基于多进程的铁路列车运行图群体协同编制系统

本文提出了一种基于多进程技术的铁路列车运行图群体协同编制系统实现方法,即采用多进程技术建立运行图编制系统的副进程,主进程作为运行图编制客户端运行,受权限制约控制,用户利用副进程可进行全路网范围内列车运行图的编制、方案比选等工作,在确定方案可行之后依用户权限由主进程提交给运行图服务器。通过该方法可以确保在不干扰联网编制列车运行图工作进程情况下,缩短运行图群体协同编制协调沟通时间,提高列车运行图的编制、数据处理效率,经实际系统验证确实可行。

基于拉格朗日松弛的高速铁路列车运行图新增运行线局部调整模型

给定新增列车理想始发时刻及初始利润,考虑始发时刻调整及全程停时延长造成的罚数,基于时空网络构建以全图运行线总利润最大为目标的整数规划模型,进行拉格朗日松弛,根据松弛解对偶信息设计启发式算法求解各运行线可行解,并通过更新拉格朗日乘子进行迭代优化.以京沪高铁为例进行了验证,结果表明:在算例条件下,相较以理想始发时刻推线求解,该方法能够多增铺6条运行线;随着始发时刻可调整度由10 min增加至60 min,CPLEX的求解时间快速增长,而拉格朗日松弛启发式算法能快速求得高质量的解,除始发时刻可调整度10 min情景,求解效率均高于CPLEX;延长始发时刻可调整度至4 h,最多增铺18条运行线,说明现有框架下京沪高铁能力已接近饱和.

大规模货物列车运行图优化编制的一种拉格朗日松弛启发式算法

针对货物列车运行图优化编制规模庞大、精确求解困难的问题,构造时空网络将列车运行线铺画描述为路径求解问题,将各类约束转化为时空网络节点选择限制,建立整数规划模型。该问题本质在于疏解各列车运行线潜在冲突。对原模型进行拉格朗日松弛,将列车运行线潜在冲突表示为各节点罚数,设计启发式算法并通过拉格朗日乘子更新迭代求解。以京九线北京西至阜阳区段为例,对该区段711条运行线中的439条货物列车运行线进行了优化编制实验。结果表明,在满足运行线铺画条数的前提下,全图货物列车平均旅行速度由39.28 km/h提升至41.81~43.72 km/h,所提出的算法是解决大规模列车运行图编制的一种有效算法。

列车运行图编制质量满意度评价

针对列车运行图编制质量的评价问题,以列车运行线反馈技术指标与占用运输资源赋权比定义列车运行线效率指数,基于数据包络分析方法构建列车运行线效率指数求解模型;考虑列车运行图编制的NP-hard属性,根据满意度理论构造基于列车运行线效率指数的各列车运行线满意度计算公式,再结合列车等级权重求解整个列车运行图的编制质量满意度。以成遂线、胶济客运专线实际列车运行图为例对给出的评价方法进行验证,结果表明:所提出的基于相对指标的评价方法避免了人为主观因素的影响,使得在评价列车运行图编制质量时具有一般性,而且所得各列车运行图编制质量的评价结论相互间具有可比性。

列车运行图计算机编制系统研究与应用综述

列车运行图是铁路运输工作的生产计划,其编制质量的高低直接影响铁路运输组织的效率和安全。计算机编制列车运行图可以大大降低人工编制列车运行图的强度,同时保证运行图的质量和水平。目前,国内外专家在计算机编制列车运行图的理论和方法上取得了丰硕的成果,并且开发了相应的编制系统。本文从编制方法和国内外列车运行图编制系统等方面介绍了国内外计算机编制列车运行图的现状,并在现状分析的基础上针对计算机编制列车运行图存在的不足方面,提出进一步的研究方向。

新旧列车运行图交替期客车车底运用方案的编制

以旧列车运行图中1列列车最多与新列车运行图中1列列车存在接续关系、新列车运行图中1列列车最多与旧列车运行图中1列列车存在接续关系、新列车运行图中所有列车必须有客车车底担当为约束条件,以新旧列车运行图交替期列车接续代价最小为目标函数,建立新旧列车运行图交替期客车车底运用方案优化模型,并设计基于蚁群算法的模型求解算法。以成都站执行新运行图时的数据(成都站为客车车底配属站)为例,采用本方法编制新旧列车运行图交替期客车车底运用方案,并与人工基于车底固定运用模式编制的方案对比,结果表明本方法编制的车底运用方案更优,验证了模型和算法的可行性和实用性。

考虑动车接续的高速铁路列车运行线效率评价

将高速铁路动车组接续与列车运行图协同考虑,分析包含动车组折返时间在内的列车运行线占用运输资源及反馈技术指标,给出各子指标的计算方法.以反馈技术指标与占用运输资源的赋权比定义列车运行线效率,考虑列车运行图编制的NP-hard属性,基于DEA方法构建列车运行线效率求解模型.以海南东环线列车运行图为例进行验证,并分析所构建指标的特性.算例中一站直达列车运行线效率非最高,而部分停站时间有效性高的列车运行线效率为全图最高,说明考虑动车折返时间后,运行线相对效率发生了一定变化.直达列车应考虑动车组周转时间合理开行,合理的停站有利于列车运行线效率的提高.

