城市轨道交通列车加开计划编制模型研究

本文主要研究城市轨道交通在计划编制阶段由于客流不均衡需要在初始运行图加开列车的问题,在确保列车运行安全降低运营成本的前提下合理地加开列车实现运输能力的灵活配置。将列车运行过程形式化描述为事件-活动网络,构建了分时段多目标优化列车加开计划编制模型,提出了启发式决策规则与禁忌搜索算法相结合的两阶段求解算法。结合地铁运行实际数据,在高峰时段和平峰时段分别构建不同算例场景,验证了模型和算法的可行性和有效性。

考虑逻辑资源的高铁枢纽车站作业计划调整方法

当高速铁路网络受到非正常事件影响时,列车晚点呈现网络化传播的效应,对枢纽站的列车运行秩序造成严重影响。车站作业计划调整不仅需要疏解轨道电路区段占用冲突,还需要疏解联锁表内的其他作业冲突,如特定场景下禁止办理同方向同时发接列车。这类冲突作业不依托于同一设备、但在同一时刻被不同列车办理。因此,考虑到既有方法在疏解这类冲突的局限性,基于网络流理论,提出一种基于行车资源时空状态的建模方法。该方法将线路等设备抽象为行车资源,以列车占用行车资源刻画线路占用。同时,沿用行车资源的表达方法,引入“逻辑资源”,赋予其新的含义,用于刻画非线路占用冲突但无法同时进行的作业规则。构建了以最小化总列车出站偏离时分和总列车变更计划到发线占用惩罚值为目标的优化模型,对列车到发时刻、到发线运用和到发作业进路选择进行一体化优化。进而基于ε约束的求解算法,求解双目标帕累托前沿,为高铁列车调度员提供多准则决策。最后,以南京南站京沪场为算例验证所提出的方法,结果显示,相较于不考虑逻辑资源的调整方案,考虑逻辑资源的建模方法可以实现无法同时办理的作业要求。以上研究结果在一定程度上为列车运行调整提供了理论依据和技术支撑。

城轨全自动运行线路OCC组织架构与工艺布局研究

结合城轨全自动运行线路设计理念与关键特征,设计了运营控制中心职能定位、组织架构与岗位定编,并构建行车调度、车辆监控调度、乘客服务调度的复合岗位机制,建立以行车调度员为核心的调度指挥体系,形成“职能—架构—岗位—人员”的映射关系。基于组织架构,配套设计中央控制室调度席位在空间上的布局方案。采用模块化思路,设计了调度席位与各专业系统操作界面的匹配关系。

国外铁路智能运输系统研究现状及分析

从运营管理、列车控制、安全、电子付费等多个角度对国外铁路智能运输系统的相关研究现状进行了分析,并对日本最新提出的智能铁路系统的规划进行了全面追踪。从系统的角度规划中国铁路智能运输系统的总体结构。提出了以"高服务、高安全、高效率"为核心,以"先进的用户信息服务系统、铁路电子商务系统、多式联运系统、综合化的营运管理系统、先进的运输资源管理系统、智能化列车运行控制系统、智能化紧急事件救援与安全系统"为基本组成的中国铁路智能运输系统的构想。

面向追踪间隔压缩的高速铁路列车运行时空轨迹优化

列车追踪间隔时间是影响高速铁路通过能力的重要因素,除设备因素外,追踪间隔时间也受列车运行时空轨迹影响。以足够小的到达和区间追踪间隔作为严格约束,以最短区间运行时分为目标,提出了准移动闭塞条件下的列车运行时空轨迹优化模型,为在列车最优时空轨迹基础上分析追踪间隔时间影响因素及压缩措施提供支撑。以上海虹桥站为例,进行数值计算实验,验证所提出方法有效性;分析了后行列车进站信号再开放过程和线路条件对追踪间隔的影响规律。结果表明:该方法能够通过列车时空轨迹优化,以很小的区间运行时分代价实现追踪间隔时间压缩,实验场景中的最佳结果算例在区间运行时间延长小于3%的情况下,将到达追踪间隔时间压缩至135 s。

基于THERP—Markov原理的高铁列调人因可靠性分析

在高速铁路调度指挥系统中,列调人员通过调度终端来指挥铁路现场的生产活动,调度员的操作直接影响列车的运行.本文引入核电工业中的THERP理论,结合列调操作特征来计算静态条件下列调操作失误率及其置信区间;并结合马尔科夫链原理,建立状态转移率方程,通过拉普拉斯变换得出单影响因子作用下列调可靠性的状态概率变化规律.最后,以执行列控限速任务为例,得出列调的静态失误率及压力影响因子作用下人因动态可靠性变化规律.研究结果表明:在压力适中的情况下,列控限速执行失败率最低,为0.010 4.

