面向易行的高速铁路智能平行调度系统构架及关键技术

针对我国高铁成网运行、管控列车数量和种类多、运营方式复杂等特点,以构建新一代智能动态调度系统为目标,探讨面向易行的高速铁路智能平行调度系统构架,从5个方面提炼出高速铁路智能平行调度系统的技术特征。总结目前高速铁路智能平行调度系统研究亟待解决的关键技术,介绍智能高铁平行调度一体化仿真原型系统研制及实现的部分场景功能。研究工作可为建立面向易行服务的,适应中国高铁“效率变革”“质量变革”需求的智能动态调度理论与技术体系,实现我国高速铁路智能调度系统和运输服务水平的升级发展提供参考。

考虑Pareto最优的列车运行图与维修天窗协调优化

列车运行图与维修天窗之间的冲突始终无法避免,且维修天窗开设时间的长短显著影响列车总运行时间。针对此问题,综合考虑维修天窗对列车运行造成的限速约束、车站到发线数量约束等,建立列车总运行时间最小,以及维修天窗实际开设时长与理想时长总偏差最小的双目标混合整数规划模型;对困难约束设置中间辅助变量将模型线性化以提高求解效率,并设计约束转换算法求解双目标模型的Pareto最优;微观化处理铁路线,将站内资源和站间资源细化为一系列行车资源单元,得到更加符合实际旅客运输需求的运行图。以某地区铁路线夜间开行列车及维修天窗开设计划为研究背景,调用商业软件求解双目标函数模型的Pareto最优,并对双目标模型的最小支配解和最优支配解进行对比分析;针对最优支配解下的列车进入、离开行车资源单元的时间、停站作业时间及维修天窗的开始时间及开设时长,绘制列车运行图。求解结果表明:模型在满足维修天窗最小开设时长的同时,能够兼顾列车运行总时间最小和维修天窗开设时长更充裕。基于最优支配解绘制的列车运行图表明:微观路网下的列车运行时刻表优化结果更符合实际旅客运输生产作业需要。研究结果可为铁路运营管理部门进一步优化列车运行图编制与维修天窗开设提供参考。

考虑股道运用的重载卸车站作业计划优化研究

重载卸车站是重载运输的重要组成部分,实现车站作业计划自动化编制对于加速列车周转时间、提高重载运输生产效率具有重要意义。重载卸车站由于列车在站作业种类多,车站作业计划编制复杂。为实现计算机自动化编制高效智能的车站作业计划,在分析重载列车在车站作业流程的基础上,将重载列车在站技术作业过程转化为对卸车站内到达线股道、存车线股道、卸煤线股道、清煤线股道、组合线股道的5次占用问题,构建考虑股道运用的重载卸车站作业计划模型。考虑到模型属于NP-hard问题,设计微进化算法进行求解,并在微进化算法基础上引入大规模邻域搜索算法中的损坏和修复思想对算子操作进行改进。以朔黄铁路终端黄骅港站某夜间到达的15列重载列车为实际案例,对提出的模型和算法进行验证。研究结果表明:微进化算法所采用的优势基因结构机制能快速有效解决重载卸车站作业计划编制问题,相较于GUROBI求解器,其求解质量在95%以上且求解时间缩短48.16%,同时相较于遗传算法其求解质量提升5.38%且求解时间缩短27.49%。微进化算法得出的优化计划相较于人工编制计划,重载列车在站总时长缩短了389 min,提升了重载卸车站作业计划质量。研究结果能缩短重载列车在站作业时间,加速重载列车在站中转过程,为计算机自动编制车站作业计划提供智能决策。

