................................... 13 4.2 城市轨道交通移动闭塞信号系统的通信实现方式..................................
交通信号控制系统解决方案 1概述 交通信号控制系统，是智能交通系统（ITS）在交通管理工作中的基本应用，也是城市智能交通管控系统中最直接、最基础的应用系统。通过建设信号控制系统，实现信号路口联网远程控制、交通流量的采集、路口自适应控制、绿波协调控制以及区域的自适应控制，有效减少车辆的停车次数，节省旅行时间；后台实时调整信号配时，采取多时段控制方式，必要时，可通过智能交通管理中心人工干预，直接控制路口交通信号机执行指定相位，有效的疏导交通，减少行车延误，提高通行能力，缓解日益严峻的城区道路交通拥堵压力，提高城区交通综合管理能力，减少汽车尾气排放，美化环境，提升城区形象。 2系统结构设计 系统结构划分为3级：分别为中心控制级设备、区域控制级设备以及路口控制级设备。交通信号控制系统设备主要包括中心设备、前段设备和通信设备。
（1）中心控制级设备 中心控制级设备作用主要是： ?监控整个系统的运行。 ?协调区域控制级的运行。 ?具备区域控制级的所有功能。（2）区域控制级设备 区域控制级设备作用主要是： ?监控受控区域的运行。
?对路口交通信号进行协调控制。 ?对路口交通信号机的工作状态和故障情况进行监视。 ?通过人机回话对路口交通信号机进行人工干预。 ?监视和控制区域级外部设备的运行。 ?进行交通流量统计处理。 （3）路口控制级设备 路口控制级设备即信号机，其作用主要是： ?控制路口交通信号灯。 ?接收处理来自车辆检测器的交通流信息，并定时向区域计算机发送。 ?接收处理来自区域计算机的命令，并向区域计算机反馈工作状态和故障信息。 ?具有单点优化能力。 3系统功能设计 3.1基础功能 （1）区域自适应控制 系统以控制子区作为基本控制单元，综合考虑子区内的交通运行状态（如交通阻塞、交通拥挤、交通顺畅）、交叉口的关联性大小、交叉口的实际交通量，确定公共信号周期与相位差的决策模型，并运用智能优化算法实时优化子区协调控制配时参数，实现控制子区交叉口的协调控制功能。 系统的区域交叉口协调控制能够确保控制区域内的交通流时刻处于最佳运行状态，相邻交叉口之间协调方向的行驶车流可以获得尽可能不停顿的通行权，大大降低车辆在交叉口频繁加减速所产生的交通污染，减少区域交通总的车辆燃油
城市轨道交通信号与通信系统基础知识 填空题 城市轨道交通信号系统通常包括两大部分，分别为联锁装置和列车自动运行控制系统。 列车自动运行控制系统ATC包括ATO（列车自动驾驶）、ATP（列车自动超速防护）、ATS（列车自动监控系统）。 信号机是由机柱、机构、托架、梯子、基础组成。（此一般指高柱信号机，若矮型信号机则无梯子。） 机构是由透镜组（聚焦的作用）、灯座（安放灯泡）、灯泡（光源）、机箱（安装诸零件）、遮檐（避免其它光线射入）、背板（增大色灯信号与周围背景的亮度）等组成。 透镜式信号机是指用信号的颜色和数目来组成的设备，并且采用光学材料的透镜组。 通过色灯的显示，提供列车运营的条件，拥有一系列显示的设备称为信号机。 信号机按高矮可分为高柱信号机与矮型信号机。 信号机按作用的不同可分为：防护信号机、阻挡信号机、出段信号机、入段信号机、调车信号机。 道岔区段设置的信号机称为防护信号机。 10、控制列车的进入与速度的设备称为信号。传送各种信息（图像、信息等）称为通信。 11、继电器是由电磁系统和接点系统组成。电磁系统是由线圈和铁芯组成，即输入系统。接点系统是由前接点和后接点组成，即输出系统。 12、转辙机的功能有：转换道岔、锁闭道岔、给出表示。 13、转辙机按用电性质，可分为直流电动转辙机和三相交流电动转辙机。 14、转辙机按道岔锁闭位置，可分为内锁闭和外锁闭。 15、转辙机按动力，可分为电动和液压。 16、50Hz微电子相敏轨道电路应用于车辆段内，其作用是接受来自轨道上列车占用的情况。 17、音频数字编码无绝缘轨道电路应用于正线上和试车线上，其作用是接受和发送各种信息。
第三章知识的状态空间表示法 1 课前思考： 人类的思维过程，可以看作是一个搜索的过程。 某个方案所用的步骤是否最少？也就是说它是最优的吗？如果不是，如何才能找到最优的方案？在计算机上又如何实现这样的搜索？这些问题实际上就是本章我们要介绍的搜索问题。 2 学习目标： 掌握回溯搜索算法、深度优先搜索算法、宽度优先搜索算法和A搜索算法，对典型问题，掌握启发式函数的定义方法。 3 学习指南： 了解算法的每一个过程和细节问题，掌握一些重要的定理和结论，在有条件的情况下，程序实现每一个算法，求解一些典型的问题。 4 难重点： 回溯搜索算法、算法及其性质、改进的Ａ＊算法。 5 知识点： 本章所要的讨论的问题如下： 有哪些常用的搜索算法。 问题有解时能否找到解。 找到的解是最佳的吗？ 什么情况下可以找到最佳解？ 求解的效率如何。 3.1 状态空间表示知识 一、状态空间表示知识要点 1．状态 状态（State）用于描述叙述性知识的一组变量或数组，也可以说成是描述问题求解过程中任意时刻的数据结构。通常表示成： Q={q1，q2，……，qn} 当给每一个分量以确定的值时，就得到一个具体的状态，每一个状态都是一个结点（节点）。
