考虑动车组接续的区域城际网运行图加线模型

加线是运行图调图阶段常用的技术,加线时若能协同考虑动车组周转接续对降低动车组运用成本、提高行车组织效率具有重要意义。以区域城际高速铁路网络化运营为背景,以对既有运行图调整幅度最小化、动车组周转接续数量最大化为目标,考虑行车安全、接发车能力、动车组周转接续等约束,构建考虑动车组周转接续的多线路运行图协同加线优化模型;基于ε约束法处理多目标优化问题,设计滚动时域算法以提高模型求解效率。最后,选取宁杭高速铁路、沪昆高速铁路、京沪高速铁路组成的区域城际网进行案例分析,结果表明所构建方法能够实现运行图加线与车底运用的协同优化,相比既有单线加线模式,动车组平均利用率提高9.7%。该研究能够为运行图调整提供方法支持,提高调图质量与效率。

浩吉铁路调度系统优化研究

铁路运输调度担负着保障运输安全、组织客货运输、保证国家重点运输、提高客货服务质量的重要责任,调度系统是实施日常运输生产指挥和组织的重要工具和抓手。通过分析浩吉铁路调度系统的业务场景、创新思路、实现功能等,并结合现场实际应用情况提出了基础数据共享不足、功能应用还需完善、智能化水平还需提升等问题,并从打通相关信息系统的数据接口,完善计划自动生成、优化调整、动态监测、统计评价等功能,提升智能辅助决策水平等方面提出了系统优化建议,为持续提升系统功效,深化数业融合、数智赋能提供支撑。

城市轨道交通列车运行图智能识别系统的设计与研究

列车运行图包含了大量行车相关技术参数,如运行间隔、到发时间、首末班车时间、技术速度、旅行速度等,运力信息梳理和解析是开展运力运量匹配和行车分析评估工作的基础。但由于目前行车组织的多样化、复杂化,加之路网运营线路基数大、运营时间长等原因,依托于人工的运力信息梳理只能提供有限时间段内较为宽泛的统计与对比,无法精细化、体系化地进行统计、对比和分析。为不断提升管理效率和评估水平,深化、细化解析列车运行图势在必行,依托于系统的智能识别技术是开展业务工作的有力支持。从实际业务需求的角度细化梳理运行图识别的功能需求与应用场景,为系统开发提供思路。

考虑运行节能和车底运用的城轨时刻表优化

城轨运营能耗是城轨列车运营主要成本之一,随着能源价格的日益增长、城轨开行密度和运营里程的持续增大,能耗成本在城轨列车运营成本中的份额越来越高。优化列车时刻表、实现列车节能运行对于降低整个城市轨道交通运营成本具有重要的现实意义。为了避免因过度追求时刻表的节能效果,而导致满足时刻表车底接续方案的车底使用成本以及列车总运行成本增加,基于给定的初始列车时刻表与各区间候选列车牵引策略集,研究考虑列车运行能耗和车底运用的城轨时刻表优化问题。首先,以列车运行节能与车底运用时间总成本最小化为优化目标,考虑列车车站到发时刻调整量、列车旅行总时长、车底衔接时长以及安全时间间隔等约束,构建考虑列车运行节能和车底运用的城轨时刻表优化模型,实现列车区间节能运行策略、车站到发时刻、车底衔接方案的协同优化。其次,在构造车底衔接计划生成策略、不可行解修复策略的基础上,设计一种高效粒子群算法对模型进行求解。最后,以广州地铁9号线为例的算例分析表明,通过所建协同优化方法获得的节能时刻表和车底衔接方案能使列车能耗成本与车底成本之和降低3.81%。

适应客流波动的高铁运力动态调整策略与实践

高速铁路网的拓展和动车组运载工具数量的增加,使我国高铁客流呈现愈加复杂的变化规律。为了灵活、快速、精准地响应不同时期动态变化的客流需求,基于现阶段运力配置模式,首先揭示平峰时期以及包含季节性假期和国家法定节假日的高峰时期客流波动规律;其次剖析客运生产环节中涉及运力调整的原则、流程、资源和措施;最后根据不同时期、不同场景的客流波动规律,针对性地提出可适应平峰时期客流需求的“三批次”运力动态调整策略与高峰时期的“梯次投放”运力动态调整策略。该高铁运力动态调整策略,可满足市场化背景下客流需求的波动性与复杂性,为进一步完善复合场景下铁路运力精准配置策略提供参考。