基于改进FP-Growth算法和贝叶斯的营业线施工安全风险分析

铁路营业线施工事故致因因素众多且存在关联关系,挖掘事故致因之间的关联关系和因果关系对事故的预防管控具有重要意义。通过文本挖掘对2010—2022年某路局营业线事故调查报告进行处理,提取出51个事故致因因素。基于事故因果连锁理论将致因因素分为人因层、设备层、环境层、管理层4个层级进行分层分析,构建铁路营业线施工事故致因体系。基于压缩算法和差分编码对传统FP-Growth算法进行改进,以此对铁路营业线施工事故致因进行挖掘,找到满足提升度要求的高支持度关联规则和高置信度关联规则,发现关键致因关联和事故致因规律。基于贝叶斯网络理论、致因关联关系和专家经验建立营业线施工安全风险贝叶斯网络,结合复杂网络理论分析网络节点度、聚类系数与节点介数等特征,找到关键致因因素。在此基础上,运用因果推理和故障诊断推理进一步剖析营业线施工过程中的高风险致因,并从“人防、物防、技防”3方面提出预防管控措施。案例结果表明:施工人员操作不当、施工造成接触网故障、施工导致设施设备侵限、施工作业损害电缆设备、施工造成轨道电路故障和施工、检修、清扫设备耽误列车类事故之间的关联关系较为频繁,且为红光带事故的高概率致因,在施工作业过程中应多层次重点预防管控。研究成果为铁路营业线施工安全管理提供一种新的风险分析方法。

基于STP数据及改进UIC 406的编组站出发场能力计算方法研究

UIC406是一种在保证行车安全的基础上,压缩列车间隔时间以推算铁路车站、区间通过能力的计算方法,被广泛应用于计算中间站及区间的高峰期通过能力。由于编组站的通过能力受机车、车辆的运用及作业接续关系等诸多因素的影响,使得传统UIC406方法无法直接应用于编组站高峰期通过能力的计算。针对以上问题,选取编组站出发场作为研究对象,基于STP系统采集的数据对各项作业过程进行分析,提出适用于编组站出发场通过能力计算的改进UIC406方法,并以某编组站上行出发场历史作业数据为例进行计算。结果表明:经改进的UIC406方法可行有效,可以克服传统能力查定方法数据收集难度较大的不足,从而实现对出发场通过能力的便捷化计算与评估。

考虑线路能力协调利用的车流径路与配空组织优化模型

为提高铁路整体通过能力,均衡利用路网中各线路,应对愈发波动的运输市场,开展考虑线路能力协调利用的重空车流协调优化模型研究。首先,对线路能力协调利用的实现机理进行研究,在考虑流平衡约束、配空约束、线路能力约束基础上,增加考虑铁路线路能力协调利用约束,同时在优化目标中增加紧张线路的使用成本,构建考虑线路能力协调利用的重空车流组织优化模型,以实现在优化车流径路与空车调配方案的同时兼顾铁路线路的协调利用。其次,在此基础上设计拉格朗日松弛算法,对线路能力约束与能力协调性约束松弛,将原问题分解为车流径路子问题、空车调配子问题和虚拟车流量子问题,进而降低了问题求解难度。再次,通过5组算例对算法的有效性进行验证,案例结果说明,设计的拉格朗日松弛算法在求解大规模算例时效率优于商业求解软件Gurobi。最后,设计了包含36个车站56条线路的实际案例,算法求解耗时4757.7 s,运输组织综合成本为29535803元,通过对求解结果分析,与传统优化模型相比该模型优化结果在运输成本仅增加1.56%的前提下能力紧张的线路数量由17条缩减至12条,降低了29.4%,同时空车调配符合就近配空的原则。研究结果表明,该模型可以有效缓解铁路能力紧张情况,促进铁路线路能力的协调利用。

考虑多方效益的高速铁路客运通道合理分工研究

在铁路通道日常调图中,列车开行方案的调整能否与运行图相互协调显得尤为重要。通过对平行通道内旅客列车开行方案进行调整并与运行图进行综合优化并探究各方效益变化,可得到更贴合运行实际的调整方案,为铁路企业调图决策提供指导。通过构建出行服务网络对旅客市内出行时间进行描述,以运输企业成本及旅客出行时间最小为优化目标,以通过能力限制、列车到发时刻限制等为约束条件,构建非线性整数规划模型,从而实现列车开行方案、运行图调整一体化模型的构建,并调用商业软件对模型进行求解。以某平行通道进行算例分析,对模型有效性进行验证。算例结果分析表明,通过本模型求得的分工方案可对通道内列车进行合理分工,有效减少旅客出行时间。通过对调整前后各铁路企业效益变化情况进行量化计算,其结果可为铁路运营企业进一步优化开行方案提供参考。

