一种调度区段晚点时长的神经网络预测模型

晚点是区段内列车运行受到扰动后出现的时刻表偏移现象,为分析和预测晚点的发生,相关研究通常采用晚点传播分析、实绩数据统计的方法改善模型输出结果。在现有分析方法的基础上,设计了初始晚点和连带晚点的分类方法,将列车在调度区段的开行转化为有向图表示,并通过分析有向弧内的计划时间饱和度,实现了晚点的分类与传播路径的确定。在分类方法提供的数据基础上,提出了晚点预测模型,采用反向传播神经网络预测晚点时长。组合模型使用北京铁路局某调度区段的实际运行数据进行验证,结果表明允许误差为5 min时,神经网络的晚点时长预测准确率为85.5%,网络受突发事件影响较大,模型拟合复杂数据关系的能力需要进一步改善。     

基于改进RF-XGBoost算法的列车运行晚点预测研究

为度量列车晚点造成的影响，将传统随机森林(RF)与极端梯度提升树(XGBoost)相结合，采用改进的RF-XGBoost算法对高铁列车运行晚点进行预测。以济青高铁为例，将其原始数据预处理并根据特征重要度排序，选取前7个参数组成晚点特征自变量，以预测到站晚点时间为因变量。将列车实际到达时间等7个特征变量输入RF-XGBoost预测模型中参与训练。前200次列车的晚点预测结果表明：预测晚点与实际晚点时间的曲线变化趋势大致相同。相较于XGBoost算法，本文提出的方法MAE和RMSE值分别降低60.5%与44.8%, R2值提高14.6%,且在允许预测误差5 min的范围内，精度达到97.78%,此方法拥有更优的晚点时长预测性能，对铁路实时调度与提升客运质量至关重要。     

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。     

基于多阶段特征优选的高速铁路列车晚点预测模型

为克服大规模高维数据集不相关和冗余信息对列车晚点预测模型性能的影响，提出一种融合多阶段（MS）特征优选方法和改进深度神经网络（IDNN）模型的高速铁路列车晚点预测模型（简称MS-IDNN模型）。首先，利用MS特征优选方法，基于列车运行实绩提取影响列车晚点的相关特征，构建初始特征集，并对其进行数据清洗和特征优选，生成最优特征子集；其次，将列车晚点特征映射为IDNN模型的神经元，采取全连接方式提取特征间的交互关系，并叠加多个浅层神经网络以克服深度神经网络反向传播过程中梯度消失的缺陷，实现列车到达晚点的精准预测；最后，以武广高速铁路列车运行实绩为例，验证MS-IDNN模型的有效性。结果表明：相比初始特征集，构建得到的最优特征子集特征维度降低了54.29%；相比6种基线模型，MS-IDNN模型的平均绝对误差和均方根误差分别至少降低4.85%和8.97%，在沿线至少66.66%的车站中表现出更高的预测性能；MS-IDNN模型能够有效剔除数据集中的不相关和冗余信息，提升列车晚点预测精度。     

列车运行实绩大数据分析及应用前景展望

基于京沪高铁一个半月的列车运行实绩数据,分析得出列车实际区间运行时分和停站时分的分布特征、列车区间运行时分与发车晚点之间的关系、列车停站时分与到站晚点之间的关系,阐述了大数据分析对优化列车运行图编制和辅助调度指挥工作中的作用,并展望列车运行大数据分析的应用前景。     

城市轨道交通列车运行自动调整的优化模型及算法研究

针对城市轨道交通列车运行的特点，以发车时间、停站时间、区间运行时间、追踪间隔为约束条件，以列车总晚点时间和总晚点数目为综合优化目标，构建城市轨道交通列车运行自动调整模型。采用改进的遗传算法对该模型进行求解。并对实例进行仿真测试验证，仿真结果表明，此模型和算法可以满足自动运行调整的需要。     