共享车辆基地的城轨车底运用与检修计划协同编制

科学的列车车底运用计划是实现轨道交通运营秩序顺畅和能源节约等目标的重要保证。在城市轨道交通土地资源合理运用的前提下,协同优化车底运用与维修养护有助于充分利用车底资源。本文以共享车辆基地的多条城市轨道交通线路的车底资源运用计划为研究对象,研究基于多线多车辆段基础设施网络的车底运用计划与检修计划的联合编制问题,以车底运用及检修成本最小为优化目标,以车底运用状态和检修累计值为决策变量,考虑车底连接约束、检修约束及车辆段检修能力约束,构建混合整数线性规划模型,并提出一种混合启发式算法进行求解。以某市地铁为例,结果表明,网络运营比单线独立运用的总运营成本减少了8.1%,验证了模型及算法的有效性。通过确定合理的编制周期和车辆段检修功能布局可进一步实现车底资源的优化配置,为相关部门合理进行车辆段布局及车底运用提供参考。

智能综合调度高铁计划编制应用系统研究与实践

我国高速铁路(简称:高铁)路网日益完善,铁路部门对高铁调度计划编制效率与质量的要求日益提高。为适应高铁成网运营的发展需要,解决现阶段高铁调度计划分散编制、各岗位独立作业、各系统间数据分散的问题,提出构建适用于智能综合调度的高铁计划编制应用系统。文章分析高铁计划编制的业务流程,据此设计了高铁计划编制应用系统的总体架构、网络架构、数据架构及功能,实现数据集中部署、岗位协同办公、客流需求及时响应的高铁计划编制模式。该系统为高铁调度精细化指挥、智能化决策提供了技术支撑。

列车运行计划冲突判定与检测方法研究

冲突判定和检测是列车运行计划编制和调整过程中的重要环节,是列车安全、有序运行的重要保障。本文较为全面地刻画了各类列车间隔时间冲突,包括列车追踪间隔时间冲突和车站间隔时间冲突,并基于时空网络提出相应的冲突判定方法。同时,提出了到发线占用冲突判定方法,并基于车站“点-弧”拓扑结构构建以及道岔分组,考虑时空维度,提出了咽喉区进路冲突的判定方法。进一步,基于滚动时域和深度优先搜索方法,提出了列车运行计划冲突检测方法和具体的冲突检测步骤。最后,提出了列车运行计划冲突疏解原则和策略,具体包括调整列车到发时刻、调整列车到开顺序、变更列车服务和变更列车运行径路的疏解策略。基于京包客专线路图定列车日常开行、图外临时旅客列车加开的场景进行了实验,实验结果证明了间隔时间冲突与车站进路冲突检测方法的有效性,可以精准地检测出上述冲突,为计划编制人员提供了合理的冲突疏解建议,保证了列车运行计划的可执行性,可辅助调度员快速、高效进行运输组织决策。

基于转换极大代数和序优化的高速列车运行调整方法

针对因高速铁路列车延误而需要进行列车运行调整的问题,采用转换极大代数方法建立高速列车运行过程模型。以模型中的参数为输入,采用基于列车最小运行间隔时间将列车依次向后顺延、在图定停车站增加越行、在不停站车站停车并被越行这3种运行调整方法,对列车延误后的运行图进行调整,并通过更新列车运行过程模型中的状态矩阵,形成不同的调整方案。将所有调整方案输入基于序优化方法的列车运行调整方案优化模型中,通过仿真计算得到总延误时间最少的列车运行调整方案。以武广高速铁路下行列车运行图调整为例进行仿真实验,验证了该方法的有效性及可行性。

