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。

铁路客运站占线程序图自动化推演系统的开发与应用

为改善铁路客运站基于计算机手动绘制占线程序图的现状,提高客运站日常工作绘图效率,确保客运站到发线运用方案编制的合理性,设计了铁路客运站占线程序图自动化推演系统。构建占线程序图动态绘制算法及仿真流程,实现占线程序图动态绘制、到发线运用方案实时评价及机车车辆作业过程推演。在中国铁路沈阳局集团有限公司大连站的仿真应用表明,该系统简化了占线程序图绘制过程,可实时判断并量化评价方案中存在的冲突,为客运站工作人员编制、优化到发线运用方案提供参考。

基于目标间隔时间的高速铁路客站设计分析

列车间隔时间是衡量铁路运输能力的重要指标,以压缩间隔时间、提高高峰小时服务频率为目标,通过编制标准图集,并利用牵引计算软件仿真,系统分析咽喉区长度、侧向通过速度及工程设置对间隔时间的影响;到达间隔时间是限制接发车能力的关键,与咽喉区长度呈线性关系;侧向通过速度在低于80 km/h时对间隔时间影响显著;工程设置对咽喉区长度的展长系数为1.17~1.21。道岔选型、站外纵坡优化、进站前速度控制是压缩间隔时间的有效措施;咽喉区采用18号道岔较12号道岔可压缩到达间隔时间约30 s;车站纵坡宜按照“凸形坡”设计,采用20‰坡度、10 km坡段长时,可压缩到达间隔时间46.9 s;对于350 km/h高铁,进站前采用200 km/h限速可压缩到达间隔时间87.2 s,实现高铁系统能力的最大均衡。车站到发线数量与咽喉区长度应与目标间隔时间相匹配;在采用速度控制时,高速铁路客站可实现4 min到达间隔,尽端式车站到发线数量可按不超过8条设计,贯通式车站可按不超过15条设计;当不采用速度控制时,高速铁路客站可实现5 min到达间隔,尽端式车站到发线数量可按不超过6条设计,贯通式车站可按不超过12条设计。

CTCS系统车站到发线有效长度优化方案研究

车站到发线有效长度是城际铁路、市域铁路的主要设计标准之一,直接影响到车站的土建规模、建设工期、工程投资等。通过对CTCS系统相关技术进行研究,分析到发线有效长度的影响因素,提出优化既有参数(方案一)和设置进路保护区段(方案二)2种方案来缩短车站到发线有效长度。方案一对安全距离、ATP曲线与ATO曲线终点之间的距离等关键参数进行优化,优化后到发线有效长度为317m;方案二参考城市轨道交通CBTC系统,在接车进路出站信号机内方设置保护区段,对CTCS系统进行适应性修改,到发线有效长度可优化为253 m。CTCS系统车站到发线有效长度优化能够有效降低城际铁路和市域铁路工程的综合投资,将产生一定的社会和经济效益。

客运专线车站到发线运用多目标优化模型

为给客运专线车站接发的列车合理安排到发线,构建了客运专线车站到发线运用多目标优化模型.优化目标为列车站内走行时间之和最小及到发线使用最均衡;约束条件主要有到发线作业间隔时间约束、进路冲突约束.基于目标协调优化思想,提出了该多目标优化模型的求解方法.以济南西站为例,对7:00:00～13:00:00时段的到发线运用方案进行求解.结果表明,所求优化方案与图定方案相比,下行、上行列车的站内走行时间之和分别减少7.37%、1.88%;对于各到发线占用时间与到发线平均占用时间之差的平方和,下行、上行列车分别减少62.93%、74.75%.模型能准确地描述列车占用各条到发线的不同,适用于求解客运专线运行图编制阶段的到发线运用问题.