高速铁路枢纽场站能力综合利用研究

为统筹利用高速铁路枢纽内的旅客运输资源,研究高速铁路枢纽内客运场站的分工问题。以枢纽内列车总作业时间最小和场站能力协调为优化目标构建多目标整数规划模型,通过设计增广ε-约束算法求解模型的近似非支配前沿。以郑州高速铁路枢纽为例展开实例分析,从定性和定量的角度分别对原有方案与优化方案的差异及能力适应性进行比较,验证模型及算法的可行性和有效性。结果表明,增广ε-约束算法可以为所提出模型寻找到高质量的代表性非支配解,所得出的优化方案能够降低枢纽内列车的作业时间,提高场站能力利用协调度,可为高铁枢纽地区扩能改造、能力优化等措施的决策提供可靠参考依据。

考虑高铁平行通道分工的列车开行方案优化

结合通道内及跨区域旅客运输需求,考虑城市内部旅客出行成本,构造旅客出行服务网络,以通道内列车开行成本和旅客总出行成本最小化为目标函数,构建了基于平行通道分工的列车开行方案优化模型。以济青通道内胶济客运专线和济青高速铁路构成的平行通道为案例,验证模型的有效性。结果表明,平行通道的合理分工可以降低出行系统总成本,同时更好满足旅客出行需求。

橡胶颗粒增强双网络结构堵水冻胶性能研究

目的研究橡胶颗粒增强双网络结构堵水冻胶性能,解决塔河油田为代表的缝洞型油藏在注水开发、注气开发过程中,出水、气窜现象频发的问题。方法选用丙烯酰胺/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸二元聚合物和疏水缔合聚合物为主剂,乌洛托品、间苯二酚和有机铬为交联剂,橡胶颗粒为增强剂制备了一种复合冻胶,详细考查了橡胶颗粒对冻胶基液黏度、成胶时间、成胶强度、耐稀释、耐温耐盐性能和封堵效果的影响规律。结果橡胶颗粒的加入,对冻胶基液黏度和成胶时间没有明显的改变,但对成胶强度、耐温耐盐性能和封堵效果具有明显提高作用。其中,橡胶颗粒质量分数为5%的增强冻胶的屈服应力达326.4 Pa,150℃下老化30天,脱水率仅为2.71%,对缝宽1 mm的裂缝岩心进行封堵,盐水突破压力梯度达到3.94 MPa/m。这表明,橡胶颗粒增强的双网络结构冻胶具有优异的封堵能力。结论该研究填补了塔河油田耐高温高盐堵水冻胶的技术空白,为塔河油田堵水技术发展提供了新的研究思路。

中国交通运输百年发展成就、演进逻辑与基本经验

交通运输是经济社会发展的基石,也是中国共产党建党百年来领导革命、建设和改革的重要内容。将交通运输发展史与中国共产党党史紧密联系起来,可以全景展现新民主主义革命时期、社会主义革命和建设时期、改革开放和社会主义现代化建设时期、中国特色社会主义新时代前十年中国交通运输发展的历史成就和演进逻辑,系统总结中国共产党领导交通运输事业从落后走向超越、从传统走向现代、从大国迈向强国的历史经验。以为中国人民谋幸福、为中华民族谋复兴为逻辑起点,我国交通运输始终坚持中国共产党的统一领导和正确指引,坚持以人民为中心的发展思想和集中力量办大事的原则,遵循交通先行的经济发展规律,强调解放思想、对外开放和改革创新,聚力统筹协调、规划引领和精准布局,使我国交通运输建设发展在短时间内取得巨大成就,为当好中国式现代化的开路先锋奠定了坚实基础。

“大思政课”建设背景下混合式教学融入思政教育的探索——《冶金工程概论》课程为例

本研究以冶金工程概论课程为案例,探讨了在当前“大思政课”高质量发展以及线上教学平台和资源迅速兴起的背景下,如何有效地融合混合式教学方法和思想政治教育进行课程改革。论文详细描述了教学团队对于课程目标的重新评估与优化过程,并对课程设计、教学执行及评价方法进行了创新性探索。基于这些工作,文章进一步总结了将思政教育纳入冶金工程概论课程的混合式教学模式所带来的优势和成效,并强调了这种教学模式对提升课程思政建设质量的重要性。此外,该研究还为其他基础课程和专业课程采用“课程思政+混合式教学”模式提供了有价值的参考和示范,旨在促进教育领域的创新与发展。

