单线区段列车运行图的自动化调整方法

介绍了在列车运行情况已知的条件下，在(t1，t2]时间域内对列车运行图的自动化调整方法，提出了用列车晚点加权总时分作为评价列车运行图调整优劣的指标，并建立了指标优化的数学模型和简化模型。把简化模型构成网络图，并使用分支定界法设计了列车运行图调整的算法。通过模拟编程验证，该算法可行、有效，能在较短的时间内得出较理想的3～4h列车运行图。     

干扰条件下高速铁路列车运行实时调整问题研究

高速铁路列车在日常运行过程中不可避免地会受到各种干扰的影响,导致列车偏离计划运行图,需要及时调整列车运行图.本文主要针对由干扰导致的区间能力全失效情况下的列车运行图调整问题进行研究,构建列车运行调整混合整数线性规划模型.该模型在满足车站和线路能力约束的情况下,尽量减少取消列车的数量和列车晚点时间加权求和量.模型还阐述了提高列车终到正点率对列车运行调整结果的影响.最后以京沪高铁为例验证了模型的有效性,结果表明,在列车总晚点时间不明显增加的情况下可以提高列车终到正点率.     

高速铁路列车运行图鲁棒性协同优化模型研究

为提升高速铁路列车运行图的鲁棒性提出协同优化模型. 基于多线路协同优化和多目标协同优化的思想，研究多条线路列车运行图的协同优化，并将列车运行图的鲁棒性分为晚点传播鲁棒性与换乘接续鲁棒性，对两种鲁棒性进行多目标协同优化建模. 在建模过程中，将经济学中的边际效用递减规律引入对列车间缓冲时间的研究，提出并定义缓冲时间鲁棒性效用. 结合我国具体国情、路情建立高速铁路列车运行图鲁棒性协同优化模型并进行案例分析，结果表明，该模型可有效提升高速铁路列车运行图的鲁棒性.     

列车运行图缓冲时间合理取值研究

在列车运行图中加入合适的缓冲时间对减少列车晚点和晚点传播而言很重要。为寻找缓冲时间的合理取值,以某一列车的源发晚点造成其后续列车继发晚点的总时间为评价指标,将列车源发晚点分为进站晚点和出站晚点两个部分来进行讨论。作者分别描绘了在这两种情况下评价指标随缓冲时间的变化趋势,通过寻找曲线变缓的临界区段来确定缓冲时间的合理取值情况。假设进出站时发生源晚点的第一列车的晚点概率服从负指数分布,研究表明在进站情况下,缓冲时间的合理取值只与具体的车站晚点参数有关,并随其增大而减小;在出站情况下,缓冲时间的合理取值与车站晚点参数的关系不大,而与最小列车间隔时间的大小有关,并随其增大而增大。综合进出站情况,取列车在一个车站出发情况与在下一个车站到达情况的两个缓冲时间合理取值的较大者为最终缓冲时间的合理取值。     

基于初始晚点和冗余时间的列车晚点恢复时间预测模型

列车初始晚点严重程度和运行图冗余时间配置是列车晚点恢复时间长短的重要影响因素。本文基于高速铁路列车运行实绩数据,以初始晚点时间、站停冗余时间和区间冗余时间为变量,使用多层感知器(MLP)和循环神经网络(RNN)建立了列车晚点恢复时间预测模型,并采用基于运行图历史数据的冗余时间近似统计方法来提高统计精度,降低了运行图参数数据采集的工作量成本。基于广深港铁路12个月列车运行实绩数据进行了列车晚点恢复时间预测试验,结果表明允许误差为1 min时,MLP模型预测精度为91.6%;允许误差为3 min时, RNN模型表现更好,预测精度在95%以上。     

列车运行图缓冲时间合理设置研究

以定量为基础,以如何在铁路列车运行图中设置合理的缓冲时间为目标,首先通过准确定义、合理分类缓冲时间,然后再以后效晚点时间总和作为目标函数,研究不同情况下,当前行列车产生源晚点时,对后行列车造成后效晚点下的总时间与缓冲时间的关系式变化趋势。通过寻找临界点分析相应的取值范围,得出最终的合理缓冲时间取值。通过设置合理的缓冲时间能使列车运行图的利用率得到有效提升,减少晚点列车。     

高速铁路列车运行图鲁棒性协同优化模型研究

为提升高速铁路列车运行图的鲁棒性提出协同优化模型. 基于多线路协同优化和多目标协同优化的思想,研究多条线路列车运行图的协同优化,并将列车运行图的鲁棒性分为晚点传播鲁棒性与换乘接续鲁棒性,对两种鲁棒性进行多目标协同优化建模. 在建模过程中,将经济学中的边际效用递减规律引入对列车间缓冲时间的研究,提出并定义缓冲时间鲁棒性效用. 结合我国具体国情、路情建立高速铁路列车运行图鲁棒性协同优化模型并进行案例分析,结果表明,该模型可有效提升高速铁路列车运行图的鲁棒性.     