基于遗传算法的客运站到发线优化安排

合理安排列车占用到发线计划是编制阶段计划的关键。建立的客运站到发线运用模型是非线性的整数规划模型,直接求解较为困难,为此采用遗传算法通过交叉变异等操作,构建车站到发线运用的染色体结构和适应度函数,并进行遗传算子设计,可取得较优的结果。以成都站为例,运用模型计算生成到发线运用计划,说明其结果优化效果明显。

客运专线夜间行车与天窗的相互影响分析

客运专线天窗的开设影响夕发朝至列车的运行组织.考虑高速列车可利用相邻既有线、城际铁路跨线运行,以综合利用运输通道运输能力满足旅客夜间出行需求,本文分析了客运专线开设全线垂直矩形天窗与夜间行车的相互影响,建立了求解最佳矩形天窗位置问题的数学模型,以天窗影响列车OD数最少为目标,以满足夕发朝至列车合理到发时间带为约束,并提出了求解算法.结合京沪高速铁路实例,运用计算机编程求解,得出不同位置的天窗影响的列车OD数相差不大的结论,并给出动车组速度等级为350km/h和250km/h、速度系数0.9和0.8四种情况下长度为4小时的相对最佳矩形天窗位置.对受天窗影响的列车提出了运行调整措施,初步分析了开行夕发朝至列车时动车组适宜采取的运行速度.

客运专线车站到发线运用优化方法

车站的拓扑结构限定了作业线的用途,依据车站的接发车作业要求,分类使用作业线可以有效地减少作业干扰,提高车站作业效率.根据车站的拓扑结构和接发车任务,把到发线的优化目标分解为满足到发线运用规则、利于乘降作业、设备均衡使用等目标,并建立了优化模型.运用遗传算法对模型求解.提出了诱导变异的概念,通过诱导变异避免变异产生病态个体,保证群体的健康.最后通过实例验证了模型和算法的合理性.结果表明,在能力允许的条件下,算法的效率较高并能够取得较优解,满足客运专线车站作业的要求.

客运专线开行夕发朝至旅客列车的研究

采用系统分析的方法对客运专线开行夕发朝至旅客列车与综合维修天窗的协同优化、组织形式和开行条件等问题进行了研究,分析了本线和跨线开行夕发朝至旅客列车的几种情况.计算得出了天窗时间分别为3,4和5 h时的开行距离范围和客运专线本线、跨线夕发朝至旅客列车的开行条件.

高速铁路站场正线与到发线间线路优化研究

研究目的:高速铁路站场线路股道众多,既要保证部分列车能高速平稳通过,又要满足部分列车到发、折返等作业需求,受列车运行速度有所降低及车站总体布局的影响,到发线上曲线半径一般远小于正线曲线半径,正线与岔后到发线曲线间连接线路参数选取直接影响列车的安全平稳运行。在综合考虑高速铁路站场内列车在站场正线与到发线间运行工况的基础上,本文通过建立高速铁路站场内道岔区动力学分析模型,计算分析道岔与岔后到发线曲线间夹直线及缓和曲线长度对列车运行安全性及平稳性的影响,拟对高速铁路站场内正线与到发线间连接线路参数进行优化。研究结论:在既有相关研究的基础上,根据岔后曲线半径与超高及缓和曲线长度的匹配关系,赋予计算模型所需的线路参数,运用车线动力分析方法,对高速铁路站场正线与到发线间连接线路参数进行优化研究,结果表明:(1)从保证列车运行平稳性角度,建议高速铁路站场内正线与岔后到发线曲线间设置至少9 m长的夹直线,当高速铁路站场用地受限时,夹直线长度可适当减小甚至可以不设夹直线,对列车运行安全性影响不大;(2)当缓和曲线长度达到一定值后,增加缓和曲线长度对缓和列车在曲线上的振动意义不大;(3)在站场规模一定时,本研究结果可为合理选取正线与到发线间线路参数及统筹分配站场内不同区域的空间提供指导。

遗传算法在区段站到发线的应用研究

为解决车站到发线的合理运用问题，采用遗传算法建立了到发线运用的染色体结构和适应度函数，对这种复杂的非线性组合优化问题进行了仿真。实例表明，采用自然选择和自然搜索的ＧＡ对到发线安排进行优化，其结果优于人工安排。

铁路技术站到发线运用调整模型及算法

从满足车站到发线的运用要求、减少作业和进路交叉干扰出发,建立了铁路技术站到发线运用的调整模型;针对模型是一个非线性规划模型的特点,对交叉干扰产生的原因进行了分析,提出了其等价模型;根据等价模型特点,设计了求解该问题的遗传算法,并用实例进行了验证,其程序运行时间不超过100 s.

