مدل سازی و تنظیم بلادرنگ ترافیک خطوط مترو با استفاده از کنترل ‌کننده پیش‌ بین غیرخطی

در سال های اخیر، بازیابی تاخیر زمانی و تنظیم بلادرنگ جریان ترافیک در خطوط مترو با استفاده از کنترل کننده های اتوماتیک به منظور بهره برداری بهینه از سامانه های فرکانس بالای مترو، به طور ویژه موردتوجه قرار گرفته است. این مقاله، به ارائه مدل دینامیکی جدیدی از سیستم ترافیکی مترو در یک مسیر رفت و برگشتی می پردازد. مدل ارائه شده، یک نمایش گسسته پیشامد غیرخطی است که بر اساس انحراف از زمان اعزام قطارها در یک مسیر رفت و برگشتی بیان گردیده و برخلاف مدل های پیشین پدیده انتقال ضربه ای تاخیر نیز باهدف نمایش واقعی از نحوه عملکرد حرکت قطارها در آن لحاظ گشته است. همچنین در این مقاله، با هدف بازیابی تاخیر و دفع اثر اغتشاشات از کنترل کننده پیش بین غیرخطی استفاده شده و ورودی کنترلی در جهت کاهش تاخیر زمانی در هر مرحله تولید و به زمان سفر قطارها در فاصله بین ایستگاه ها اعمال می شود. در فرایند طراحی این کنترل کننده، تابع هزینه ای بر مبنای کاهش تاخیر زمان اعزام قطارها و همچنین افزایش رضایت مسافران مورد استفاده قرار گرفته است. همچنین با هدف ایجاد امکان پیاده سازی واقعی، نقش قیود و محدودیت های واقعی بر روی سیگنال کنترلی و سرفاصله زمانی اعزام قطارها در فرایند طراحی کنترل کننده لحاظ شده است. درنهایت نتایج شبیه سازی به منظور نمایش صحت عملکرد مدل پیشنهادی و همچنین عملکرد موفق سیستم کنترل پیش بین غیرخطی ارائه شده است.

Modeling and Real-time Traffic Regulation in Metro Loop Lines using Nonlinear Model Predictive Control

Automatic traffic regulation plays an important role in public transportation especially in metro lines. Delay recovery and realtime control strategies are employed to obtain optimal schedule of high frequency lines in recent years. This paper presents a new traffic model for metro loop lines based on the time deviations of departure times. In this model, a phenomena of transferring knock on delay from one train to another one has been considered. The objective function is considered to minimize the time deviation and increase the passenger satisfaction with headway adherence. Nonlinear model predictive controller is employed to compensate the disturbances and recover the nominal time schedule in metro traffic system by varying the running time between two successive platforms. We minimize the objective function by designing nonlinear model predictive controller in the presence of the operational constraints on control actions and time interval between two successive trains. Simulation results verify the introduced model and show the performance of nonlinear model predictive controller to minimize the delays.