实际上任何一种类型的数据结构都可以用来描述状态，只要它有利于问题求解，就可以选用。 2．操作（规则或算符） 操作（Operator）是把问题从一种状态变成为另一种状态的手段。当对一个问题状态使用某个可用操作时，它将引起该状态中某一些分量发生变化，从而使问题由一个具体状态变成另一个具体状态。操作可以是一个机械步骤、一个运算、一条规则或一个过程。操作可理解为状态集合上的一个函数，它描述了状态之间的关系。通常可表示为： F={ f1 , f2,……… fm} 3．状态空间 状态空间（State Space）是由问题的全部及一切可用算符（操作）所构成的集合称为问题的状态空间。用三元组表示为： （{Qs}，{F}，{Qg}） Qs：初始状态，Qg：目标状态，F：操作（或规则）。 4．状态空间（转换）图 状态空间也可以用一个赋值的有向图来表示，该有向图称为状态空间图，在状态空间图中包含了操作和状态之间的转换关系，节点表示问题的状态，有向边表示操作。 二、状态图搜索 1.搜索方式 用计算机来实现状态图的搜索，有两种最基本的方式：树式搜索和线式搜索。 2.搜索策略 大体可分为盲目搜索和启发式（heuristic）搜索两大类。 搜索空间示意图 例3.1 钱币翻转问题 设有三枚硬币，其初始状态为（反，正，反），允许每次翻转一个硬币（只翻一个硬币，必须翻一个硬币）。必须连翻三次。问是否可以达到目标状态（正，正，正）或（反，反，反）。问题求解过程如下： 用数组表示的话，显然每一硬币需占一维空间，则用三维数组状态变量表示这个知识： Q=（q1 , q2 , q3） 取q=0 表示钱币的正面q=1 表示钱币的反面 构成的问题状态空间显然为： Q0=（0，0，0），Q1=（0，0，1），Q2=（0，1，0），Q3=（0，1，1）
编号: 毕业论文(设计) 题目智能交通信号灯控制系统设计 指导教师xxx 学生姓名杨红宇 学号201321501077 专业交通运输 教学单位德州学院汽车工程系（盖章） 二O一五年五月十日
德州学院毕业论文（设计）中期检查表
目 录 1 绪论............................................................................................................................ 1 1.1交通信号灯简介...................................................................................................... 1 1.1.1 交通信号灯概述.................................................................................................. 1 1.1. 2 交通信号灯的发展现状...................................................................................... 1 1.2 本课题研究的背景、目的和意义 ......................................................................... 1 1. 3 国内外的研究现状 ................................................................................................. 1 2 智能交通信号灯系统总设计.................................................................................... 2 2.1 单片机智能交通信号灯通行方案设计 ................................................................. 2 2.2 功能要求 ............................................................................... 错误！