论铁路车流径路的数学问题

归纳铁路车流径路制定过程中和自动化系统中应用车流径路的数学问题。分别讨论容量无限制交通分配方法数学模型和容量限制交通分配方法数学模型。结合铁路运输管理实际给出适合于铁路管理方式的车流径路制定参照模型及其算法。针对各种运输管理类自动化系统中普遍涉及的车流径路求解方法给出详细数学模型与算法。     

天津集中台列车运行阶段计划自动调整

针对列车调度指挥系统在开通天津集中台的过程中，出现的列车运行阶段计划调整方案不能满足调度指挥要求的问题，研究天津集中台列车运行阶段计划自动调整方案。天津集中台管辖车站多，车站间环状相连，连接方向多，列车走行径路有300多条。为此，建立以列车优先级别、列车追踪间隔时间、列车区间运行时分、列车起停车附加时分、车站股道接车能力、旅客列车最早发车时间和列车固定停站时间为约束条件，以列车加权晚点总时间最小为目标函数的调整模型。采用动态规化算法进行求解，设计相应的算法步骤，并以天津集中台天津（临时）至下直通场间的车站为例进行验证。计算结果表明：采用上述模型和求解算法进行列车阶段计划调整，能够快速给出列车运行阶段计划的调整方案。该方法在天津集中台已经得到了应用。     

铁路网车流径路优化模型及算法研究

分析目前铁路网车流径路存在的问题,提出路网车流径路综合最优的含义,对路网进行数学描述;分别以运输时间最少、运输距离最短、运输成本最低为目标建立多目标0-1规划模型;采用线性加权和法将多目标0-1规划转化为单目标问题进行求解,利用专家打分法获得合理的权系数,设计并采用阻尼系数法约束线路能力,在此条件下对路网车流径路模型及算法进行分析,提出求解的方法步骤;最后运用本文模型和算法,以我国铁路网为背景,通过改变阻尼系数调整线路流量,实现宝中线和宝兰线的车流径路调整,验证了本文模型及算法的有效性。     

铁路紧急输送计划模型与算法研究

铁路日常运输生产过程中,有时会产生一些特殊需求的紧急运输。针对其运量大、时限要求紧的特点,可采用基于"固定点号"的方法安排运行计划,实现流线间的有机结合。本文阐述"固定点号"的相关概念和基本方法,建立了基于"固定点号"方法的多个0-1规划模型。在车站到发能力满足一定利用率条件下,通过对运行线的选用与匹配,明确"固定点号",使到达列车车次与出发列车车次相互接续且接续时间最短。其中,"车站对点号模型"描述前后接续的三个车站组成的"车站对"的运行线运用情况,"多车站对点号模型"描述相邻的多个"车站对"的运行线运用情况,"径路点号模型"描述运输径路的运行线运用情况。提出采用分支定界法求解上述模型,在求解规模较大的径路点号模型时,可采用动态规划方法,先计算节点间的局部径路,再求解仅包含节点的简化径路。针对上述模型提供算例,并编程计算给予验证。     

俄罗斯铁路的客流自动化预测系统

俄罗斯《铁路运输业发展战略纲要》中规定，应合理利用运输资源，使运输过程尽可能高效。客运技术经济指标的改善，需要完善对客流的预测方法，在实际的运营活动中，采用信息技术，保障人们对运输服务的需求和对运输业发展预测的适时分析。预测的结果应能显示客运部门商业过程智能系统中最重要的信息分析构成，包括客运的计划和调整，财务与干部的管理情况，以及客运车辆的运用安排。     

既有繁忙干线基于货运产品的流量分配模型及算法研究

基于货运产品的流量分配是货运产品布局规划的核心技术,对分析铁路运输资源利用情况以及货运产品布局方案的调整具有重要意义。本文借鉴节点拆分思想,构建既有繁忙干线货运产品网络,结合需求特征将运输需求分类,采用改进的k短路算法确定OD对的可选径路集合,设计铁路既有繁忙干线基于货运产品的流量分配模型,利用改进的免疫克隆算法对模型求解,最后结合算例对模型及算法进行验证分析,结果表明模型和算法具有较好的适用性。     

具有双向、空重车流的路网车流径路多目标线性规划模型及算例

在分析运输界对车澈戏路研究成果的基础上根据中国铁路网的特点，运用系统论的观点，针对已有模型在车流已知情况下只对重车流径路进行优化的不足，提出了在一定运输需求条件下对路网上双向，空重车流径路同时进行优化的多目标线性规划模型。改进了ＧＰ－ＳＴＥＭ算法，并在此模型和算法基础上对一算例在微机上进行了计算。     