基于MTSP的机车周转图编制模型与算法

为了提高机车的工作效率,探讨了机车周转图编制模型与算法.对于给定的列车运行图,综合考虑机车使用台数最少和图形均衡性,提出了一种编制机车周转图的新算法.将机车周转图编制问题转化为多旅行商问题(MTSP)并建立数学模型,从而求得问题的最优解.最后,用列车运行图实际数据进行了验证,证明了该算法的有效性.

高速铁路行车调度指挥一体化仿真实验平台设计与研究

研究高速铁路行车调度指挥仿真验证与人员培训实验平台设计。依据管控一体化思想,在分析高速铁路行车特点的基础上,设计高速铁路行车调度指挥一体化仿真实验平台的结构和功能。该平台可实现列车运行计划编制—列车运行计划调整—半实物沙盘列车实时运行仿真全过程的科研验证和实践教学模拟操作的相关功能,并将铁路行车仿真技术领域直接延伸到列控层,能够满足半实物仿真环境下,高速铁路行车调度新理论的实践验证和调度员及学生业务培训需求。

基于多智能体的铁路双线调度指挥系统

通过对我国铁路调度指挥系统的分析,针对单双线区段具体情况,提出了建立适合各自的专用智能调度指挥系统的论点.结合已有技术,提出了依托DMIS建立多智能体调度集中系统的方案,并对该系统的结构、功能、工作方式进行了描述,重点对列车运行调整方案的自动生成及调整问题进行了详细的分析,建立了相应的模型,并利用人工智能技术设计了算法.最后,通过实际应用算例说明了模型求解算法的可行性.

基于遗传算法的单线列车运行调整体系

针对单线列车运行的特点,提出了“相邻列车”的概念,根据此概念建立了单线列车运行调整模型,并推导了列车运行图偏差函数作为模型调整目标.鉴于列车运行调整问题的解空间太大,用一般的运筹学方法难以有效地求解,提出了基于遗传算法的优化求解算法.该算法根据被调整列车的等级将原问题分解成若干子问题,并在对每个子问题求解的过程中,运用遗传算法在解空间中寻优.仿真结果显示了该模型和算法在应用于实际运行调整时的有效性和实时性.

基于序优化方法的列车运行调整算法研究

用计算机自动编制列车运行调整方案是铁路行车调度指挥系统中的一个核心和难点问题,其目的是保证列车能够安全、快速、正点运行。以列车旅行时间最少作为优化的目标函数,在建立复杂路网列车运行调整模型的基础上,对其先进行快速初步的评估计算、再引入序优化理论和方法进行求解是解决列车运行调整问题的一个途径。详细论述了序优化方法求解算法的实现步骤,并用大秦重载铁路的一个实际算例证明,序优化理论能够确保以足够高的概率求取到足够好的解。尤其对于计算量大的复杂优化问题,序优化能够明显提高计算效率,比一般的启发式算法至少可节约一个数量级的计算量,较好地满足实际需要。

胶济铁路干线调度集中系统的研究

调度集中系统是铁路运输调度指挥的重要行车设备,是提高铁路调度指挥效率、保证行车安全的重要系统。分散自律调度集中系统是综合了计算机技术、网络通信技术和现代控制技术,采用智能化分散自律设计原则,以列车运行调整计划控制为中心,兼顾列车与调车作业的高度自动化的调度指挥系统。现以胶济线为背景,详细分析胶济线的运输组织模式及运输作业特点,总结该线铁路运输规律,在此基础上提出了适用于繁忙铁路干线的调度集中系统方案,探讨了调度集中系统的应用对传统运输组织模式所带来的变革。胶济线调度集中系统的应用,为全路繁忙铁路干线实现调度集中指挥提供了示范。

基于区域计算机联锁的CTC系统研究

区域计算机联锁实现了车站联锁、区间闭塞和调度指挥一体化控制,在我国铁路有广阔的应用前景,本文对基于区域计算机联锁的调度集中(CTC)系统进行研究,有实际意义。本文给出一种基于区域计算机联锁的CTC车站系统的结构和方案。系统采用智能化分散自律设计原则,依据列车运行调整计划来自动控制区域范围内车站的列车进路,同时,在列车运行调整计划的基础上,解决了区域范围内车站的列车作业与调车作业在时间与空间上的冲突,实现了列车和调车作业的统一控制。以大秦线的王岭线路所、秦皇岛北站为例,讨论了区域控制后运输组织的变化,详细分析CTC功能的改变,并研究了CTC车站自律机、车务终端、电务终端的相应处理。该方案结构简单、可节省投资;系统运行稳定,可提高运输指挥效率。

基于区间速度控制的列车到达追踪间隔时间压缩方法研究

大型车站的到达追踪间隔时间是列车追踪间隔的限制要素。以压缩列车到达间隔时间为目的,在接近车站的指定闭塞分区实施速度控制,引导列车通过分段制动的方式,平衡其区间和到达间隔时间,从而优化列车追踪间隔时间。在速度控制条件下列车到达间隔时间计算公式推导的基础上,分析速度控制值和速度控制位置对到达间隔时间的影响,并总结相关规律。以京沪高速铁路上海虹桥站为例进行仿真实验,分析了一、二、三接近闭塞分区速度控制下列车区间、到达间隔时间以及区间运行时间的变化情况,研究了较优的区间速度控制策略,实验结果表明合理的速度控制方案能够显著优化列车到达间隔时间,在仿真试验中最多可压缩到达间隔时间近80 s。

