高速铁路智能CTC多区段列车运行协同调整方法研究

为破解调度集中系统（CTC）在多区段调整方面的技术瓶颈,支撑智能高铁2.0时代多线成网运营的智能化行车调度运用场景,梳理并分析现阶段CTC智能调整方面的研究成果及问题,明确了调度管理边界及CTC系统边界将长期存在的客观性,从模型构建、动态协同联盟定界机制、求解算法等方面对多区段调整方法进行探讨。立足于CTC系统现状及规划实施的智能化技术路线,从多区段调整业务主体、信息存储、相关信息综合利用技术、动态信道分配等方面,分析CTC承载多区段调整业务的可行性及技术研究路线。分析研究结果表明：基于智能CTC的多区段列车运行协同调整方法研究具有较强的可行性和紧迫性。分析过程及相关结论对大范围智能行车调度的深入研究具有参考价值。     

基于双重启发式动态规划算法的列车运行调整研究

通过对列车行车组织特点及运行调整策略的研究,采用自适应动态规划体系中的双重启发式动态规划算法,建立了列车运行调整模型.双重启发式动态规划算法适合处理具有实时性、约束性、非线性、随机性等特点的列车运行调整复杂动态系统的优化控制问题,通过仿真验证,该算法求解速度快、精度高,对列车晚点的调整起到了良好的控制作用.为列车运行调整的深入研究提供了一定的参考价值.     

基于改进差分算法的高速列车运行调整研究

为了压缩高速铁路列车运行的总晚点时间、编制高质量的列车运行调整计划,建立高速铁路列车运行调整模型,运用矩阵描述高速列车运行调整中的相关概念,以列车到发线数量、列车追踪时间间隔、列车停站时分等作为高速列车运行调整的约束,以列车在各站的到达的总晚点时间最少为优化目标,构建高速铁路列车运行调整模型。在分析基本差分算法差分策略的基础上,提出基于三角差分策略的高速铁路运行调整差分算法,给出详细的计算步骤。以京广高速铁路实际列车运行数据进行计算,验证了模型的有效性和算法的高效性、精确性。本文提出的基于新的改进的差分策略的高速铁路列车运行调整方法是合理可行的。     

基于多智能体的地铁列车运行调整方法

针对移动闭塞条件下地铁列车运行的特点,将降低列车群的总晚点时间和提高相邻列车对客流的吸纳水平作为性能指标,建立地铁列车运行调整模型。应用Agent、多Agent协作技术,构建地铁列车Agent,设计地铁列车运行调整算法,给出基于规则的地铁列车运行调整控制策略。根据列车群晚点程度的不同,列车运行调整分为全局调整和局部调整。全局调整采用偏移计划运行图方法,局部调整采用滚动优化方法,通过多次调整达到恢复计划运行图的目的,并分别给出相应的调整方法和调整步骤。以北京1号线为背景进行仿真测试,仿真结果表明:基于多Agent协作技术的地铁列车运行调整方法是合理的,并具有动态的扩展性。     

基于客流影响的城轨交通列车运行调整研究

列车运行调整是城轨交通调度指挥行车的重要内容,但存在约束条件多、搜索空间大、可行解范围小等问题,往往难以获得满意解。为解决该问题,结合城轨交通列车运行特点,本文建立基于客流量影响的列车运行调整优化模型,采用改进粒子群算法进行求解。通过与遗传算法、粒子群算法对比,验证本文模型及算法的有效性。     

城市轨道交通列车运行自动调整研究方法综述

基于城市轨道交通列车运行自动调整的概念和必要性,介绍实现列车运行自动调整的基本思路:时刻表调整和行车间隔调整。并结合国内外学者的研究成果,对目前存在的列车运行自动调整研究方法进行分析,为列车运行自动调整问题的建模和算法实现提供参考。     

单线铁路列车运行调整计算机辅助决策系统研究

列车运行调整计算机辅助决策系统，是铁路行车调度指挥自动化系统的关键环节。本文构造了单线铁路列车运行调整的混合０－１线性优化模型，该模型较好地体现了列车运行计划调整、机车交路调整和车站到发线利用的协调与配合。鉴于列车运行计划调整为ＮＰＣ问题，结合问题的实际背景，提出了一种有效的大系统分解算法－动态区域局部优化算法。该算法应用分枝定界法实现局部问题的优化。讨论了同向列车越行优化问题，并给出了同向列车越     

双线铁路列车运行调整的禁忌搜索算法

关于列车运行调整(TOA)的优化模型和算法,国内外专家学者提出的具有代表性的主要算法可分为仿真方法、运筹学方法和人工智能方法。TOA问题具有约束性强、优化指标众多、动态性、实时性、组合优化特性等特点。因此结合目前铁路运输工作组织实际,以列车晚点率最小为优化目标,通过在可行解空间内部搜索待调整列车最优铺画顺序的方法求解TOA问题。建立了基于混合0-1线性规划模型的双线铁路列车运行调整的优化模型,提出了采用禁忌搜索算法搜索列车优化铺画顺序的方法。经在京广线、京沪线部分区段投入实际应用,验证了模型及算法的有效性和可靠性。     

基于智能化应用的列车运行调整模型

基于列车运行调整理论研究现状,在分析现有研究局限的基础上,提出建立列车运行自动调整模型应考虑的4个关键问题:部分非运行图相关信息、动车组接续、交叉进路抵触及股道-线别连通性。基于这些关键问题构造10个约束条件,结合智能CTC系统技术标准,以提升旅客满意度为导向,依据旅客行程信息和多目标优化的思想,建立将列车运行调整对旅客出行实际影响最小化的目标函数,构建可满足智能化应用的列车运行自动调整规划模型,将其引入开发中的智能CTC系统,并通过京张高铁3个列车运行调整实际场景进行验证。结果表明:模型能够准确处理各种场景下的列车运行偏离,生成切实可用的列车运行阶段计划;生成的计划能有效消解列车晚点造成的交叉进路抵触、股道运用冲突及动车组接续等冲突,在兼顾旅客换乘考虑的同时,缩小列车晚点波及范围,控制晚点传播。     