路网条件下旅客列车运行方案图编制问题研究综述

随着高速铁路线路的相继开通运营,我国铁路已快速形成由高速铁路和普速铁路贯通运营的复杂客运网络,铁路列车运行图编制工作的难度越来越大,而旅客列车运行方案图是列车运行图的骨架和核心,直接影响列车运行图质量的优劣。本文在详细总结国内外旅客列车运行方案图编制研究现状的基础上,结合成网条件下旅客运输组织的新特点,分析了我国旅客列车运行方案图优化编制在可实施性方面、高速铁路与普速铁路运行线协调等方面研究的不足,提出了基于车站与线路能力协调的路网旅客列车运行方案图编制优化思路。

列车运行图天窗分段与衔接优化技术研究

列车运行图天窗分段与衔接是天窗设置的重要内容,对优化列车运行图结构,释放铁路能力具有重要意义。以天窗设置对列车运行影响最小以及不同天窗分段之间的错位时间最短为目标,考虑天窗分段的合理性和天窗衔接的匹配性约束,构建了上述问题的混合整数规划模型。针对天窗分段与衔接问题的组合爆炸特点,提出了变量降维策略,并设计了并行蚁群搜索算法进行求解。最后以达万铁路为例进行有效性验算,结果表明,相较于人工经验设置结果,所提方法能够有效减少天窗错位时间,而且可以在较短时间内求得全局满意解,具备较好的实用性。

高速铁路枢纽站技术作业计划与动车所调车作业计划协同编制研究

分析高速铁路枢纽站技术作业计划与动车所调车作业计划的协同编制过程,提出了将两个计划一体化编制的思想。以需安排作业效益最大化为优化目标,构建基于动车组车底的高速铁路枢纽站与动车所作业计划协同编制模型。针对模型特点,提出瓶颈工序、启发式分配规则及粗粒度主从进程模式的并行禁忌搜索策略(PTS)相结合的混合优化算法,首先确定作业安排瓶颈工序,然后启动主进程和若干从进程,主进程运用启发式分配规则快速生成初始解分配给从进程,从进程运用与瓶颈工序相关的禁忌算法搜索优化解,并反馈给主进程,主进程记录全局最优解并根据交叉策略生成新的初始解,重新分配给从进程进行TS搜索。最后,用实例验证了模型和算法的有效性。

城市轨道交通大小交路模式列车开行方案的优化

列车开行方案是城市轨道交通运输组织的基础。大小交路模式列车开行方案规定各时间段内各交路上开行列车对数。分析大小交路模式乘客出行成本和企业运营成本的计算方法,以乘客出行成本及运输企业运营成本最小化为目标,以列车追踪间隔时间、乘客需求和最大可用车底数量为约束,构建城市轨道交通大小交路模式列车开行方案双目标混合整数非线性规划模型。采用理想点法将原模型转化为单目标模型,借助Lingo11.0求解。通过算例验证模型的合理性,并对折返站和小交路区段客流比重进行成本的灵敏度分析,结果表明:小交路折返站的选取对成本影响显著,且小交路区段客流比重越高,开行大小交路模式越有利于降低运输成本。

基于均衡性和可达性的高速铁路列车停站方案优化

为了兼顾高速铁路的速度优势和旅客出行的方便,从列车停站数量的均衡性和区间的可达性出发,建立高速铁路列车停站方案的非线性多目标优化模型。结合模型的特点,设计了具有自适应性的遗传退火算法。自适应遗传算法控制全局的寻优方向,模拟退火的Metropolis邻域搜索策略提高算法的邻域搜索能力,可以快速搜索高质量的解。最后用2015年京沪高速铁路数据进行验证,并用得到的停站方案与原停站方案进行对比。结果表明,优化方案中开行列车的停站数量更加集中,停9站和停10站列车占开行列车总数的71.8%,显著提高了停站方案的均衡性,可达性提高约2.32%。

基于两阶段算法的运行图与天窗协同优化

列车运行图铺画与天窗设置存在相互影响,相互制约的耦合关系,为了达到优化列车运行图结构,合理配置铁路运力资源的目的,在分析天窗与列车运行动态影响关系的基础上,以天窗设置对列车运行线铺画影响最小为目标,建立了列车运行图与天窗协同优化的混合整数规划模型.考虑问题复杂性,设计了包含初步优化和综合优化的两阶段求解算法.初步优化阶段采用基于专家经验的启发式算法得到列车运行图的大体框架,综合优化阶段利用禁忌搜索算法获取全局最优解.最后以宝成线(阳平关—成都)为例进行有效性验算.结果表明,相较于人机交互编制所得运行图,优化得出的运行图中所有客货列车在途经车站的总停留时间降低了6.19%,共减少1355 min,其中旅客列车和货物列车在站停留时间分别降低了3.08%和7.40%,减少总时间分别为189 min和1166 min.

