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。

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。

基于到发线优选罚值的高速铁路列车运行调整双层优化模型

针对不同干扰场景导致的列车晚点情况下列车运行调整计划在车站的可执行性问题,提出协同考虑列车运行调整和车站到发线运用冲突疏解的双层规划模型.上层模型以列车偏离计划运行图时刻最小为目标,考虑列车运行安全和车站到发线运用计划可行性约束,从整体上尽快恢复列车正点运行;下层模型以各车站选择到发线偏离原定计划惩罚值最小为目标,考虑到发线运用规则和安全间隔约束,为上层提供到发线运用计划可行性判断指标.同时,设计双层嵌套式遗传算法求解模型.基于武广高铁实际案例,验证所提出模型和算法的有效性.研究结果表明:设计的3种干扰场景均能在300 s内得到合理可行的列车运行调整计划及到发线分配方案,与分步调整策略和常规调整策略相比,提出的双层协同调整策略能够在提高列车运行调整质量的同时,得到各车站选择惩罚值最优的到发线运用调整方案,验证了模型及算法的有效性.

枢纽站列车接续优化模型研究

列车在枢纽站的合理接续关系到旅客换乘质量,更对铁路运输企业的收益具有重要影响。针对枢纽站列车接续的到发时刻优化问题,在分析列车的接续关系和旅客换乘方式的基础上,以换乘旅客的无效换乘等待时间最小为目标,考虑列车间隔时间、合理到发时间、换乘时间等约束,构建枢纽站列车接续的到发时刻优化模型。最后利用CPLEX求解器对算例进行求解,换乘旅客的无效换乘等待时间较优化前减少了16.8%。结果表明,建立的列车接续优化模型能够有效减少旅客换乘的无效换乘等待时间,提升列车接续质量。

基于CTCS2+ATO的城际和市域铁路到发线有效长优化研究

对于都市圈城际和市域铁路车站,其到发线有效长度计算根据线路性质,按照警冲标、出站信号机、道岔等控制条件来确定。为进一步优化缩短到发线有效长,并保证行车安全和运输效率,分析CTCS2+ATO列控系统对到发线有效长的控制因素及列控车载设备性能,结合采用的动车组列车长度,借鉴城轨交通CBTC信号系统的防护策略,提出采取列车进站停车防护区段外移的优化方式,可将车站到发线有效长从370 m缩短至270 m,进而缩短车站土建规模,节省投资;列车停准停稳后,通过采用牵引切除、触发最大常用制动、EOA点回撤等技术手段,也能提高行车效率和确保行车安全;对有关延续进路解锁关键技术以及CTCS2+ATO列控系统设备改造的技术方案进行深入研究,明确了列控系统改造设备和软件修改内容。该研究成果可为都市圈城际和市域铁路工程设计、系统研发中站场和信号专业提供理论基础。

基于CTCS2+ATO的市域(郊)铁路列控系统技术研究

介绍CTCS+ATO列控系统的功能和结构,分析并提出CTCS2+ATO列控系统应用于市域(郊)铁路列控系统需进行的优化项,分别对减少追踪间隔时间、缩短到发线有效长、支持“四网融合”、支持多模车地通信进行分析和探讨,并结合既有研究成果提出建议解决方案。

基于到发线运用方案的列车到达追踪间隔时间压缩方法及仿真研究

利用高速铁路车站列车到达进路冲突关系和进路分段解锁原理,研究基于到发线运用优化方案的列车到达追踪间隔时间压缩方法。首先分析分段解锁条件下列车到达追踪间隔时间的计算方法,随后建立无损精度的铁路路网拓扑模型和多智能体列车连续追踪运行仿真模型;在此基础上设计基于信号补偿时间的列车最小到达追踪间隔时间求解算法,求解不同到发线运用方案的列车到达追踪间隔时间。以上海虹桥站高速场为例,对所有到发线组合方案进行仿真实验。结果表明:股道组合方案对应的关联道岔越少,列车到达追踪间隔时间越短;当关联道岔相同时,后车接车进路越短,前车接车进路越长,到达追踪间隔时间越短;当前车股道确定时,最优的后车股道方案比最劣方案可压缩列车到达追踪间隔时间30s以上。

旅客列车过站径路优化模型与算法

在给定铁路客运站站形布局和列车运行图的前提下,研究旅客列车过站径路优化问题。过站径路由列车的接车作业进路、占用的到发线和发车作业进路拼接而成。以旅客列车的接发车作业进路为决策,以道岔和到发线占用相容性为约束,以最大化接发车作业进路效用和到发线运用效用为优化目标,建立旅客列车过站径路优化的0-1规划模型。设计基于极大列车过站径路方案k剔除邻域系的模拟退火算法。以某客运站为例验证该模型和算法的合理性。结果表明:模型对实际问题的描述准确,算法效率较高,适用于求解大规模铁路客运站旅客列车过站径路优化问题。

考虑列车总晚点和到发均衡性的地铁列车运行调整方法研究

当城市轨道交通列车在运行过程中因设施设备失效、司机操纵不当、上下车客流过多等外部因素发生晚点时,需对晚点列车的计划运行时分进行调整.为保证城市轨道交通系统服务水平和降低车站站台客流集聚过多或列车过于拥挤造成的安全隐患,本文构建以减少列车总晚点和提高列车到发均衡性为优化目标的列车运行调整模型,并采用遗传算法进行求解.案例分析表明,本文提出的模型和算法可以较快地求出满意的列车运行调整方案.通过调整遗传算法适应度函数的权重系数可以平衡调整方案中的列车总晚点时分和列车到发均衡性.在人工驾驶的线路上,与各列车赶点运行调整策略相比,本文提出的列车运行调整方法可以在降低列车总晚点时分的同时显著提高列车到发均衡性.