未定义书签。 3 系统硬件组成............................................................................................................ 4 4 系统软件程序设计.................................................................................................... 5 5 结论和展望................................................................................................................ 6 参考文献...................................................................................... 错误！未定义书签。 杨红宇 要： 但是传统的交通信号灯不已经不能满足于现代日益增长的交通压力，这些缺点体现在：红绿 以及车流量检测装置来实现交通信号灯的自控制，随着车流量来改变红绿灯1 绪论 1.1 1.1.1 为现代生活中必不可少的一部分。
交通系统功能分析 大纲 一、交通系统功能定义：（需要自行定义） 二、交通系统功能的分类方法：（列举各种系统功能的分类方法，确定一种方法，给出交通系统功能的组成） 1、分类方法简介 2、系统分类法 三、交通系统功能的组成(各子系统原理、实现途径、例子、子系统所衍生的系统、附属功能) 1、交通系统运输功能 （1）客运功能 （2）货运功能 （3）信息传递功能 2、交通系统服务功能 （1）停靠功能（停车场、飞机场、码头、车站） （2）收费功能（收费站） （3）后勤保障功能（加油站、维修站等） 3、交通系统战备功能 （1）应急起降功能（高速公路、快速路） （2）兵站服务功能（服务区、车站） （3）战储功能（交通枢纽） （4）防空功能（地铁、隧道） 4、交通系统附属功能 （1）美化功能
（2）应急功能 （3）促进功能（经济、科技） （4）引导功能 （5）其他功能 四、交通系统各功能之间的关系以及子系统之间的关系： 1、系统各功能之间的联系 2、子系统各功能之间的联系 3、系统各功能的相互影响 4、子系统各功能的相互影响 五、交通系统功能特性（优势、劣势、其它） 1、交通系统功能的积极方面 2、交通系统功能的消极方面 3、交通系统功能的整体特性 六、交通系统功能需求（智能、未来需求） 1、智能化需求（智能公交、智能交通、智能汽车） 2、物联网技术需求（物联网技术融入交通系统） 3、文化建设需求（长久性、发展性） 4、“绿色交通”需求
正文 一、交通系统功能定义： 通过对文献检索及资料查询，目前针对交通系统功能的定义尚未给出比较明确的概念，只是泛泛的对某一方面的功能给出相关解释。例如交通信息系统的功能是在进行交通信息的收集、传递、储存、加工、维护和使用，辅助交通参与者进行决策，以实现目标。 根据交通、系统功能的定义，结合交通系统的特性，对交通系统功能给出一种解释。交通是指从事旅客和货物运输及语言和图文传递的行业，包括运输和邮电两个方面，在国民经济中属于第三产业。系统功能是泛指系统的整体表现。从控制论的角度来说，系统功能是指系统的“输出”。对无机系统来说，功能是指它们的性能；对生物系统来说是就是机能；而对社会系统应该用功效（功能和效益）更为确切。因此，交通系统功能是指交通系统与外部环境相互联系和相互作用中表现出来的性质、能力、和行为。 二、交通系统功能的分类方法： 交通系统是社会系统的重要组成部分，它承担着物质、能量、信息的转运传输功能，维系着社会生产与消费的平稳运行。针对系统分类的方法很多，目前用的比较多的有决策树法、贝叶斯分类法、模式识别法、神经网络、系统论等分类法。根据交通系统的特性及作用机理，采用系统论的方法对交通系统功能进行分类。 系统论的基本思想方法，就是把所研究和处理的对象，当作一个系统，分析系统的结构和功能，研究系统、要素、环境三者的相互关系和变动的规律性，并优化系统观点看问题，世界上任何事物都可以看成是一个系统，系统是普遍存在的。大至渺茫的宇宙，小至微观的原子，一粒种子、一群蜜蜂、一台机器、一个工厂、一个团体等都是系统，整个世界就是系统的集合。 系统是多种多样的，可以根据不同的原则和情况来划分系统的类型。按人类干预的情况可划分自然系统、人工系统；按学科领域就可分成自然系统、社会系统和思维系统；按范围划分则有宏观系统、微观系统；按与环境的关系划分就有开放系统、封闭系统、孤立系统；按状态划分就有平衡系统、非平衡系统、近平衡系统、远平衡系统等等。此外还有大系统、小系统的相对区别。 总体来讲，系统论是研究系统结构与功能(包括演化、协同和控制)一般规律的科学系统论认为系统是由若干要素以一定结构形式联结构成的具有某种功能的有机整体，系统的功能是反映系统与外部环境关系，表达系统的性质和行为，