超偏载集中监控系统的研究

近年来,中国铁路相继建设了超偏载检测监控系统和车辆运行品质动态监测系统(TPDS),强化了对铁路货车装载状态和运行状态的检测和监控,但是这两大系统分属不同部门、分别独立运行,货车超偏载检测信息资源没有共享。本文针对跨部门共享铁路货车超偏载信息,充分发挥超偏载仪检测装置、TPDS系统等既有安全监测系统的作用,提出建立统一的超偏载集中监控系统,在分析超偏载集中监控系统建设的原则和目标基础上,提出铁路超偏载集中监控系统的总体技术方案,包括系统服务对象、总体架构和逻辑架构;分析系统功能框架和基本功能;提出超偏载信息共享方案、路局确报接入和匹配方案、系统中web服务的封装获取以及系统数据处理的统一评判机制等关键技术。超偏载集中监控系统于2008年11月在北京铁路局投入正式运行。

大秦铁路助调台站场表示信息丢失原因分析与优化策略

为满足大秦铁路日益增长的业务需求,基于大秦线运输组织特点和CTC3.0系统数据流原理,结合现场故障排查流程,详细分析调度集中系统中心站场表示信息丢失的原因,最终确定在大秦线数据量瞬时较大的情况下,系统通信组件将数据分成包头、包尾2次发送,导致助调工作站数据解析效率降低,引发中心站场表示信息丢失。为此提出采用合并发送数据帧的方式,提高系统的数据处理能力和整体性能,有效解决中心站场表示信息丢失问题;提出降低数据负载和建立预警机制等策略,进一步提升调度集中系统的稳定性和可靠性。经现场验证,该方法可有效提升大秦铁路的运输效率,为类似重载铁路调度集中系统功能优化提供参考。

有色冶炼企业专用铁路运输智能调度系统研究

针对有色冶炼企业铁路运输的特点,设计了有色冶炼企业铁路运输智能调度系统,并对系统实现中的两个关键问题——调度优化和调度模拟进行了深入讨论。提出了基于混合策略的优化调度方法,把企业铁路运输调度优化问题分解成列车分组优化、列车解编优化、进路优化以及取送车优化四个子问题,并采用不同方法分别进行优化,以期得到全局满意解,文中着重论述了取送车排序的优化问题。从调度监控的需要出发,给出了企业铁路站场动静态实体信息描述方法,构建了站场静态网络模型,并定义了调车机车的状态矩阵和轨道状态矩阵,实现了调度计划模拟。文章所提方法在南方某有色冶炼企业的铁路运输调度中得到应用,验证了方法的可行性。

高铁调度系统信息传递及拓扑结构分析

根据图论将高速铁路调度系统抽象为一个有权无向网络,利用信息熵理论将系统中传递的信息量化为连接节点的边的权重,并利用复杂网络定义网络中各节点的信息度和延伸度,建立关联矩阵及边的功能矩阵来描述节点和边在网络中相互作用关系,分别建立节点重要度、边的重要度和节点关联度的计算模型,并设计分析问题的求解过程及算法复杂度。以高铁区域调度台为例,得出分析系统以列调为中心,CTC主机、供电调度、维修调度、计划调度、客服调度以及动车调度为次核心圈的三环辐射的混合网络布局,为保障系统的稳定性,预防干扰明确保护对象。

基于CTC重载铁路行车调度指挥系统的研究

传统的铁路运输调度模式已经无法使大秦重载铁路满足国民经济高速发展的需求,而采用分散自律调度集中系统(CTC)是解决此问题的一个重要途径。在重载运输干线上列车高密度运行和复杂情况多变的条件下,对以调度管理信息系统为基础,采取分散自律与智能控制为核心的新型调度指挥系统进行了研究。分析了重载铁路运输作业的特殊性,遵循面向对象的软件工程的思想和方法,详细描述了行车调度指挥系统的需求分析和结构设计过程、主要功能模块及其系统的特点,实现了重载铁路的调度集中解决方案。系统的成功实施为铁路综合调度系统的发展打下了坚实的基础。

单线列车运行调整的梯度搜索算法仿真与研究

列车运行调整的优化是一个非常复杂的问题,需考虑的因素很多,很难给出一个完美的优化模型。根据单线列车运行调整的特点,建立了单线列车运行图的离散事件拓扑图模型,提出了"调整运行图综合满意度"作为运行调整的目标,并进一步论证了"调整运行图综合满意度"函数的单调递减特性;提出了冲突树的概念和梯度搜索算法的算法原理及搜索步骤,并实例进行仿真。仿真结果表明,该算法模型在实际运行过程中的具有较好的优化性和有效性。