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。

国产化ITCS车载Y型股道列车定位功能回归测试策略探讨

青藏铁路格尔木南站改造,其列控车载系统需实现Y型股道列车精确定位功能。阐述基于国产化增强型列车控制系统(ITCS)车载系统的仿真测试平台,针对车载定位功能的升级变更,结合车载系统/软件架构实现的关联性,提出完整、有效的影响分析和回归测试方案,对产品质量的提高起到积极推动作用。

盾构隧道下穿铁路股道群的影响分析

以合肥3号线盾构隧道下穿合肥站东咽喉股道群工程为背景,利用FLAC3D计算软件模拟了盾构隧道下穿施工对既有铁路股道群的影响。结果表明,双线隧道开挖控制地层损失率在0.5%以内可有效保证铁路股道安全。

高速铁路车站股道运用与列车运行调整综合优化方法

股道运用是高速铁路车站作业组织的核心,车站股道运用与列车运行相互影响、相互制约。为缓解晚点对列车正常运行秩序的影响,以相邻若干高铁车站股道运用与列车运行调整综合优化为对象,统筹考虑各站股道、进路占用的唯一性及其最小安全间隔时间、车底周转计划等约束,以最小化列车到发时刻波动性和车站股道运用方案波动性为优化目标函数,构建综合优化模型;以列车在站到发时刻为纽带,设计基于模拟退火算法思想的综合优化算法,制订高速铁路车站股道运用与列车运行调整综合优化方案。算例表明:所提方法能快速解决线路级高速铁路车站股道运用与列车运行调整综合优化问题,有效降低股道运用站间影响及晚点对后续车站的影响;合理设置初始Markov链长有利于提高算法效率;立折旅客列车晚点对方案的波动性影响最大,终到、经停旅客列车的影响最小,在调整过程中应优先保证立折旅客列车的正点运行;若调度员决策偏好到发时刻稳定性,可优先调整终到旅客列车的方案,若决策偏好股道运用稳定性,优先考虑经停旅客列车;所提方法能够为高速铁路列车运行计划实时调整提供决策支持。

高速铁路中间站股道规模配置与列车时刻表的综合优化

高速铁路中间站的股道规模是影响线路通过能力和运输效率的重要因素;由于在高速铁路的规划阶段,很难对线路的远期客流情况进行预估,因此在运营一段时间后,往往需要通过修建侧轨或站台的方式,对线路沿线的中间站的轨道规模进行更新配置。对于高速铁路来说,其线路上运行的列车均为动车组列车,列车的追踪间隔短,发车密度大,在中间站的停站时间不能过长,一般都以快进快出的运营模式进行运营;同时高铁修建和运营具有高成本属性。文中以改建施工成本和总旅行时间作为评价目标,以列车时刻表与中间站股道数量的耦合关系为约束,构建了综合优化模型。在将约束线性化的基础上,借助商业优化软件GAMS和其集成的CPLEX求解器对模型进行了求解。算例结果表明:将中间站的股道规模配置情况和列车时刻表进行综合优化,一方面能够在时刻表中较好地确定列车越行和折返的站点,另一方面能够在最低施工成本的情况下最大限度地满足未来客流的需求。

