铁路车站进路选择优化模型及求解算法的研究

铁路车站进路选择是车站运输组织的基础,合理地安排车站内各项作业的运行进路及其排列时机有利于提高运输生产效率,节约生产成本。本文以一般技术站为背景,从数学规划的角度研究车站进路的自动选择方法。通过定义衔接点和承载点,建立了车站网络的描述方法。以作业晚点时间最短以及各进路的总走行时间最短为目标,以避免车站作业的时空交叉、满足作业计划要求为约束构建了车站进路选择的数学规划模型。利用进路选择和进路排列时间的映射关系,把进路选择模型转化成一个等价的0-1整数规划模型。针对模型的非线性特点,以模拟退火算法为基础,提出了适合求解进路选择模型的复合优化算法。通过算例验证了模型的正确性以及求解算法的有效性。

车站进路监督系统的设计

阐述了车站进路监督系统在火车站信号设备出现故障时所发挥的作用,介绍了该系统的组成及其软、硬件设计。

铁路车站列车运行仿真和进路优化算法研究

为解决列车在车站咽喉区的进路规划问题,在给定实际车站咽喉区场景、列车在咽喉区内的进路、列车长度以及车速等情况下,开展列车进路优化算法研究.首先,构建表征列车在车站咽喉区运行状况的时空网络,将进路问题看成一个有限资源的时空分配问题,并建立问题的网络流模型.其次,开发基于离散事件模型的算法,仿真给定列车优先权顺序条件下车站咽喉区内的行车计划,得到可行的列车进路方案.再次,基于禁忌搜索(Tabu Search, TS)算法开发列车优先权顺序优化算法,得到行车作业时间延误最小的进路方案.最后,以某车站咽喉区为研究场景进行分析.研究结果表明:提出的基于TS的列车作业优先权算法能够有效疏解列车在车站咽喉区内的进路冲突,优化列车的延迟时间和等待时间,并在4 min内达到收敛得到满意的进路方案.

铁路车站咽喉区进路排列优化方法

合理排列接发列车和调车作业进路是保证铁路车站行车安全和提高行车效率的重要内容,在车站接发列车和调车作业自动化、车站行车作业过程模拟等方面也有着十分重要的意义。本文从有利于后续作业进路排列的目的出发,按序列化逐项作业排列进路的规则,分别提出了铁路车站咽喉区最大平行进路和最大概率进路的紧侧优化方法,该方法简明快捷,对现场计算和理论研究均有指导意义。

基于Petri网的崇凭铁路车站联锁进路建模与仿真

作为一种形式化建模工具,Petri网被广泛应用于铁路等离散事件系统。本文以新建崇凭铁路某车站站内联锁进路控制为研究背景,借助Petri网仿真模拟列车在站内的运行过程。结果表明,本文的模型可对站内调度计划的安全性进行核查,通过被标记的故障库所的含义定位不可行的调度计划问题所在,并对其进行修正,从而确保列车在站内的安全运行。

基于Petri网模型的高铁6‰下坡道延续进路防护方法

针对大于6‰下坡道高铁车站的延续进路防护问题,以成兰线某车站为例,研究基于Petri网模型的防护方法。以车站平面布置图为依据,建立相应的延续进路防护资源分配约束模型,包含6‰下坡道防护模型和延续进路防护故障诊断模型。通过6‰下坡道防护模型对延续进路涉及到的轨道区段占用权进行分配,实现延续进路的安全性防护;延续进路防护故障诊断模型采用形式化验证方法,通过被标记的故障库所对不可行的延续进路排列报错,实现延续进路运行计划的安全性验证。利用Petri网的可达性、有界性、安全性,对车站延续进路可能产生的列车碰撞和冲突进行仿真验证,验证结果可为列车运行计划的排列提供参考。

高速铁路网列车运行径路精细化搜索算法研究

高速铁路网列车运行径路搜索是列车运行组织、计划编制、应急指挥工作中的重要基础,提升径路搜索的精细化程度有着重要意义。目前有关径路搜索的研究主要以车站或车场作为节点,在枢纽等连通关系复杂的地区径路搜索更容易产生误差,径路搜索精细化程度有待提升。针对大规模复杂高速铁路网,根据线路区间信息、车站站场结构以及站内列车进路信息,构建基于车站进出口的复杂拓扑网络及多维度路径信息表示方法,设计基于启发式A~*算法的考虑精细化站场结构的多径路搜索算法。实例验证表明,该方法可以实现复杂路网条件下高速铁路列车网运行径路的精细化求解,且相比中观路网的径路搜索精细程度更高,可以为高速铁路列车运输组织工作提供技术支持。

基于多维网络的增开列车条件下高速铁路列车运行图调整

研究增开列车条件下高速铁路列车运行图的调整问题,并综合考虑列车车站进路的影响。通过构建Time-Station-Track三维时空扩展网络,刻画列车对铁路时空资源的占用。将原多目标优化问题转化为求解列车占用网络弧段最小费用单目标问题,并构建基于Time-Station-Track网络的0-1整数规划模型。针对模型特点,设计拉格朗日松弛算法,将问题进一步分解为求解单列车网络最短路径子问题,由于问题被松弛后求得的解可能不可行。因此,提出基于列车优先序列的启发式策略对对偶解进行可行化。最后以宝兰客运专线为例,验证模型的正确性和算法的可行性。

面向管控一体化的普速铁路CTC系统功能定位探讨

针对分散自律CTC系统目前在普速铁路覆盖范围不广的问题,在分析普速铁路CTC系统的改进功能和应用现状的基础上,着重从作业需求、计划功能等角度总结现行CTC系统在普速铁路应用中存在的不足,进一步从控制系统的角度抽象描述货物列车的开行过程,指出货物列车的开行是一个涉及多个工种的人机复合的、具有嵌套关系的反馈控制系统,以此展开对CTC系统业务场景的分析,并从普速铁路货物列车运行组织管控一体化的视角出发,从实现计划对作业状态的实时采集、提供车站进路计划编制和调整的功能、建立计划间的互馈机制、构建完善的作业联锁等方面,展望了面向管控一体的CTC系统功能改进方向,对提高CTC在我国普速铁路中的适用性具有重要意义。

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。