基于约束规划方法的高速铁路调整优化模型

调度区段内的列车运行调整问题是大规模组合优化问题。针对运行计划调整算法计算效率的问题难点,设计一种基于约束规划方法的调整优化模型,将运行计划调整问题转化为有向图构建下的约束满足问题,围绕约束传递方法以及试错回退机制讨论运行图、车站股道条件的检查方法以及缓冲时间、列车越行调整策略,建立相同间隔时间、车站能力以及调度措施约束下的整数规划算法,用于对比优化模型效果。优化模型使用京津城际某月的实际运行数据,计算并对比多个干扰场景下不同模型的总晚点时长与计算耗时。通过数学实验结果验证优化模型减小晚点总时长的能力与高速计算特性。     

基于高速列车运行实绩的致因-初始晚点时长分布模型

高速列车初始晚点时长分布模型是行车指挥决策及相关理论研究的基本依据,具有重要的理论和实践意义。本文基于广铁集团高速列车运行实绩,研究不同致因情况下初始晚点时长的分布模型。以2014—2015年高速列车初始晚点时长为建模数据,通过Kolmogorov-Smirnov检验比选5类典型模型对不同致因导致高速列车初始晚点时长分布曲线的拟合效果,运用R软件对模型参数进行极大似然估计。研究发现:对数正态分布模型拟合效果最优;韦伯分布模型、伽马分布模型拟合效果较好。以2016年初始晚点时长数据进行模型校验,以2014—2016年数据进行双样本同分布检验,结果表明对数正态分布模型总体上能够满足校验数据的拟合度要求,也能通过双样本同分布检验。     

武广高速铁路列车晚点恢复时间预测的随机森林模型

基于列车运行实绩的列车晚点恢复模型是铁路晚点管理的重要内容,是运行图优化和行车指挥的理论基础和依据。为了研究高速列车初始晚点恢复的机理,进行初始晚点恢复预测,本文以武广高速铁路列车运行实绩数据为研究基础,将列车在初始晚点站的晚点时间(PD)、列车晚点后经停各站的总停站缓冲时间(TD)、列车晚点后经停各区间的总区间缓冲时间(RB),以及标识列车是否晚点通过株洲西—长沙南区间的0-1变量(ZC)作为自变量,运用R语言编程建立了以晚点恢复时间(RT)为因变量的高速列车初始晚点恢复随机森林回归模型。对275个测试集数据的预测结果表明:模型允许误差在3min情况下,模型的预测精度能达到90%以上。随机森林模型与多元线性回归模型、支持向量机模型的对比表明,随机森林模型具有最优的预测精度。     

基于客运专线运行调整的列车运休模型

列车运休需要解决运休地点选择、运休列车确定、运休后接续列车安排、运休后旅客换乘组织及运休后动车组调配等相互作用的5个问题。以列车正常运行及临时限速运行时间、列车从车站出发时间、相邻列车间的最小运行间隔时间、列车在终到站的晚点时间和列车在始发站的接续方式为约束条件,以列车终到站总晚点时间最小为目标函数,建立列车运休问题的数学模型。利用计算机模拟的方法,根据列车当前状态反复迭代对模型进行求解。以京沪高速仿真实验系统中沪宁段为背景,对该模型进行仿真实验。结果表明,在改变原动车组交路计划的基础上,通过运休模型合理安排列车接运及接续,可以显著地提升列车运行调整的效果。     

突发事件下的列车运行图稳定性分析

由于列车在运行过程中受突发事件的影响不能保证完全按列车运行图行车,本文提出列车运行图稳定性指标,引入元胞自动机（CA）模型对列车运行进行仿真,计算列车运行图稳定性指标,以京沪高速铁路为例进行列车运行仿真,通过列车实绩运行图,得到列车运行图稳定性与突发事件的发生概率及列车运行最大速度之间的关系,设计列车在某突发概率情况下为保证列车运行图的稳定性而采用的最大运行速度。提出了一种新的列车运行图稳定性的分析方法,得到的在不同条件下的列车最大允许速度,对列车运行图的编制及日常列车运行调度工作具有重要意义。     

基于GIS集成平台的高速铁路资产经营管理信息系统研究

高速铁路进入运营期后,对线路资产管理和运输经营需要进行统一精细化管理来提升高速铁路市场竞争能力,利用GIS集成技术对资产经营进行有效的管理与控制是实现资产保值、增值、创造收益的一条重要途径,本文介绍该系统的总体架构、功能结构设计,并介绍系统实现中的5个关键技术。最后通过结合京沪高铁实际情况,实现在地图上查询并展示资产位置和设备的状态、客运营销情况、动车在途追踪、客座率和列车密度表。该系统的最终上线运行将对我国高速铁路资产经营管理发挥重要的作用。     