第9章 线性系统的状态空间分析与综合 重点与难点 一、基本概念 1．线性系统的状态空间描述 （1）状态空间概念 状态 反映系统运动状况，并可用以确定系统未来行为的信息集合。 状态变量 确定系统状态的一组独立（数目最少）变量，它对于确定系统的运动状态是必需的，也是充分的。 状态向量 以状态变量为元素构成的向量。 状态空间 以状态变量为坐标所张成的空间。系统某时刻的状态可用状态空间上的点来表示。 状态方程 状态变量的一阶导数与状态变量、输入变量之间的数学关系，一般是关于系统的一阶微分（或差分）方程组。 输出方程 输出变量与状态变量、输入变量之间的数学关系。 状态方程与输出方程合称为状态空间描述或状态空间表达式。线性定常系统状态空间表达式一般用矩阵形式表示： ???+=+=Du Cx y Bu Ax x & (9.1) （2）状态空间表达式的建立。系统状态空间表达式可以由系统微分方程、结构图、传递函数等其他形式的数学模型导出。 （3）状态空间表达式的线性变换及规范化。描述某一系统的状态变量个数（维数）是确定的，但状态变量的选择并不唯一。某一状态向量经任意满秩线性变换后，仍可作为状态向量来描述系统。状态变量选择不同，状态空间表达式形式也不一样。利用线性变换的目的在于使系统矩阵A 规范化，以便于揭示系统特性，利于分析计算。满秩线性变换不改变系统的固有特性。 根据矩阵A 的特征根及相应的独立特征向量情况，可将矩阵A 化为三种规范形式：对角形、约当形和模式矩阵。 （4）线性定常系统状态方程解。状态转移矩阵)(t φ（即矩阵指数At e ）及其性质：
i ． I =)0(φ ii ．A t t A t )()()(φφφ ==& iii. )()()()()(122121t t t t t t φφφφφ±=±=+ iv. )()(1 t t -=-φφ v. )()]([kt t k φφ= vi. )( ])exp[()exp()exp(BA AB t B A Bt At =+= vii. )( )ex p()ex p(11非奇异P P At P APt P --= 求状态转移矩阵)(t φ的常用方法： 拉氏变换法 =)(t φL －1])[(1--A sI （9.2） 级数展开法 ΛΛ++++ +=k k At t A k t A At I e ! 12122 （9.3） 齐次状态方程求解 )0()()(x t t x φ= （9.4） 非齐次状态方程式（9.1）求解 ?-+=t Bu t x t t x 0d )()()0()()(τττφφ （9.5） （5）传递函数矩阵及其实现 传递函数矩阵)(s G ：输出向量拉氏变换式与输入向量拉氏变换式之间的传递关系 D B A sI C s G +-=-1)()( (9.6) 传递函数矩阵的实现：已知传递函数矩阵)(s G ，找一个系统},,,{D C B A 使式（9.6）成立，则将系统},,,{D C B A 称为)(s G 的一个实现。当系统阶数等于传递函数矩阵阶数时，称该系统为)(s G 的最小实现。 传递函数矩阵的实现并不唯一。实现的常用标准形式有可控标准形实现、可观测标准形实现、对角形实现和约当形实现等。 （6）线性定常连续系统的离散化及其求解 对式（9.1）表示的线性定常数连续系统进行离散化，导出的系统离散状态空间描述
附件20： 高职交通运输大类轨道交通信号控制系统设计与应用赛项技能竞赛规程、评分标准及选手须知 一、竞赛内容 本次竞赛的核心内容是：搭建轨道交通信号控制系统，实现符合真实列控中心规范的核心功能（如三点检查、列控中心初始化、改方请求、轨道电路发码控制、轨道电路模拟量和开关量数据的实时监测、CAN总线通讯等功能）。 轨道交通信号控制系统设计与应用主要以地面列车运行控制系统为技术主体，由轨道交通信号控制系统实物组合柜和信号主控制台组成。轨道交通信号控制系统实物组合柜包含列控中心模拟机、模拟轨道（8区段）、移频柜内设备（发送器、接收器、衰耗盘）、防雷模拟网络盘、继电器等设备；信号主控制台包含与列控中心相关信号设备模拟系统、列控中心操作客户端、轨道交通信号控制系统维护终端。 参赛选手根据任务书要求（比赛开始时，任务书一次性下达），利用大赛提供的竞赛设备，在3小时内连续完成以下各项子任务： 子任务1：列控中心、移频柜内设备、模拟环境等信号系统逻辑关系设计。 根据提供的轨道交通信号系统使用场景，在信号主控制台上设计各信号设备所对应的位置和逻辑关系。 子任务2：信号控制系统组合内部安装、配线、焊接、调试、测量和分析。 根据提供的电路原理图和设备组合内部配线图，按照信号设备施工标准和要求进行安装、更换和配线，按规定工艺进行焊接；根据要求进行通电试验和调试。 子任务3：完成信号控制系统的故障检测与处理。 学生通过观察系统故障现象、分析故障原因、用测试工具查找故障点并处理故障。 子任务4：信号控制系统的综合应用。 按照要求，完成特定场景的应用。通过操作模拟列控中心、模拟移频柜、轨道和列车等设备实现场景的演变过程。 子任务5：信号主控台设计与调试。