客运专线客运站通过能力仿真研究

现行的既有线客运站通过能力计算方法不能直接用于客运专线客运站通过能力计算.为使计算的通过能力能准确反映客运专线客运站作业实际,结合客运专线客运站的特点,建立了仿真算法流程,对到发线和咽喉通过能力共同仿真研究.

服装生产流水线的计算机仿真

针对服装生产流水线的特点,根据服装生产的实际情况,引入到达因子和服务台因子,建立服装生产流水线串联情形下的排队系统模型,并给出该模型的计算机仿真实例。

关于高速铁路车站到发线运用优化研究

部分大型高速铁路客运站同时办理普速列车和高速列车的作业,车站列车种类多、作业过程复杂,对站场的设备要求多样化,确定合理的到发线运用方案对有效运用站场设备,提高运输效率至关重要。根据不同种类旅客列车在站的技术作业特点,以有利于行车技术作业和合理运用车场设备为目标建立到发线运用优化模型,并设计了求解算法。

城市轨道交通跨线列车开行方案优化研究

在城市轨道交通线网规模迅速扩张和客流需求快速增长的背景下,针对现有的单线运营模式导致的乘客换乘次数多、系统资源共享程度不高等问题,研究跨线列车开行方案优化以弥补上述不足。根据设施设备跨线运营基本条件、列车跨线次数和跨线客流需求生成跨线交路备选集,以备选跨线交路和本线交路的发车频率为决策变量,考虑线路通过能力、列车满载率和区间交路数量上限约束,以乘客换乘次数最少和出行时间最短为原则,对各OD乘客组进行客流分配,建立线网层面的跨线列车开行方案优化模型,最小化列车运行成本和乘客出行成本。应用模拟退火算法求解模型。南宁地铁线网的案例分析结果表明,相比于单线运营模式,跨线运营模式可使总成本降低6.18%,其中乘客时间成本降低7.33%,乘客换乘次数减少13.79%,可实现成本节约,提升线网服务质量和乘客出行效率的目标。

基于Memetic算法的客运站到发线分配问题研究

为了探索客运站到发线分配问题有效合理的解决方法,以到发线利用均衡值以及到发线分配权重总和为优化目标,建立了客运站到发线的整数规划模型,并利用Memetic算法进行求解.通过实例验证,表明建立的模型和设计的算法是可行的,得到的分配结果令人满意.

客运专线车站接发车进路选择优化

为了给客运专线车站接发的列车合理安排接发车进路，构建了进路选择多目标优化模型。优化目标为列车选择进路的偏好最大、到发线均衡使用，约束条件主要有到发线作业间隔时间约束、进路冲突约束。基于目标协调优化思想，提出了该多目标优化模型的求解方法。以济南西站为例，运用本文方法对15：00：00～21：00：00时段的到发线运用、进路选择方案进行求解。结果表明：方案较好地达到了两目标，较为合理。可见，模型能够更准确地描述列车占用各到发线、进路的不同，适用于求解客运专线运行图编制阶段的进路选择问题。

市域铁路地下车站到发线有效长度研究

通过对市域铁路车站到发线有效长度组成分析,从安全防护距离设置的原理着手,提出了两套能够缩短或转移安全防护距离的方案,进而缩短车站到发线的有效长度。对降低市域铁路地下车站的工程投资,减少市区内拆迁工程量,缩短施工工期等方面具有较强的实用价值。

关于对客运专线大型客站到发线数量的分析

随着我国客运专线路网的建设,新建客运专线大型客运站越来越多,车站种类和衔接线路的情况也不一样,目前建设的几个大型客站规模都比较大,大部分都在18股道以上,有些达到30股道。结合大型客站规模的确定,分析大型客站到发线数量如何确定。