一种智能调度集中系统列车运行实时调整方法

智能调度集中系统中的列车运行调整业务，要求实时优化列车运行计划晚点时长。以此为目标，提出一种高实时性的列车运行调整业务数据处理方法，并基于不同的运输场景和调度操作，建立了约束规划模型；通过约束规划算法执行可递归检查流程，当列车运行计划状态变量不满足约束条件时，对调度操作进行调整，从而实现模型数据的更新。结合某调度区段的数据，计算采用约束规划模型的列车运行计划晚点时长，并与同等条件下采用整数规划模型的计算结果进行对比，验证了本方法对列车运行计划晚点时长具有较好的实时优化效果。     

基于Dijkstra算法铁路运输径路的研究

Dijkstra算法是铁路运输径路实现计算机判定的重要基础算法。以Dijkstra为最短径路算法,结合我国铁路运输现状,设计特定径路参数描述语言,实现了计算机对铁路运输径路的智能化判定。径路计算速度达到5万条/s以上,正确率达到100%,满足了不同业务对径路的需求。是计算机理论知识转化为铁路运输生产力的成果。     

调度监督与调度集中系统的信息安全传输

调度工作是铁路运输生产的中心环节，凡与铁路运输有关的各部门各工种都必须在运输调度的统一组织指挥下进行各项活动。它根据所掌握的列车运行计划及运行作业的实时信息，及时指挥列车的运行和作业，以实现铁路运输计划。目前中国铁路装备的调度技术设备主要有调度监督系统和调度集中系统，不论在哪一种系统中，都必须考虑信息的安全传输问题，即信息传输的故障导向安全问题。文章介绍了调度监督与调度集中系统中信息传输的各种安全威胁及其对抗方法，提出了增加安全层来实现信息安全传输的方法。     

旅客列车开行方案的双层规划模型和算法

在既有旅客列车开行方案研究的基础上,基于客运专线和高速铁路建设路网发展规划,分析旅客列车开行方案的相关费用和优化目标,均衡考虑企业利益和旅客需求,将列车开行方案与旅客换乘方案结合起来,以客流在铁路换乘网络上的分配作为下层规划,建立旅客列车开行方案优化的双层规划模型。通过抽象归纳制定开行方案的经验,将开行方案优化与客运径路确定、旅客列车换乘网络设计、旅客换乘的客流分配、旅客列车停站优化、旅客列车开行方案的评价指标分析等相关子问题结合起来,设计基于模拟退火算法求解的优化算法。根据优化模型和求解算法,开发铁路旅客列车开行方案优化系统,对某客运专线的开行方案实例进行测算,结果表明,该系统具有良好的优化质量和运算效率。     

城市轨道交通行车突发事件应急处置辅助决策系统研究与实现

为协助城市轨道交通运营部门处理行车突发事件,研究并开发了城市轨道交通行车突发事件应急处置辅助决策系统。在行车突发事件发生时,系统能够通过自动判断或事故参数的手动输入快速获取事故信息,自动生成行车突发事件下的列车运行计划调整方案,为行车突发事件期间的列车合理周转提供参考;同时,系统会自动根据新生成的列车运行调整方案进行行车突发事件下的线网客流预测,并将预测结果在线网图上进行可视化展示,为行车突发事件期间线网客流组织与疏导提供数据支持,实现降低行车突发事件带来的损失与影响的研究目标。以成都地铁3号线为例,通过对系统的实际操作,验证了系统在行车突发事件下的列车运行计划调整与线网客流预测与展示功能。     

高速铁路智能调度集中系统构想及关键技术

我国高速铁路调度集中系统已达到较高信息化和集成化水平，是高速铁路高效调度指挥、列车有序运行的关键支撑，但其智能化程度依然不高，存在列车运行计划调整效率较低、非正常情况下过度依赖人工操作、应急处置响应不够迅速、列车与调车作业协同困难等问题。针对高速铁路行车调度指挥现实需求，提出高速铁路智能调度集中系统构想，通过构建高速铁路行车信息大数据共享平台，实现车、机、工、电、辆等专业部门间信息共享和业务协同，可由计算机自动完成列车运行计划调整，实现列车运行图执行模拟与分析，以及列车和调车进路智能安全卡控；初步探讨基于物联网、大数据和云计算的信息共享及智能分析、列车运行计划的协调与优化、列车运行计划执行模拟与分析、不同等级列车共线运行条件下自恢复和自适应机制、基于可信动态感知的调度智能协同等关键技术，以期推动高速铁路调度集中系统的智能化发展。     

