题目：高速列车流分布式模拟系统的研究与实现

随着我国轨道交通建设的快速发展，轨道路网规模越来越大，路网中的列车数和车站数不断增加，对列车的安全运行和调度控制提出了更高的要求。当轨道路网中的列车运行遭遇突发情况时，比如雪灾、塌方或者泥石流等，列车运行就会被迫延误或者终止，导致路网大量客运和货运的滞留和延误，路网运输效率就会大大下降，造成严重的经济损失。如何对遭遇突发情况的列车进行重调度是提高路网运行效率和减小经济损失需要解决的一个重要问题。通过对轨道路网中的列车群的运行过程、调度控制进行模拟是研究列车安全运行和调度的重要方法。当路网规模扩大、列车数量增加时，模拟速度将会大大下降。如何有效提高模拟效率是提高模拟系统实时预测能力面临的一个重要问题。本文针对突发事件处理的列车调度，在高速条件下列车流模拟中的海量数据难以实时处理的问题，将分布式并行计算技术与轨道交通模拟方法相结合，首先对列车流运行过程进行建模，其次根据运行过程建模提供的支持和指导，设计满足约束的列车群重调度算法，然后研究分布式实现中所必需的关键技术，构造高速列车流分布式模拟框架，最后基于分布式平台，研制原型系统。本文的主要工作包括以下几点：1. 研究高速条件下列车安全运行和调度控制首先需要对高速列车流运行过程进行模拟。本文设计了一种改进的元胞自动机模型对高速列车流运行过程进行了建模，能够对高速列车流特性进行分析，为后续设计满足约束条件的列车群重调度算法提供依据和指导。2. 目前轨道路网遭遇突发事故时，途经列车只能等待事故的解决，降低了轨道路网的运输效率同时引起严重的经济损失。本文设计和实现了一种满足约束的列车群重调度算法，能够减少轨道路网遭遇突发事件情况下的列车延误同时尽可能少的对原时刻表进行更改。3. 高速条件下列车流模拟中的海量数据难以实时处理造成列车流模拟效率低下，难以提高模拟系统实时预测能力。本文研究和实现了高速列车流分布式模拟中所需的负载平衡机制，构建高速列车流分布式模拟框架，能够有效提高列车流模拟效率。4. 针对本文提出的列车群重调度算法和分布式模拟技术进行了功能测试和性能测试，测试结果表明本文的列车群重调度算法能够有效提高路网运输效率，轨道路网分布式模拟能够有效提高列车流模拟效率。