铁路调度区域内货物列车出发计划动态全局优化

为实现调度区域内货物列车出发计划的全局最优,提出1种基于车流不确定性的动态优化方法。影响货物列车出发计划的不确定性因素主要有事故、晚点、扣修等,将其中不确定性因素进行量化处理,并当作随机变量。以调度区域内货车中转停留时间最小为目标函数,以网络车流平衡、节点车流守恒、满轴限制、运到期限作为基本约束条件,以计划兑现率要求作为动态约束条件,建立制定列车出发计划的动态优化模型。利用确定性等价类将模型转化为确定性线性规划模型,采用编制的线性规划软件求解。通过算例证明该方法可以得到优化结果。分析计算结果可知:车流的不确定性会导致中时增大;计划兑现率要求越高,计划最后的执行指标就越差;考虑运到期限要求,会导致中时增大。

基于可预知事件的城市轨道交通乘务轮转计划优化调整

城市轨道交通乘务轮转计划是在充分考虑乘务员正常的夜间休息、休息日休息、休假等因素的基础上,合理安排乘务员一定阶段内的每日值乘任务.但在某日乘务轮转计划执行前,仍然会发生乘务员临时请假、临时调动等可预知事件,此时就需要对现有乘务轮转计划进行优化调整.调整以在满足任务调整需求条件下乘务员阶段任务最均衡为目标,且调整的幅度越少越好.考虑休息日、工作量、任务连乘等约束条件,以调整后所有修改乘务任务序列的总费用最小为目标函数,建立乘务轮转计划优化调整模型,并设计基于贪婪算法和禁忌搜索算法的启发式算法进行求解.算例表明,求解算法在一定程度上实现了调整后乘务轮转计划的均衡性,达到了优化的目的.

基于候选列车集与弹性需求的城际铁路列车开行方案优化

城际铁路列车服务水平直接影响着全天各时段旅客出行需求量。为了研究这种影响关系,获得吻合出行需求的城际列车开行方案,首先建立旅客时段出行需求与广义出行费用间的弹性需求函数,并基于给定候选列车集构造旅客出行网络,进而以最大化列车开行收益为优化目标,构建面向弹性需求的城际列车开行方案优化模型。模型结合弹性客流在出行网络上的路径选择,从候选列车集中选择开行列车,并优化其停站方案与始发时刻。在生成初始列车开行方案基础上,设计其邻域解生成策略,构建求解模型的模拟退火算法。算例优化不同分布客流的列车开行方案,结果表明:模型与算法能够获得更吻合弹性需求的列车开行方案,且有助于提高旅客服务水平与企业经济效益。

京沪客运通道的民航与高铁协调研究

以京沪线为例,研究民航与高铁两种旅客运输方式的竞争与协调关系。在分析影响旅客出行方式选择因素的基础上,以速度、票价、舒适度、方便性等宏观因素,以及旅客自身出行性质等微观因素作为效用因素,应用旅客出行方式选择模型,研究一天内不同时间段的客运分担率。研究得出,特别在晚上时间段,京沪客运通道的民航空中快线的旅客流量明显少于高速铁路。

铁路编组站鲁棒阶段计划编制体系研究

通过分析编组站计划信息的技术特征,说明列车到发信息、车流信息、调机作业时间信息等阶段计划编制依据的信息存在一定的不确定性,针对不同信息的不确定性对阶段计划编制和实施的影响,提出基于调度信息技术特征研究、阶段计划鲁棒优化方法和阶段计划调整优化方法3个层次的鲁棒阶段计划编制体系,并给出不同层次研究内容的技术方法,构建遵循鲁棒计划编制加基于数据的计划调整的编组站计划编制模式。