基于DEA-CCR模型的列车运行线效率计算方法研究

列车运行线作为构成列车运行图的基本单元,其效率反映列车运行图编制质量.定义列车运行线效率为其反馈技术指标与占用运输资源的赋权比,给出各影响因素的计算方法;针对其相对性特点,基于DEA-CCR模型构建全图列车运行线效率计算模型并求解.以成遂线石板滩—新桥线路所列车运行图进行实例验证,结果表明,所提方法能够客观计算列车运行线效率,算例中动车组列车运行线效率均值为0.961 1,高于普速列车均值0.909 5;全图上行方向列车运行线效率均值为0.944 2,高于下行方向均值0.933 7,说明列车运行线效率与铺画优先级及始发时刻可调整度有关,并提出了改善列车运行线效率的途径.

交通运输专业英语教学模式研究——“互联网+”与“个性化教学服务”相结合

课程组通过分析交通运输专业英语课程目标、课程内容、课程教学、课程考核的特点,提出了针对不同基础学生的“互联网+”与“个性化教学服务”相结合的教学模式。从课前基础摸底、线上个性化教学服务与线下集中式教学设计、选取和推送个性化课程教学资源、构建专业术语词汇表学习模块、追踪学生阶段学习效果、搭建师生交流平台、多维度综合考核等多个方面探讨了该教学模式的实现方法,为有效提高新工科人才培养的质量提供了思路。

宁波市轨道交通2号线列车编组模式选择研究

列车编组对城市轨道交通整个线网的运营服务水平及输送能力具有重要意义。在宁波轨道交通2号线客运量预测的基础上,根据编组模式基本确定原则与该线路车辆制式提出多个备选列车编组模式。结合运营交路及列车配属,对输送能力、服务水平、运营管理难度、车辆采购及运营成本等方面进行综合分析,全面考虑行车安全、初近远期编组模式的顺畅衔接,以及尽量提高相关设施利用率等因素,最终推荐宁波市轨道交通2号线采用6-6-6的列车编组模式。

基于非集计理论的高速铁路旅客乘车选择行为研究

为研究高速铁路旅客乘车行为选择机理,以非集计离散选择模型理论为依据,分析旅客乘车选择的影响因素,结合2013年京沪高速铁路旅客出行RP调查数据,以G类高速列车和D类高速列车作为旅客乘车方式选择肢,设置影响旅客乘车选择的特性变量,即旅客主体特性、出行特性、列车服务特性及相应的取值方法,建立旅客乘车方案选择MNL模型.运用SPSS对模型参数进行标定,结果表明,公费出行、月收入较高及出差的旅客偏好选择G类高速列车;自费出行、月收入较低及旅游探亲的旅客偏好选择D类高速列车.上述结论与调查结果基本一致,命中率等参数的计算亦验证了模型的有效性.

基于聚类分析的铁路出行旅客类别划分

对铁路出行旅客进行类别划分,是简化旅客乘车选择问题研究的重要策略.根据成都—武汉段既有线与新线的旅客调查数据,以旅客的各类主体、出行特性作为属性变量,运用分层聚类法中的凝聚法进行变量聚类,将具有较大相关性的变量——时间价值与月收入、出行目的与费用来源合并.然后根据简化的旅客属性变量指标集,运用近邻传播算法对旅客进行样本聚类,并引用CH、Hart及IGP等聚类有效性指标确定最佳聚类数.指标值表明,将铁路出行旅客划分为6个类别时,具有最好的聚类效果.调查数据中旅客乘车选择结果亦显示,不同类别的旅客对客运产品的选择有着明显的偏好.

考虑车流时空分布不均衡的货物列车开行方案优化研究

为适应货主动态需求和运到期限要求,采用动态车流组织方法进行编组方案调整、列车运行方案与车流挂线的综合优化.考虑车流时空分布不均衡性,结合基本运行图架构,运用时空网络描述车流组织动态过程,考虑车流组织过程时空连续性、车站与线路时空能力及运到期限等约束,在静态车流组织优化模型目标基础上考虑车流到后待解与编后待发的延迟费用,构建货物列车开行方案整数规划模型.基于K短路构造初始解,依据列车能力利用率阀值评估方案,从而调整车流改编方案搜索邻域解,设计模拟退火求解算法.实例研究表明,相比静态模型,所建模型的决策变量能更清晰地反映车流对车站线路时空能力的占用状况,优化方案能有效匹配车流时空分布不均衡性,有利于车流接续与流线结合.

基于改进列生成算法的高速列车开行方案优化研究

针对编制开行方案涉及因素多、建模及求解困难的特点,结合有容量限制的多商品流网络设计问题,建立确定列车开行对数、开行区段、停站方案及编组形式的多目标整数规划模型,运用权重法将多目标规划转化为单目标规划。鉴于标准的列生成算法难以协同处理网络设计与网络配流问题,设计综合使用列生成与行生成策略的启发式算法确定列车的运行路径及停站方案,采用改进分支策略的分支定界算法求解最终模型。最后,以京沪高铁为例进行验证,在有效时间内获得较高质量解,该解与最优解的误差率为2.13%,且优于京沪高铁实际采用的开行方案。