考虑冗余时间的区域铁路车站股道运用计划协同编制优化方法

股道运用是区域铁路车站作业组织的核心,局部站点的非常态事件会经由列车运行不同程度地影响相邻车站股道运用计划,协同编制具有强抗干扰能力的多站股道运用计划尤为重要,亦是区域铁路列车运行计划编制的重要内容。统筹考虑区域铁路车站股道运用计划协同编制影响因素,基于整体和计划编制视角,引入冗余时间的概念,建立区域铁路多站股道运用冗余时间分配优化模型,并以最大化车站股道运用全局抗干扰能力与均衡性为优化目标函数,构建区域铁路车站股道运用计划融合编制优化模型。以列车运行和车站到发时刻为纽带,建立考虑冗余时间的区域铁路车站股道运用计划协同编制双层规划模型。通过构造非常态事件随机干扰概率函数,设计多站股道运用冗余时间分配优化算法,结合模拟退火算法思想,给出区域铁路车站股道运用计划协同编制启发式求解算法,提出一种考虑冗余时间的区域铁路车站股道运用计划协同编制优化方法。算例表明:所提方法能合理编制出具有强抗干扰能力的区域铁路相邻若干车站的股道运用计划,逐步降低非常态突发事件对后续车站股道运用的影响程度;对比传统的平均、比例分配方法,所提冗余时间分配方法更能有效缓解不同车站股道运用计划的站间影响;所提方法能够为区域铁路调度人员协同编制车站股道运用和列车运行计划提供强有力的决策支撑。

高铁股道运用对到达间隔影响的分析及检算

研究目的:大型客站的列车到达追踪间隔是高速铁路列车追踪间隔的瓶颈,目前车站股道运用对列车到达追踪间隔的影响机理尚未完全明确。为压缩列车到达追踪间隔,本文基于列车追踪运行机理,对列车到达间隔与前后车接车进路交叉道岔位置、列车接入不同股道走行时间差别等关键因素之间的关系进行理论解析,提出一种基于信号时间补偿的列车到达追踪间隔检算方法,并以实例验证给出方法的有效性,以及车站股道运用对列车到达追踪间隔的影响。研究结论:(1)前后行列车接车侧线股道相邻,不利于压缩列车到达追踪间隔;(2)前后行列车接车进路交叉道岔距离车站中心远,利于压缩列车到达追踪间隔;(3)优先安排接车进路交叉点距离车站中心远、前行列车接外侧、后行列车接内侧,可以有效压缩列车到达追踪间隔;(4)研究提出的基于车站股道运用排序的列车到达追踪间隔检算方法,能够有效支撑精细化列车运行图编制及调度指挥调整。

面向超长编组列车的股道有效长度优化研究

针对17编组“复兴号”动车组列车在高速铁路车站停靠时存在的安全风险问题,首先分析了不同车载设备制动曲线的特征。基于京沪高铁采取的股道有效长度控制技术,分析了其存在的优缺点。在此基础上,提出车站股道有效长度优化策略,通过移设出站信号机、增加防护区段等一系列措施解决了既有控制技术存在的问题。接着,计算了列车以不同速度正线或侧线通过车站时的运行时间,发现列车以45 km/h的速度经道岔侧向通过股道时运行时间较原来节省了2.24 s,提高了行车效率。最后,应用到沪渝蓉高铁车站,解决了由于站场改造引起的股道有效长度缩短时17编组“复兴号”动车组安全停靠问题。应用结果表明,该研究具备可推广性,可为其他工程建设提供借鉴经验。

高铁车站股道分割及工程设计相关问题探讨

为降低高铁车站相邻股道间的邻线干扰问题,对既有未分割的股道采用股道分割方案。通过研究股道间邻线干扰机理、车载感应原理,并结合邻线干扰仿真分析手段,提出切割区段长度及工程设计相关建议。

两股道间S型连接曲线公式推导

在铁路站场设计中,受困于地形地质、环水保等控制因素的限制,常出现两股道线间距过大的情形,为实现两股道径路连通,减少铺轨长度,节省工程投资,往往借助于“S”型缩短曲线连接。通常,设计者固定某个道岔,不断试凑去推算另一道岔岔心,过程十分低效且繁琐。针对此问题,本文结合两股道自身特征、连接曲线几何要素;分非平行股道曲线连接、平行股道曲线连接应用场景;从横距、纵距两维度建立平面位置参数等式。最终,以榆家梁选煤厂站为实例进行验算,结果表明公式准确可靠,可大幅度提高站场曲线连接设计的效率。