目录 1 线性规划 (1) 1.1 模型及分析 (1) 1.2 Matlab求解方法 (2) 1.3 Lingo求解方法 (3) 2 运输规划 (5) 2.1 模型及分析 (5) 2.2 Lingo求解方法 (6) 3 整数规划 (8) 3.1 模型及分析 (9) 3.2 LINGGO求解方法 (9) 4 图与网络分析 (11) 4.1 模型及分析 (11) 4.2 Matlab求解方法 (11) 5 预测分析 (14) 5.1 货运量预测 (14) 5.1.1 模型及分析 (14) 5.1.2 R软件求解方法 (14) 5.1.3 Excel求解方法 (15) 5.2 综合客运量预测 (17) 5.2.1模型及分析 (17) 5.2.2用Excel里的模型求解 (17) 6参考文献 (19)
1 线性规划 某地段的地面剖面图如图1所示（折线ABCD ），拟在AD 之间修建一条公路。修筑公路除一般的建造费用外，由于填挖土方不平衡而需要增加的额外费用为1=6M V ??元/m3 ，其中V ?为填挖不平衡土方量（公路填挖宽度为10m ）；由于纵坡而引起汽车额外的油料费用（设计年限内的总费用）为2=3000i M ?元/m ，其中i 为纵坡度。问如何设计纵坡才能使这些附加的费用为最少？ 要求最大纵坡不大于10%，并且1230,0,0i i i ≥≤≥。因坡度不大，公路长度可按水平距离计算，即' '' ' 400AB B C C D m ===。 20 50 100 高程(m) 400800 1200 水平距离(m) A i 1 B C D C′ X 1 i 2 X 2i 3 B′ 图1 某路段的地面线高程 1.1 模型及分析 原问题可用如下的数学模型来表达： ()1212min 240001206000z x x x x =--+- 12121212901040..50500 x x x x s t x x x x ≤??≥??-≤??≥??≤?-≥??
` 第2章 “控制系统的状态空间描述”习题解答 系统的结构如图所示。以图中所标记的1x 、2x 、3x 作为状态变量，推导其状态空间表达式。其中，u 、y 分别为系统的输入、输出，1α、2α、3α均为标量。 图系统结构图 解 图给出了由积分器、放大器及加法器所描述的系统结构图，且图中每个积分器 的输出即为状态变量，这种图形称为系统状态变量图。状态变量图即描述了系统状态变量之间的关系，又说明了状态变量的物理意义。由状态变量图可直接求得系统的状态空间表达式。 着眼于求和点①、②、③，则有 ①：2111x x x +=α ②： 3222x x x +=α ③：u x x +=333α 输出y 为1y x du =+，得 { 11 12223331000100 1x a x x a x u x a x ???????? ????????=+???????????????????????? []123100x y x du x ?? ??=+?? ???? 已知系统的微分方程 (1) u y y y y 354=+++ ；(2) u u y y -=+ 32；
(3) u u y y y y 75532+=+++ 。试列写出它们的状态空间表达式。 (1) 解 选择状态变量1y x =，2y x =，3y x =，则有： 12 23 31231 543x x x x x x x x u y x =??=?? =---+??=? 状态空间表达式为：[]112233123010000105413100x x x x u x x x y x x ????????????????=+????????????????---???????? ????=?????? (2) 解 采用拉氏变换法求取状态空间表达式。对微分方程(2)在零初试条件 下取拉氏变换得： 《 3222332()3()()() 11()1223()232 s Y s sY s s U s U s s Y s s U s s s s s +=---== ++ 由公式、可直接求得系统状态空间表达式为 1122330100001031002x x x x u x x ?? ????????????????=+? ?????????????????????- ???? 123110 2 2x y x x ?????? =- ??????????