计算机编制周期性列车运行图关键技术

根据周期性列车运行图的计算机编制流程,研究周期性列车运行图计算机自动编制中的关键技术。采用广度搜索法生成高峰小时周期列车运行图,采用深度搜索法添加非周期列车运行线;根据列车到发顺序生成过程中的互换、传递、有限和可行4个特性降低区间内列车到发顺序方案的数量;采用将所有列车运行时刻转换成周期内时刻的算法,实现列车运行线过周期处理;采取紧密布点方式确定各次列车的初始出发时刻;采用移线等方法消解列车运行图铺画过程中列车运行线间的冲突。在开发的列车运行图计算机自动编制系统上验证了这些关键技术的可行性和有效性。

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.

列车到发时刻与进路同步优化的高速铁路列车运行调整模型

针对高速铁路路网中出现列车晚点的区段,以列车到发时刻和进路为决策变量,以列车运行时间和安全间隔时间为约束条件,以使列车尽可能快地驶离列车晚点区段为目标函数,建立列车到发时刻与进路同步优化的高速铁路列车运行调整整数规划模型。设计基于优先级规则的启发式算法,求解模型的可行解。运用Gurobi优化软件求解该模型的线性松弛模型,得到模型最优解的下界。根据可行解与最优解下界之间的距离,可以定量地衡量可行解的质量。以某高速铁路网络为背景,通过算例验证模型和算法的可行性。结果表明:模型对实际问题描述较为准确,算法求解效率较高;模型相对于分步优化模型能够有效提高列车运行调整计划的质量。

接发列车作业与调度指挥模拟演练系统的构建

在铁路车站接发列车作业与列车运行调度指挥模拟演练系统功能设计的基础上,提出系统软件和硬件构成的实施方案。计算机技术和部分现场设备模拟铁路行车作业过程,为铁路运输专业学生实践教学提供接发列车、调度指挥模拟教学和仿真演练的现代化教学手段。

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.

高速铁路夕发朝至列车开行模式综合比选

根据目前采用的高速铁路综合维修天窗开设形式,提出等线、下线、下线-上线共3种夕发朝至列车开行模式.构建备选方案生成模型、对模型求解流程进行分析,并提出开行模式比选指标及规则.以我国天津-长沙和北京-广州高速铁路夕发朝至列车OD进行实例分析.结果表明,基于我国铁路实际,中长距离列车OD首选下线开行模式,对于长距离列车OD,首选等线开行模式,但具体下线和等线地点需根据线路布置情况科学选择.下线-上线开行模式的速度优势需要在一定条件下才能体现.

基于全线矩形天窗的高速铁路夕发朝至列车开行模式选择优化模型

在全线矩形天窗下提出等线、下线、下线-上线共3种高速铁路夕发朝至列车开行模式,分析每种模式下列车运行过程。以影响旅客选择行为的列车始发、终到时刻满意度、票价吸引力、影响铁路运输产品供给数量及质量的区段通过能力和运输组织难度为目标函数,构建满足变量逻辑约束、列车运行过程约束、关键地点与运行时刻约束、到发线数量约束的开行模式选择非线性整数规划优化模型,通过算例应用验证了构建模型的可行性和有效性。研究结果表明：在0：00-04：00开设全线距形天窗时,长距离列车OD应选择300km/h的动车组和等线模式,中距离列车OD应选择250km/h的动车组和下线模式。

提速干线编组站出发子系统内部匹配与协调关系

分析提速干线编组站货物列车到发时刻不均衡运营特征,根据编组站作业特点和要求,运用排队论和随机过程理论,对出发子系统转场和接车可靠性、临界密集出发时间进行计算分析。认为出发子系统允许的接车延误概率应控制在0.12以内;当区间通过能力利用率在繁忙时间达0.85以上时,出发场的到发线应在10股以上。提高出发子系统转场和接车可靠性的措施包括:提高无调比、适当增加出发场到发线数量、降低编组调车机车的作业负荷、减小出发时间间隔不均衡系数。给出一定出发强度下的临界密集发车时间计算式,便于指导运输组织工作。改善出发子系统匹配与协调关系的有效途径包括:合理配置列检组数、转线接车延误率控制在10%以内、密集到发期间区段通过能力利用率不能超过90%、降低衔接区间发车时间间隔变异系数、连续高密集发车时间不能超过临界发车时间、适当增加分类线及到发线数量、优化列车运行计划、平衡双向系统作业负荷、加强管理、优化运输组织。

地铁乘客信息系统列车到发信息应用与研究

乘客信息系统结合了多媒体技术与计算机通信技术,实时、动态的提供了列车到发信息、车站运营信息及多媒体信息的显示。本文结合了北京、上海、深圳等城市的乘客信息系统中列车到发信息的显示,对如何显示列车到发信息进行了研究。

基于周期天窗的高速铁路夕发朝至列车通过能力研究

分析高速铁路开设周期天窗的必要性,运用"斜率分析法",给出了在开设2 h检查天窗、且矩形天窗分段数分别为2、3、4时,上下行夕发朝至列车开行数量的计算方法,并总结天窗分段数对夕发朝至列车"可行区域"的影响规律。最后,以京广高速铁路为例,计算结果表明,当采用"北京西—石家庄—长沙南—广州南"4个矩形天窗分段时,上下行夕发朝至列车数量可达到最大值。