下穿软基小间距多股道铁路框架桥架空设计

武汉长江新城新区大道以框架桥形式下穿京广铁路、丹水池联络线等5股道铁路线路,针对软基、小线间距、多股道等情况,经过对D型施工便梁、工字钢纵梁架空方案进行比选,框架桥采用工字钢纵、横梁架空体系一次架空到位、边顶边拆法施工。先安装工字钢大纵梁和钢枕,再通过倒换临时架空小支墩,逐步开槽施工线下旋喷桩、横穿横抬梁、施做复合架空支点挖孔桩等工序一次架空线路,最后通过边顶边拆的方法顶进施工框架桥。采用空间有限元软件MIDAS对架空体系进行了计算,各构件强度、刚度和承载力均满足规范要求。

铁路客运站股道运用窗时排序模型与算法

股道运用计划是实现CTC条件下客运站分散自律控制的关键。以时刻表、股道和站台为研究对象,结合进路编排、维修和列车早晚点时间窗,在分析股道运用平行机排序和多目标排序问题的基础上,运用现代排序理论,以总费用最小和股道均衡使用为目标函数,建立股道运用第一类多目标窗时排序模型。采用基本和合成分派规则、解改进优化策略,设计自律优化算法和3步算法制订和调整股道运用计划。实例表明:软时间窗下的规则解、近似解平均比硬时间窗下的解优化17.8%、14.1%,硬时间窗解收敛速度较快,采用θ规则在两类时间窗下均能得到较优解;制订计划时,宜综合采用各种分派规则尤其是规则6和θ规则,调整时宜直接采用规则10、12。提出的模型及算法能快速、合理地制订股道运用计划,有效解决带有时间窗的股道运用问题,并充分运用车站的各项资源。

大型客运站股道分配问题的模型与算法

铁路大型客运站的股道分配问题是指在列车运行图与车站平面图的时空约束条件下,为列车分配无冲突的进路和站台。本文提出一种基于约束规划的方法讨论这个问题。首先将约束条件分为硬约束和软约束,它们分别反映车站作业安全要求以及对股道和进路的选择偏好;然后将求解过程分为约束识别、值排序以及Back-tracking搜索3个步骤。对某大型客运站的案例分析表明,该方法可以求解大型客运站的股道分配问题。这一方法为检验列车运行图的可行性以及制订车站作业计划提供技术支持。

基于Petri网的车站股道分配方案瓶颈识别

已有的求解股道分配问题的方法很少探讨强壮性,得到的股道分配方案中会有一些瓶颈.要对这些瓶颈进行局部优化,就需要一定的方法来探测这些瓶颈.本文首先利用Petri网技术将一个股道分配方案转换成可执行的动态模型,然后对每一项列车作业进行扰动分析,并利用全部列车的出发晚点时间来识别瓶颈.最后,对一个衔接6个方向的车站平面图和一个持续时间约30分钟的股道分配方案进行分析,结果发现最小缓冲时间为21秒;方案中存在两处瓶颈,缓冲时间分别为57秒和44秒,这表明最小缓冲时间所对应的列车作业区域不一定是方案的瓶颈.这种方法为强壮性优化以及多方案比选提供了技术支持.

铁路车站股道运用排序模型与算法

遵守车站股道运用条件,在引入时间窗、权重和有限度3个参数的基础上,利用排序理论构建车站股道运用排序模型。结合列车在车站的实际作业过程和进路编排,利用启发式算法对模型求解,得到股道运用初始方案。基于排序原则选择、进路编排方式和多方案选优3种解改进策略对股道运用初始方案进行改进,得到股道运用改进方案。利用现代柔性理论,设置1个人—机交互接口,以股道运用可行性为第1优化目标、均衡性为第2优化目标,建立股道运用的柔性模型,按照人—机交互会话的方式进行求解。采用该模型与算法编制的铁路车站股道运用自动编排系统,目前已在广州东站和韶关站初步运用。