《轨道交通信号控制基础》期末复习要点 ?运营基础 两根钢轨间的距离我国采用1435mm。 地铁曲线半径一般不小于300m，困难地段不得小于250m。 坡度计算：i‰=X/l （其中：l是坡段实际长度，X是坡段实际抬高米数。） 分界点（定义）：是车站，线路以及自动闭塞区间的通过信号机的通称。 第二章信号基础设备 直流继电器参数（区分）： ?吸起值：使继电器接点与前节点接触需要的最小电压/电流值。 ?工作值：使继电器动作并满足规定的节点压力的电压或电流。 ?额定值：继电器工作时的电源电压/电流值。（一般为工作值X安全系数） ?释放值：向继电器线圈供以过负载值的电压/电流，是前接点闭合后再逐渐降低电压/电流，当前接点刚断开时的电压/电流值。 ?过负载值：继电器线圈不受损坏，电特性不受影响的最大允许接入电压/电流值。（一般为工作状态的4倍 ?安全系数：额定值与工作值之比。（系数越大越稳定） ?返还系数：释放值与工作值之比。（系数越大，对电流电压的变化反应越灵敏）（在0.2~0.99之间） 在铁路信号系统中，凡是涉及到行车安全的继电器电路都必须采用安全型继电器。所谓安全型继电器是指它的结构必须符合故障-安全原则。 道岔，轨道电路，信号机是信号统称的三大件。 色灯信号机根据光学系统的不同可分为透镜式和探照式两种。 道岔（定义）：道岔是从一股道转向另一股道的转辙设备，它是铁路线路中最关键的特殊设备，也是铁路信号的主要控制对象之一。 图2-34（P51） 道岔的锁闭是把尖轨或可动心轨等可动部分固定在某个开通位置，当列车通过时不因外力作用而改变。 轨道电路是利用钢轨线路和钢轨绝缘构成的电路。它用来监督线路的占用情况，以及将列车运行与信号现实等联系起来，即通过轨道电路向列车和相邻轨道传递行车信息。
1. 系统的特征和要求人们在认识客观事物或改造事物的过程中，用综合分析的思维方式看待事物，根据事物内在的、本质的、必然的联系，从整体的角度进行分析和研究，这类事物就被看成为一个系统。 系统的特征：1整体性。系统整体性要求使各要素形成整体，构成系统，以获得更多、更大的功能。在认识和改造系统的时候，必须从整体出发，从全局考虑，从系统、要素、环境的相互关系中探求系统整体的本质和规律。各要素的结合要保持合理，注意从提高整体功能的角度去提高和协调要素的功能，提高要素的基本质量是提高系统整体效能的基础，但在提高要素质量的同时，还要注意与系统的协调。2 相关性。系统的相关性要求努力建立起系统各要素之间的合理关系，以消除各要素相互间的盲目联系和无效行动，提高系统的有序性，尽量避免系统的“内耗”，提高系统整体运行的效果。3目的性。系统 目的性要求明确系统功能，从而进一步确定系统结构。4环境适应性。系统的环境适应性要求明确系统存在的条件，想方设法创造有利条件，保证系统的生存发展。 4.交通系统的特性 交通系统具有一般系统所共有的特点，即整体性、相关性、目的性、环境适应性。1整体性体现在由人、车、道路、设施、管理组成的综合整体；2相关性体现在交通系统内部各系统之间是有机联系、相互
依存又相互作用的；3目的性表现为为人们从事各种活动提供必要的物质条件和空间活动条件；4环境适应性表现为交通系统处于社会环境之中，受周围环境的影响和制约，并与周围环境相协调。 交通系统还具有的特性：1开放性。交通系统是开放系统，它的服务时间、地点和路线不需要事先申请，也没人事先掌握这些信息，因而它的管理难度比较大。2高度随机性。交通系统使用者在使用交通系统的时间上和方式上的高度随机，使得城市交通系统在供求关系的调节上往往难以摆脱被动和滞后的局面。3可控性。无论是交通源、流以及交通方式的还是交通流向和路径的选择，的产生及其时空分布，构成等等，均有不同程度的可控性。 5.系统工程的特点 系统工程：系统工程是组织管理系统的规划、研究、设计、制造、试验和使用的科学方法，是一种对所有系统都具有普遍意义的方法 系统工程的特点：(1)“一个系统，两个最优”。“一个系统”是指以系统为研究对象。“二个最优''是指系统的目标是总体效果最优，同时实现这些目标的具体的方法或途径也要求达到最优。是系统工程的精华。(2)以“软”为主。如果把传统的工程技术称为硬技术的话，则系统工程是以“软''技术为主的工程技术，它是一大类新的工程技术的总称。 (3)跨学科多，综合性强。一方面是应用知识和技术的综合性，另一方面是开展系统工程项目，要由各有关专业和各方面的专家参加协同工作。(4)从定性到定量的综合集成研究。将专家群体、