列车运行计划与调整的通用算法及其计算机实现

针对应用计算机进行列车运行调整问题的研究远不能满足实用要求的现实，提出应用离散事件动态系统理论，建立调整系统事件驱动的状态空间模型新方法。用分层决策和滚动优化的方法设计了适合我国各种铁路区段列车运行计划与调整的通用算法，用人工智能方法和图形用户界面（ＧＵＩ）等加强了系统的处理能力和表现能力。并扼要介绍了计算机实现的具体方法。     

基于MAS的列车运行调整方法

针对列车运行调整问题,运用多智能体系统(MAS)技术,将列车运行调整方案的制定过程抽象为多用户(列车)对车站股道和区间线路等共享资源的占用预约过程,在此基础上建立智能体模型。车站和区间被抽象为资源Agent,列车被抽象为用户Agent,由资源Agent和用户Agent组成多Agent系统,Agent之间采用合同网协议进行协作。列车运行调整方案由Agent之间的分布式自主决策和相互协作产生。协作过程中的数据通信采用KQML标准设计,并增加消息等级,以提高通信和系统的效率。仿真实验表明,采用基于MAS的列车运行调整方法是可行的。     

基于虚拟耦合的列车群体智能控制技术研究及展望

铁路列车运行控制方式经历了固定闭塞、准移动闭塞和移动闭塞的发展过程,随着车联网和群体智能等新一代信息技术的快速发展,更高效率的先进列车运行控制技术成为研究热点。面向下一代铁路列车运行控制系统,研究一种基于虚拟耦合的列车群体协同运行控制技术,提出采用多智能体系统(MAS)对虚拟耦合列车群的运行进行控制的方法,刻画其控制规则并构建以列车群稳定协同运行为目标的控制模型。在此基础上,设计基于虚拟耦合的列车控制及调度系统框架,采用仿真技术验证该方法可大幅缩短列车运行间隔,提升运行控制效率。最后分析总结基于群体智能的列车运行控制技术研究及发展方向。     

列车运行调整微粒群算法研究

列车运行调整问题是铁路行车调度指挥工作的重要内容,决定着区段内行车秩序的优劣。这一问题的计算机自动求解算法是我国铁路信息化建设的一个核心技术和难点问题。本文依据我国铁路行车组织体制的特点,建立了相应的模型。在模型的求解过程中,先运用大系统理论将列车进行分层分级,从而将待解的原始问题分解成若干个子问题,在对分解后的问题进行求解时,设计了微粒群算法,运用该算法可快速得到各子问题的近似最优解。然后,应用系统原理对问题进行还原,即可快速得到一个满意度高、可用性强的列车运行调整方案。最后,采用现场数据,应用该算法对列车运行调整问题进行求解,并与遗传算法进行比较,结果表明微粒群算法解决列车运行调整问题高效、实用。     

基于Multi-Agent的列控系统复杂运营场景建模与仿真方法研究

针对高铁列控系统的并发性、混成性、交互性等特点,基于列控系统技术规范,结合Multi-Agent理论、Prometheus建模方法以及仿真技术,提出基于Multi-Agent的高铁列控系统复杂运营场景建模与仿真方法。最后,以CTCS-3级列控系统的RBC切换场景为例,构建基于Multi-Agent的RBC切换场景模型,并利用Multi-Agent仿真工具对模型进行仿真。仿真结果表明,该方法能够满足列控系统并发、混成、交互的复杂特性,可为列控系统复杂运营场景建模仿真与安全分析提供技术支撑。     

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。     

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。     

调车作业分散自律控制系统的研究

通过分析我国铁路车站调车作业流程,提出调车作业分散自律控制系统模型,指出其实质就是将车站值班员的经验、知识和各种规章制度进行计算机形式化描述.通过空间冲突法和时间冲突法对列调车作业相互干扰问题进行智能疏解,得到列车进路指令序列和调车进路指令序列.根据实际列车运行位置、调车作业申请和当前时刻,自动匹配进路指令序列,生成列车进路命令序列和调车进路命令序列,自动下达车站联锁系统执行.采用多智能体技术和面向服务技术构建车站分散自律控制逻辑单元,实现调车作业以车站为自治域的分散自律控制.     

基于最小列车秩序熵的列车运行调整算法研究

单线区段上的列车运行调整需要考虑列车运行秩序的优化,使用列车秩序熵来描述列车在调整计划与基本图中运行秩序的差别程度,在此基础上建立基于最小列车秩序熵的列车运行调整模型,并给出具体求解计算过程。基于此算法编制程序对具体实例进行计算,并将其计算结果与用提高旅速调整算法的结果比较,检验了算法的有效性。     

单列高速列车运行仿真模型与算法

根据高速铁路线路特性,构建线路的3层节点网络模型.第1层描述车站和区间,第2层描述车站中心点、车站与区间的分界点和线路限速变化点及连接这些点的线路,第3层描述线路实际属性变化点及连接这些点的线路.鉴于高速动车组具有动力分散、质量均衡分布的特点,将动车组视为质量均匀且具有动力的绳体,创建高速动车组绳体模型.以动车组通过变坡点和变曲率点为例,分析动车组的受力状态,推导出对应的列车加速度计算公式.提出一种基于预推演的高速列车运行仿真算法.依据建立的线路模型、列车模型和仿真算法,开发了单列高速列车运行仿真系统.通过实例仿真验证了仿真模型与算法的准确性和实用性.