基于遗传算法的高速铁路行车调整模型

高速铁路采用“高中速列车共线运行”的运输模式,其行车调度具有高实时性和整体性两大特点。以列车计划运行图为优化目标,给出运行图之间的距离定义,建立列车运行调整数学模型,给出列车的发车时刻、股道数量、列车在区间的运行时分、追踪运行间隔时间、维修天窗时间5个约束条件表达式。按照遗传算法的原理,采用罚函数的方法对数学模型中的约束条件进行处理并建立适应度函数,采用整数编码方法对个体进行编码,并定义交叉算子和变异算子。基于遗传算法的调整算法流程开发列车运行调度仿真子系统。仿真结果表明:使用该模型可大大减轻调度人员的工作量,彻底摒弃了在计算机上手工拖动运行线确定列车运行时刻的调整方式,提高了列车运行调整的科学性。该模型已应用在高速铁路综合调度仿真系统中。     

车底需要数最少的旅客列车始发范围优化模型

研究目的:在归纳旅客列车始发时间范围影响因素和介绍客车车底需要组数确定方法的基础上,深入分析旅客列车始发时间域与车底需要数之间的相互关系,进而建立车底需要数最少的旅客列车始发时间域优化模型,并提出传统方法与启发式方法相结合的求解算法,为确定车底需要数最少的客车开行方案提供决策依据。研究结论:(1)客车车底需要数是衡量铁路旅客列车开行方案优劣的重要指标,且会在很大程度上影响到铁路客运的运营成本和运营效益,而旅客列车始发时间域则是决定车底需要数的重要因素;(2)以车底在配属站和折返站停留总时间最少为目标建立优化模型,可得到车底需要数最少的旅客列车始发时间范围,对优化旅客列车开行方案具有一定的实际意义。     

西安机场城际线列车因移动授权超时而引发紧急制动故障的分析

西安机场城际线路信号系统采用基于通信的列车控制(CBTC)系统。列车在单A网、单B网模式测试期间,曾多次出现由移动授权超时导致的紧急制动故障。经分析列车运行数据,提出测试方案,并对测试结果进行综合分析,采取了优化LTE(长期演进)区间网络、调整车载信号设备参数、升级相应软件等措施顺利地解决了因移动授权超时而引发的故障。     

基于列车全自动驾驶下的联动预案研究与设计

以目前国内CBTC系统向FAO系统升级换代为背景,说明信号系统中列车监控系统(ATS)引入联动预案系统的研究的必要性,详细介绍该系统的软件结构和系统功能。通过与传统综合监控中使用联动作对比,说明联动预案系统广泛的应用场景。同时结合FAO系统的推出进一步说明,联动预案系统将在行车指挥领域扮演重要的角色。     

铁路车务系统既有线施工安全风险管理探讨

针对铁路既有线改造施工、日常养护对运输效率和运输能力的影响,分析既有线施工对车务系统安全风险管理的要求,探讨施工现场车务系统的安全卡控措施,即强化车务系统管理人员的安全责任制和施工安全风险关键点的卡控措施,探索既有线施工安全风险管理的新方法、新途径,逐步形成安全风险管理的长效机制。     

基于Tableau的高速列车晚点综合可视化

高速列车晚点综合可视化可以清晰呈现车站和区间的列车运行情况,对于辅助智能高铁调度决策具有重要意义.定义高速列车晚点分析的指标,给出各指标的计算方法.运用Tableau软件构建高速列车晚点综合可视化的显示界面,以沪昆高铁部分车站和区间为对象,对高速列车晚点情况进行可视化显示和分析.高速列车晚点综合可视化可以辅助行车人员快...     

快运货物列车编组方案的优化

基于快捷运力网络,分析各种快运货物列车编组方案的形成方法;以多方案为基础运用多目标规划方法的原理,提出快运货物列车组织的目标和快运货物列车编组方案的优化方法;并以江村至成都东为例进行演算,经过计算比较可知:广州地区应分别与成都地区、重庆地区、贵阳地区之间建立快捷货物运输联系。对快运货物列车编组方案进行优化,有利于扩大快运货物列车开行规模和效益。