1.1状态空间描述的概念 系统一般可用常微分方程在时域内描述，对复杂系统要求解高阶微分方程，这是相当困难的。经典控制理论中采用拉氏变换法在复频域内描述系统，得到联系输入－输出关系的传递函数，基于传递函数设计单输入－单输出系统极为有效，可从传递函数的零点、极点分布得出系统定性特性，并已建立起一整套图解分析设计法，至今仍得到广泛成功地应用。但传递函数对系统是一种外部描述，它不能描述处于系统内部的运动变量；且忽略了初始条件。因此传递函数不能包含系统的所有信息。由于六十年代以来，控制工程向复杂化、高性能方向发展，所需利用的信息不局限于输入量、输出量、误差等，还需要利用系统内部的状态变化规律，加之利用数字计算机技术进行分析设计及实时控制，因而可能处理复杂的时变、非线性、多输入－多输出系统的问题，但传递函数法在这新领域的应用受到很大限制。于是需要用新的对系统内部进行描述的新方法－状态空间分析法
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要保证从信号抽样后的离散时间信号无失真地恢复原始时间连续信号，必须满足： （1）信号是频带受限的； （2）采样率至少是信号最高频率的两倍 那么理想采样频谱中，基带频谱以及各次谐波调制频谱彼此是不重迭的，用一个带宽为 s/2的理想低通滤波器，可以将各次谐波调制频谱滤除，保留不失真的基带频谱，从而不失真地还原出原来的连续信
号 1.PID的参数对系统性能的影响 （1）比例系数K P对系统性能的影响增大比例系数K P一般将加快系统的响应，在有静差的情况下有利于减小静差。但过大的比例系数会使系统有较大的超 调，并产生振荡，使稳定性变坏。 （2）积分时间T I对系统性能的影响：增大积分时间T I有利于减小超调，减小 振荡，使系统更加稳定，但系统静差的消除将随之减慢。 （3）微分时间T D对系统性能的影响：增大微分时间T D，也有利于加快系统响应，使超调量减小，稳定性增加，但系统对扰动的抑制能力减弱。
智能交通信号控制系统发展史 交通信号是汽车工业发展所带来的产物，凡在道路上用以传达具有法定意义、指挥交通行、止、左、右的手势、声响、灯光等都是交通信号。但目前使用的最为普遍、效果最好的是灯光交通信号。 色灯交通信号控制技术的发展是随着现代科学与汽车技术的发展，汽车数量增长，路口冲突矛盾激化，人们为了安全、迅速通过，不得不将最新的科技成果用以解决路口的交通阻塞问题，从而推动了自动控制技术在交通领域的迅速发展。 1886年伦敦的威斯敏斯特教堂安装了一台红绿两色煤气照明灯，用以指挥路口马车的通行，不幸发生意外爆炸，遭到人们反对而夭折。 1917年美国盐湖城开始使用联动式信号系统，将六个路口作为一个系统，用人工手动方式加以控制。 1918年初纽约街头出现了新的人工手动红黄绿三色信号灯，同现在的信号机基本相似。 1922年美国休斯顿建立了一个同步控制系统，以一个岗亭为中心控制几个路口。 1926年英国伦敦成立了第一台自动交通信号机在大街上使用，可以说是城市交通自动控制信号机的开始。 1928年人们在上述各种信号机的基础上，制成“灵活步进式”适时系统。由于其构造简单、可靠、价廉，很快得到推广普及，以后经不断改进、更新、完善，发展成现在的交通协调控制系统。 在计算机应用方面的发展也很快，先是模拟式电子计算机，1952年美国丹佛市首先安装，经过改进成为“PR”(program register)，在美国发展很快，至1962年已经安装了100多个“PR”系统。以后数字计算机也进入了交通控制领域，1963年多伦多市第一个完成了以数字计算机为核心的城市交通控制系统（UTC系统）。接着西欧、北美、日本很快也建立了改进式的UTC系统。 在软件开发方面，1967年英国运输与道路研究实验室的专家们研制了“TRANSYT”(TRAFFIC NETWORK STUDY TOOL)。它是一个脱机仿真优化的配时程序，应用很广，效果很好。 TRANSYT主要由两部分组成。一部分为仿真模型，其目的使用数学方法模拟车流在交通网上的运行状态，研究交通网配时参数的改变对车流运行的影响，能够对不同配时方案控制下的车流运行参数作出可靠地估算；另一部分为优化，将仿真所得到的性能指标送入优化
完美WORD格式 城市轨道交通与通信信号系统 一、引言 1、城市轨道交通发展概况。 伴随着世界经济的不断发展，城市人口的增加和规模的扩大，给公共交通造成了很大压力，也必然促使城市公共交通的积极发展，不仅数量上激增，而且在质量上也提出了更高要求。当前，以城市轨道交通为主、高速公路、等级公路为辅的立体交通网络日趋完善，已经形成了一个综合的交通体系，为城市经济繁荣和人们出行带来了很大便利。近年来，地铁和轻轨发展迅速，颇受一些发展中国家的重视，都在积极规划和建设，以缓解城市日趋严峻的交通拥堵问题。值得一提的是，高铁的发展给城市间的交通以及经济繁荣带来了巨大生命力，特别是磁悬浮轨道技术的应用，更是体现了当前轨道交通的前沿科技水平和发展趋势。例如，上海磁悬浮列车的运行，是我国最新城市轨道交通技术发展的缩影，产生了巨大影响力。 2、城市轨道交通信号系统的应用。 整理分享