高速铁路资产管理系统动态数据接入研究

高速铁路资产管理系统，是实现高速铁路资产全生命周期管理的信息系统。在当前高速铁路委托运营管理模式下，系统中能够体现基础设备设施的检测和维修等的动态数据由现有的外部系统提供。分析外部系统现状，针对外部系统不同的数据量和网络部署，提出相应的接入方案，并解决外部动态数据与资产管理系统间的数据关联问题，研究相应的数据存储和检索技术。以京沪高速铁路的现状为例，介绍铁路工务生产管理系统接入的具体方案。     

京沪高铁(90+180+90)m连续梁拱桥结构性能分析

研究目的:探讨京沪高铁大跨桥梁中连续梁拱桥组合结构的结构性能,以京沪高铁沿线最大跨度(90+180+90)m连续梁拱桥为背景,建立其空间杆系有限元模型,进行详细的计算分析,研究成桥阶段内力和变形、活荷载效应、长期徐变变形、承载能力及结构动力特性等,并与不考虑拱的单独连续梁结构对比,掌握组合结构的受力特性。研究结论:先梁后拱施工的连续梁拱组合结构具有整体受力特性,拱能主动承担主梁自重,并能改善结构的活荷载效应、徐变效应,提高极限承载力,增加结构安全度并改善结构长期运营性能。拱脚推力使结构轴向受力和变形增大,同时,由于拱平面外刚度较低,使得组合结构前几阶振型多次出现拱平面外振动。     

京张高铁车站出站信号机设置方案优化研究

从高速铁路的发展,新型复兴号动车组投入运营等情况出发,通过对现行高速铁路设计规范对于京张高铁股道有效长650 m的车站出站信号机设置的要求,以及相关研究试验等详细的分析,提出了4个高速铁路的车站出站信号机设置方案,对各方案的适应性进行分析。结合复兴号列车在京沈高铁试验段的试验和新型复兴号动车组在京沪高铁的开行情况,对京张高铁出站信号机的设置进行了优化,京张高铁出站信号机的优化设置进一步提高高速铁路的安全性,实现到发线有效长的充分利用,进一步优化司机操纵,减少停车附加时分、提高工程经济性等,为京张高铁未来开行17辆长编组"复兴号"动车组预留了行车条件,并为今后规范的修编提供了参考依据。     

长大桥梁上CRTSⅡ型底座板单元划分及纵联技术

介绍了京沪高铁天津特大桥底座板单元划分方法及纵联工艺,重点阐述了纵联过程中的顺序步骤及操作要点。     

铁路行包票据电子化移动终端系统的设计与实现

为解决铁路行包管理信息系统在票据电子化升级中遇到的信息交互和电子单据流转问题,基于Android移动终端,在铁路行包管理信息系统的总体框架下设计并实现了行包票据电子化移动终端系统。阐述了该系统的行包信息管理、客运信息管理、列车作业管理和基础信息管理等主要功能,以及站车交互、多重数字签名和信息共享等关键技术。该系统已在京沪高铁部分车次和行包办理点上线试运行,实现了快运单据的全面、全流程电子化,与铁路各信息系统无缝对接,显著提高了行包作业效率。     

自密实混凝土在路基岔区CRTSⅡ型板式无砟道岔中的应用研究

自密实混凝土在京沪高速铁路路基岔区CRTSII型板式无砟道岔中大量应用,为验证配合比、灌注工艺和效果,以京沪高速铁路沧州西站施工实例,采取工艺性揭板试验仿真模拟方法,达到进一步修正工艺参数,保证正式工程施工质量的目的。工程的成功实施,为后续工程推广应用提供借鉴参考。     

高速铁路悬臂浇筑连续梁线形控制综合技术探讨

结合京沪高铁京杭运河特大桥工程,对悬臂浇筑梁线形控制技术进行了探讨,详细介绍了平面与高程控制、支架及挂篮挠度控制、梁体线形预测及监控、基础沉降变形观测、梁顶六面坡控制等线形控制综合技术。