基于改进Apriori算法的铁路交通作业事故致因关联规则研究

铁路运输系统复杂,事故致因因素众多且有一定的关联关系,分析事故致因及关联特性,对于事故预防具有重要的意义。按照人因层、设备层、环境层、管理层4个层级对事故因素进行分层分析,整合相同或相似的条件,编写Python程序对近期某3年所有事故调查报告进行致因因素抓取,首先将致因因素拆解为相关的致因关键字,并利用正则表达式在指定段落中进行抓取,然后通过关键字抓取获得所有事故的致因因素,最终提取了90个铁路事故致因因素。在此基础上,基于压缩和哈希表技术对传统Apriori算法进行改进,以此对铁路交通作业事故的致因进行关联规则挖掘,找到159条关联规则,通过分析事故致因高支持度、高置信度等特征,发现关键因素、关键致因关联、事故致因规律,有助于提升事故预防和安全管理水平。

重载铁路智慧港口站作业计划综合优化模型及算法研究

为提升港口站调度智能化水平,本文在研究重载铁路港口站作业组织的基础上,分析本务机担当调机运用模式下不同卸车系统的调车作业方案,以列车分解计划、卸车计划、调车作业计划及列车组合计划为核心刻画不同类型重载列车在站作业全流程。考虑港口站卸车作业能力和卸后空车返程排空效率,以车辆在站停留时间最少为目标函数,构建重载铁路港口站作业计划综合优化的混合整数线性规划模型,采用带有启发式策略的微进化与自适应邻域搜索相结合的混合算法。以某重载铁路港口站为例进行分析,结果表明,得到的设备协同调度方案中未出现空闲等待时间,出发列车配流方案中,前7列均满足最大空车编成辆数;对比不同调车作业方案,本务机担当调机运用模式可为港口站减少5台调车机;所提算法相比Gurobi求解器,在求解时间上节省97.32%,与最优下界值间隔缩小0.06%。

铜阳极泥湿法预处理除杂同步富集稀贵金属

铜阳极泥高效预处理除杂是分离精炼稀贵金属的前置关键环节。本文基于铜阳极泥的理化特征,提出H_(2)SO_(4)-H_(2)O_(2)体系常压选择性自催化氧化除杂同步高效富集稀贵金属新工艺,考察了多种因素对Cu、As、Se、Te浸出率的影响。结果表明:铜阳极泥主要物相为PbSO_(4)、CuSO_(4)、Ag_(2)Se、Cu_(2)Te、Cu_(2)Se和Cu等,在H_(2)SO_(4)用量120 mL/kg、H_(2)O_(2)用量260 mL/kg、液固质量比5∶1、反应温度35℃和反应时间1 h的优化条件下,Cu、As的浸出率分别为98.33%、58.22%,Se、Te的浸出率分别仅为7.49%和23.97%,而Au和Ag均未浸出。浸出渣微观组织为尺寸50~100 nm的镶嵌式团状颗粒,主要由PbSO_(4)、Se、Ag_(2)Te和Ag物相组成,原料中Cu_(2)Te、Cu_(2)Se和Ag_(2)Se物相明显消失。浸出渣中Ag和Au的含量分别为9.33%和0.293%,富集比为1.5,Cu含量由14.30%降至0.39%,满足后续贵金属分离精炼要求。该工艺在常温常压下实现了铜阳极泥中杂质的高效分离和稀贵金属的定向富集。

