مقیاس بندی، مدل‌سازی و کنترل ترافیک یک شبکه ریلی بین‌شهری واقعی با استفاده از جبر بیشینه جمع و کنترل‌کننده پیش‌بین

بازیابی تاخیر زمانی می‌تواند کارایی شبکه ریلی را بالابرده و جذابیت استفاده از حمل‌ونقل ریلی را در مقابل سایر صورت‌های حمل‌ونقل افزایش دهد. این مقاله به ارائه یک مدل دینامیکی جدیدی از سیستم راه‌آهن بین‌شهری می‌پردازد. مدل ارائه‌شده، یک سیستم گسسته پیشامد است که بر اساس انحراف از مدت‌زمان سفر و انحراف از زمان توقف قطارها تعریف می‌گردد. با توجه به وجود ایستگاه‌های فرعی متعدد در طول مسیر و امکان حل مسئله کنترل در زمان قابل‌قبول، از مقیاس بندی شبکه ریلی واقعی جمهوری اسلامی ایران به یک شبکه کوچک‌تر بدون از دست دادن صحت و کلیت مسئله استفاده‌شده است. از جبر بیشینه جمع به‌منظور مدل‌سازی دینامیک ترافیک در طول مسیر و از کنترل‌کننده پیش‌بین به‌منظور کنترل ترافیک استفاده‌شده است. هدف از طراحی سیستم کنترل، کاهش تاخیر زمانی حرکت قطارها در طول مسیر و از بین بردن آن با استفاده از کاهش زمان سفر قطارها در فاصله مابین ایستگاه‌ها و تغییر در بازه زمانی ملاقات یا عدم ملاقات قطارهای برنامه‌ریزی‌شده در ایستگاه‌های رابط است. در بخش پایانی مقاله، نتایج شبیه‌سازی به‌منظور نمایش صحت عملکرد مدل پیشنهادی و همچنین عملکرد موفق سیستم کنترل پیش‌بین ارائه‌شده است. یادآور می‌گردد که در این مطالعه، مدل‌سازی و شبیه‌سازی بر اساس اطلاعات واقعی ترافیک در خطوط اصلی راه‌آهن جمهوری اسلامی ایران انجام پذیرفته است.

Scaling, Modeling and Traffic Control of a Real Railway Network using Max-plus Algebra and Model Predictive Control

Delay time recovery can increase the efficiency of the railway network and increase the attractiveness of railway transport against other transportation systems. This article presents a new dynamical model of railway system. The proposed model is a discrete event systems that is defined based on the deviation of travel time and deviation of stop time of trains. Due to the existence of multiple substations along the path and the possibility of solving the control problem at an acceptable time, the realization of the real railway network of the Islamic Republic of Iran into a smaller network has been used without losing the integrity of the issue. The MaxPlus is used to model the dynamics of traffic along the route and Model Predictive Control is used to control the traffic. The goals of the control system are reduction of time delay along the route and eliminate it by reducing the train travel time between stations and change in meeting or not meeting time scheduled trains in the interface stations. In the final section of the paper, simulation results are presented to show the validity of the proposed model as well as the successful performance of the MPC system. It should be noted that in this study, modeling and simulations have been done based on actual traffic information in the main lines of the Islamic Republic of Iran Railways.