基于多日需求情景的高铁列车开行方案鲁棒优化

同一列车开行方案往往需要实施于多个运营日,但是各运营日出行需求在出行总量、时空分布上均具有一定差异。为了使实施于多个运营日的同一列车开行方案能够有效适应各运营日的差异性需求,基于多日需求情景的高铁列车开行方案鲁棒优化问题展开研究。将每个运营日的需求分布描述为一种需求情景,从而生成适应多日需求的统一候选列车集。在此基础上,通过分析列车开行成本、旅客出行费用的构成,以两者总成本的“后悔值”衡量鲁棒方案应用于各需求情景下产生的目标值与最优目标值的偏差,构建以最小化最大后悔值为目标的高铁列车开行方案鲁棒优化模型。在构造面向多日需求情景的邻域解搜索策略基础上,设计模拟退火算法求解模型。以宁杭高铁线路为算例,分析可得:鲁棒方案与各运营日分别实施其满意方案的目标值相比仅相差0.56%,并且从各需求情景的满意方案中任意选择一个实施于所有运营日,其总成本均大于鲁棒方案,所以鲁棒方案能有效地适应多日的时变出行需求。所提出的列车开行方案鲁棒优化方法具有一定有效性和可行性。

编制列车工作计划的循序递进法

由于各局向邻局预报次日移交车流时是在本局列车工作计划尚未编制的情况下做出的,因而预报资料往往与次日实际出入较大,在计划编制和调度指挥均已实现信息化的前提下,提出推算车流的循序递进法:依据当日最后阶段各列车编成站比较详实的在站和接入车流资料,做出次日第一阶段列车工作计划,向邻局和到局预报;然后根据邻局第一阶段列车工作计划给出的预确报及管内车流数量,周密安排管内各站挂线装车,完成次日第二阶段计划,再预报这一阶段的列车编组内容,直至结束计划编制工作.该法使路局的列车预报建立在已经编制完成的阶段列车工作计划的基础上,提高了预报的准确性,从而可以改善列车工作计划的编制质量,并为计划的计算机编制提供理论依据.

路局列车工作计划轮廓确定方法研究

由于计划编制理论不完善、车流推算和列车预报不准,严重影响了列车工作计划的编制质量。首先,详细分析管内各列车编成站次日出发车流的来源,分别确定了其车流量的计算方法;其次,根据各站产生次日出发车流的时机及有效性统计规律进一步分析了影响出发车流有效性的因素,并给出了确定出发车流有效率的滚动统计数学期望计算法;最后,给出了基于出发车流数量及其有效率的各技术站次日开行列车列数计算公式,并通过算例加以验证。结果表明:利用该方法计算出来的车流量及列车列数与管内次日实际产生的数据非常接近。提出的路局列车工作计划轮廓的编制方法为路局精确推算车流和均衡选定各区段列车运行线提供了理论依据。

动车组运用计划和检修计划一体化编制模型及算法

针对动车运用所的动车组运用计划和检修计划编制问题,在动车组运用交路已知的前提下,以动车组的运用交路和检修规程为主要约束,以减少动车组使用数量、降低检修成本为优化目标,建立动车组运用计划和检修计划一体化编制的整数规划模型。根据动车组的可能运用情况和检修规程约束,求解动车组的可行运用路径集合;以该集合为基础,设计求解模型的模拟退火算法。通过算例分析,验证所提出的模型和算法可以有效解决动车组运用计划和检修计划的编制问题。

铁路局调度日计划编制过程优化研究

在铁路运输调度管理系统的研发和建设中,针对原有铁路局调度日计划编制过程存在的问题,从建立不依赖于计划调度岗位的专项工作计划匹配检查机制出发,基于层次化建模思想和采用MAS技术,对铁路局调度日计划的编制过程进行分解和优化,构建铁路局调度日计划关系模型和协同编制层次化模型,增设调度日计划编排子过程,对专项工作计划间的匹配进行检查和协调,进而形成具有"一体协同"特点的新铁路局调度日计划编制过程。研究成果已成功应用于铁路运输调度管理系统(TDMS4.0)的计划协同编制平台中。

城际铁路旅客列车开行方案优化研究

根据影响列车开行方案的列车交路、列车种类、列车停站方式相互影响、相互制约的特点,以满足客流量为基础,以减少动车组使用数量为优化目标,构建城际铁路列车开行方案的优化模型。该方法根据客流情况具体分析,选定列车编组方案,初步确定列车交路、列车种类和不同种类列车的停站方式,然后对相关方案的动车组使用数量进行计算,得出动车组数量最小的方案,进而最终确定列车开行方案。