完美WORD格式 交通信号不仅是列车运行的通行证，更是安全运行的指挥棒。轨道交通要实现安全运行和提高通过能力两大要求，离不开轨道交通信号的发展和应用。20世纪中叶以来，微电子技术，信息技术和计算机网络技术等科学技术的发展，给轨道交通信号技术带来了了一场颠覆性革命，城市轨道交通信号系统(即ATC)应运而生，它为轨道交通安全运行和通过能力的提高发挥了巨大作用。不仅提高了运行效率，同时实现了列车运行的自动化。 二、城市轨道交通信号系统 1、城市轨道交通信号系统组成和作用。 轨道交通信号系统是由各类信号显示、轨道电路、道岔转辙装置等主题设备及其他有关附属设施构成的一个完整的体系。目前城市轨道交通的信号系统一般包括两大部分：联锁装置和列车自动控制系统ATC (Automatic Train Control)。ATC系统包括三个子系统：列车自动监控系统(简称ATS)、列车自动防护系统(简称ATP)、列车自动运行系统(简称ATO)。 整理分享
城市道路智能交通信号控制系统 智能交通信号控制系统是城市道路交通管理系统中对交叉路口、行人过街，以及环路出入口采用信号控制的子系统，是运用了交通工程学、心理学、应用数学、自动控制与信息网络技术以及系统工程学等多门学科理论的应用系统。 主要包括交通工程设计、车辆信息采集、数据传输与处理、控制模型算法与仿真分析、优化控制信号调整交通流等。国内外各大中城市已有的交通信号控制系统就是根据不同环境条件，基于各自城市道路的规划和发展水平建立起来的。 国家重点基础研究规划（973）项目“信息技术与高性能软件”中设立的二级课题“城市交通监控系统”，结合我国城市交通发展的特点，确定了建立实时自适应的城市道路智能交通信号控制系统的智能化管理的发展方向。 智能交通信号控制系统的基本组成 智能交通信号控制系统的基本组成是主控中心、路口交通信号控制机以及数据传输设备。其中主控中心包括操作平台、交互式数据仓、效益指标优化模型、数据（图象）分析处理等。具体结构框架见下图。
城市道路智能交通信号控制系统框架 智能交通信号控制系统的核心 智能交通信号控制系统的核心是控制模型算法软件，是贯穿规划设计在内的信号控制策略的管理平台，体现着交通管理者的控制思想，它包括信号控制系统将起到的作用和地位。 目前，国内外已应用的信号控制系统大多是以优化定周期方案、优化路口绿信号配比以及协调相关路口通行能力为基础的，是根据历史数据和自动检测到的车流量信息，通过设置的控制模型算法选取适当的信号配比控制方案，是被动的控制策略。 应用较多的核心软件即效益指标优化模型的是英国运输和道路研究所（TRRL）
研制的SCOOT系统（Split Cycle Offset Optimization Technique）和澳大利亚悉尼为应用背景开发的SCATS系统 (Sydney Coordinated Adaptive Traffic System),他们是动态的实时自适应控制系统的早期代表，也是未来一个时期交通信号控制系统智能化发展的开发基础。 随着网络技术的发展，交互式控制策略使信号控制由感控到诱导实现了真正的智能，交通信号控制系统不仅可以检测到车流量等交通信息参数，调控路口绿信号配比，变化交通限行、禁行等指路标志，还可以根据系统联接的数据仓完成与交通参与者之间的信息交换，向交通参与者显示道路交通信息、停车场信息，提供给交通参与者合理的行驶线路，以达到均衡道路交通负荷的主动的控制策略。 尤其重要的是计算机网络技术和数字化使数据传输和信息利用得到了可靠保证。可以说，城市道路智能交通信号控制系统是城市道路交通管理随着信息产业技术迅猛发展的综合产物。 交通信号控制系统的主要术语和参数 周期：是指信号灯色发生变化，显示一个循环所需的时间，也称周期长，即红、黄、绿灯时间之和。 相位：即信号相位，是指在周期时间内按需求人为设定的，同时取得通行权的一个或几个交通流的序列组。 相位差：具有相同周期长的相关路口，在同方向上的两个相关相位的启动时间差，称为相位差。 绿信比：是指在周期长内的各相位绿灯时间与周期长之比。 饱和流量：是衡量路口交通流施放能力的重要参数，通常是指一个绿灯时间内的连续通过路口的最大车流量。 流量系数：是实际流量与饱和流量的比值。既是计算信号配时的重要参数，又是衡量路口阻塞程度的一个尺度。 绿灯间隔时间：是指从失去通行权的相位的绿灯结束，到下一个得到通行权的相位绿灯开始所用的时间。 有效绿灯时间：是指被有效利用的实际车辆通行时间。它等于绿灯时间与黄灯