骨形态构建蛋白2型受体下调单核细胞趋化蛋白1/CC类趋化因子受体2通路对哮喘小鼠气道炎症和Th1/Th2平衡的影响

目的探究骨形态构建蛋白2型受体(BMPR2)对小鼠哮喘模型气道炎症和Th1/Th2平衡的影响及其机制。方法于2021年9月至2022年11月选用24只C57BL/6小鼠尾静脉注射BMPR2腺病毒,随后卵清蛋白(OVA)致敏和激发建立哮喘小鼠模型;采用随机数字表法分为对照组(生理盐水替代OVA造模)、OVA模型组(OVA诱导小鼠哮喘模型)、OVA+载体(Vector)组(空载慢病毒处理的OVA哮喘模型小鼠)、OVA+BMPR2组(BMPR2过表达慢病毒处理的OVA哮喘模型小鼠),每组6只。收集支气管肺泡灌洗液(BALF)和肺组织。免疫组织化学检测肺组织BMPR2表达水平;苏木精-伊红染色观察肺组织病理学改变;瑞氏染色后计数BALF中各类炎症细胞数目;酶联免疫吸附测定(ELISA)试剂盒检测BALF中白细胞介素(IL)-4,IL-5和IL-13炎症因子水平;蛋白质印迹法检测肺组织和气道上皮细胞16HBE中BMPR2、单核细胞趋化蛋白-1(MCP1)及其受体CC类趋化因子受体2(CCR2)蛋白表达水平。免疫共沉淀实验检测BMPR2与MCP1相互作用。结果与对照组相比,OVA模型组肺组织BMPR2(0.36±0.05比1.04±0.04)显著降低(P<0.01);小鼠肺泡破坏程度严重,肺组织有大量的淋巴细胞浸润;BALF中炎症细胞总数[(93.25±9.32)×10^(4)个/毫升比(4.79±0.41)×10^(4)个/毫升,P<0.001]、嗜酸性粒细胞、中性粒细胞和淋巴细胞均升高;Th1相关炎症因子γ干扰素(IFN-γ)水平降低,Th2相关炎症因子IL-4,IL-5和IL-13水平升高。过表达BMPR2可降低肺泡破坏程度和淋巴细胞浸润程度。与OVA+Vector组相比,OVA+BMPR2组BALF中炎症细胞总数、嗜酸性粒细胞、中性粒细胞和淋巴细胞均降低;ELISA结果表明,OVA+BMPR2组BALF中IFN-γ水平升高,IL-4,IL-5和IL-13水平降低,提示过表达BMPR2可上调Th1百分比,下调Th2细胞百分比。进一步研究表明,BMPR2过表达显著下调了MCP1及其受体CCR2的表达水平,且BMPR2与MCP1存在相互作用。结论BMPR2可通过下调MCP1/CCR2通路降低哮喘小鼠气道炎症,并调节Th1/Th2平衡。

仪器共享管理演进态势、现状热点与未来展望——基于CiteSpace的科学知识图谱分析

仪器共享管理是提升科技资源利用率的重要抓手。以中国知网收录的2005—2022年499篇仪器共享管理中文文献作为数据来源,借助CiteSpace文献计量软件从时间、作者、机构、关键词等维度对我国仪器共享管理研究的研究进展与热点进行探析。研究结果表明:(1)从时间分布上来看,国内仪器共享管理的研究历程可分为初始萌芽、波动增长和巩固发展3个阶段,年发文量呈波浪型的变化趋势;(2)从作者、机构合作上来看,我国仪器共享管理领域研究成果颇丰,但合作网络较为分散;(3)从现状热点上来看,从管理机制、管理模式、管理系统到考核评价、信息化、协同创新,越来越强调人才培养、服务化、物联网及面临的安全管理新问题。未来可以在科学仪器的研发技术与机制创新、技术与管理人才培养及共享平台的数字化等方面展开更深入的研究。

基于改进分支定价算法的器具取配送运输问题研究

为解决物流集装单元化背景下器具运输成本高且灵活性差问题,本文提出集装器具循环调拨与回收的运输方式,在此运输方式下的器具运输问题属于供需未匹配与需求可拆分的取送货车辆路径问题(USDSPDVRP)。为在准确描述问题的基础上使模型易于求解,提出两阶段建模思路,设计解决USDSPDVRP模型的改进分支定价算法,通过Dantzig-Wolfe分解将模型分解为选择运输方案使用数量的限制主问题与根据主问题结果生成新运输方案的子问题,并设计相适应的路径缩减策略改进算法,实现高效求解复杂子问题的目的。算例结果表明,提出的改进分支定价算法相比Gurobi求解器,求解时间平均减少了83.9%,求得的可行解与精确解目标值间隔平均为2.8%。并对比分析了循环运输与直达运输的运输效益指标,证明了循环调拨与回收的运输方式能够有效减少运输总费用和车辆使用数,提高车辆满载率。

路网运输能力及计算方法的研究

从系统理论和运输需求的概念出发,在提出铁路路网系统总体运输能力、总体有效运输能力及潜在运输能力新概念的基础上,以基于K短路的总体有效运输能力模型构建及遗传算法设计为核心,给出了路网系统运输能力的计算分析方法及编程实现,实例计算表明提出的概念及计算方法具有实用价值。

编组站阶段计划解编作业优化模型及算法

考虑编组站解编调机运用计划与列车出发计划的综合协调问题，建立阶段计划解编作业与车流推算优化混合０－１规划模型，并给出模型的启发式分解算法。经实例验算证明算法的可靠、有效性。从而，为阶段计划的计算机自动编制提供了一个优化决策基础。