管幕-结构法群管顶进对车站站场站台及股道沉降影响研究

为揭示管幕施工中群管顶进对站台和股道的影响规律,以迎泽大街下穿太原市火车站通道工程暗挖段管幕-结构法施工为例,采用数值计算对钢管不同顶进次序对地表沉降影响进行分析,推荐先下后上的群管顶进次序;采用数值计算和现场监测相结合的手段,对群管顶进过程中站台和股道沉降变化特征进行研究。研究结论如下:1)群管顶进对地层沉降变形影响是一个多次叠加效应,具有应力路径相关性,顶进过程中地表横向沉降曲线形态处于动态变化之中,最终呈现出类似Peck横向沉降槽的曲线形态;2)群管顶进结束后地表沉降横向槽宽度约为50 m,位于管幕底部两侧约45°地层滑移角范围之内;3)现场监测结果表明管幕-结构工法有良好的地层变位控制效果,在多次顶进扰动影响下,站台和股道沉降、轨道高低及水平变形皆在控制范围之内。

盾构隧道下穿铁路股道及火车站站房的影响分析

通过对南宁地铁1、2号线盾构隧道下穿铁路股道及火车站站房现场的调查、了解,依据各自的环境条件分别建立二维、三维数值模型,选取适当的单元类型进行模拟计算。发现采用洞内注浆加固配合地面加固的方式可使股道最大沉降减小18.9 mm,且使沉降槽缩小60 m。对火车站站房下的隧道采用洞内加固可保证影响区范围内的最大桩基沉降差约4.5 mm,远小于过规范规定的允许值。这就确保了盾构隧道下穿南宁火车站站房及铁路股道的安全,为今后类似工程的数值模拟分析提供经验。

基于启发式回溯算法的铁路编组站调车场股道活用研究

不同的调车场股道活用方案产生不同的车辆集结状态,由此引起解编调车作业成本和到发车流接续关系的不同。为了提高编组站阶段计划的兑现率,本文在动态配流的基础上,综合考虑调车场存车状态随解编作业动态变化、调车场股道容量和解编作业时序限制等,设计"开口"算法将到达车列划分为车组,以各车组在调车场集结股道为变量,建立阶段时间内调车场股道活用整数优化模型。以解体照顾编组、当前解体照顾后续解体、借用股道混到底、均衡使用资源、减少交叉干扰等为原则,设计了变量取值动态排序的启发式回溯算法。算例表明,启发式回溯算法比基本回溯算法效率高,调车场股道活用方案更能适应车流不均衡、密集到达情况。

列车到发不确定的客站咽喉利用与股道分配

研究了列车到发时刻不确定条件下的铁路客站咽喉利用优化与股道分配问题.首先,建立了基于不确定列车运行图的咽喉利用与股道分配优化模型,模型考虑股道占用时间与均衡使用性,满足列车、咽喉、股道三者的耦合关系.然后分析并统计了不确定列车运行图的列车到、发站时刻的均值与方差,通过函数模拟的形式抽离出列车时刻表.此外,考虑到问题的NP-hard性,设计了基于模拟退火算法的启发式算法.最后,以宝鸡车站一个阶段计划内的咽喉利用与股道分配问题为实例进行了仿真验算.

基于实例的客运站股道运用实时决策推理方法

客运站股道运用实时决策问题是一个半结构化问题,实时决策推理研究为解决特殊情况下铁路客运站实时决策问题提供理论基础,具有十分重要的现实意义。采用物元理论,构建基于实例的实时决策推理物元模型,将实时决策物元分为列车物元、方案物元和推理物元,结合车站调度员解决特殊情况下股道运用实时决策的思维过程,采用优度评价法和基于双空间模型的归纳学习法,设计基于实例的实时决策推理算法和自学规则算法,提出铁路客运站股道运用实时决策推理方法,用于制订特殊情况下的实时决策方案。实例分析结果表明,所提出的模型与算法能有效解决特殊情况下客运站股道运用实时决策问题,提高了股道运用实时决策的智能化水平。