基于关键运行线的城际铁路列车运行图横向稳定性研究

为提高城际铁路列车运行图横向稳定性,本文提出了城际铁路列车关键运行线的定量确定方法,定义了相对关键系数来衡量列车关键运行线的差异性,并运用MATLAB进行编程仿真。以沪宁城际铁路为例,按照列车关键运行线相对关键系数合理分配线间缓冲时间,得到了线间缓冲时间布局优化方案。仿真结果显示,基于列车关键运行线的线间缓冲时间布局能使城际铁路列车正点率高达99%以上,列车连带晚点传播基本得到消除,提高了城际铁路列车运行图横向稳定性与列车通过能力。     

关于我国高速铁路列车运行图缓冲时间的研究

本文借鉴既有研究成果,从定量的角度研究了高速铁路列车运行图缓冲时间的优化取值问题。首先对缓冲时间的定义及分类等基本理论进行了总结,然后以某一列车初始晚点对后续列车造成的后效晚点时间总和为目标函数,研究这一总时间与缓冲时间取值的函数变化趋势,得出了缓冲时间在不同情况下的合理取值建议和方法。     

一种实时抗干扰的列车节能-晚点恢复模型

列车占用、出清线路设备的时间受外部因素影响后会发生晚点现象.国内外普遍采用调整运行方案或运行曲线,即宏观或微观方法处理列车晚点问题.本文对列车晚点问题的研究现状做了详细分析,然后使用区间锁闭时间模型预测晚点增加与传播的范围,设计了一种实时抗干扰的列车节能-晚点恢复模型,使用微观方法避让受干扰区段,同时降低列车牵引能耗并缓解晚点现象.通过广铁集团CTC实时车次信息与相应区间参数制作的晚点场景,模型降低能耗与处理晚点的能力得到了验证.模拟计算表明：可降速的子区间越多,列车可避让的晚点时长越长;晚点较大时,则应使用更多数据或转化为宏观问题来解决.     

基于换乘最优的城市圈城际铁路运行图研究

城市圈城际铁路是中国铁路未来发展的重点之一.在城际铁路间换乘所需换乘等待时间的长短是影响乘客满意度的重要因素.因此,在编制城际铁路列车运行图的过程中,应设法减少乘客的换乘等待时间并尽量不使乘客错过换乘.本文对具体换乘过程进行分类并详细分析,提出列车延迟时间和乘客换乘走行时间的概率分布,并据此计算乘客换乘等待时间.在周期事件规划问题（PESP）相关理论的基础上,本文提出基于换乘最优的城际铁路周期运行图编制模型,并以某城市圈的城际铁路网为例,验证该模型的可行性.结果表明,根据该模型编制的列车运行图可以显著地减少乘客换乘等待时间,从而提高乘客满意度.     

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.     

基于多叉树的延误高速列车运行优化调整方法

高速列车高密度的运行模式,使列车运行对延误的敏感度非常高.因此,延误高速列车运行调整成为一个重要的研究问题.本文基于高速铁路列车运行特点,建立了高速铁路列车运行关系模型.在此基础上随机添加列车延误,设计区间加速、按图行车、减少停站时间、减少越行、增加越行、按最小间隔时间顺延及按延误时间运行等 7种列车运行调整方法.以各列车在各车站的总延误时间最小为优化目标,建立延误高速列车运行优化调整模型,并设计了基于分阶段多叉树的延误高速列车运行优化调整算法以实现延误后列车运行的调整,从而得到最优调整方案及列车在各车站的延误总时间.最后以京沪高速铁路实际运行图作为案例进行计算分析,证明该模型和算法的有效性和可行性.     

Delay Restoration of Single-Track Railway Rescheduling

On the basis of analysis of the principle of delay restoration in a disturbed schedule, a heuristic algorithm for rescheduling trains is developed by restoring the total delay of the disturbed schedule. A discrete event topologic model is derived from the original undisturbed train diagram and a back propagation analysis method is used to label the maximum buffer time of each point in the model. In order to analyze the principle of delay restoration, the concept of critical delay is developed from the labeled maximum buffer time. The critical delay is the critical point of successful delay restoration. All the disturbed trains are classified into the strong-delayed trains and the weak-delayed trains by the criterion of the critical delay. Only the latter, in which actual delay is less than its critical delay, can be adjusted to a normal running state during time horizon considered. The heuristic algorithm is used to restore all the disturbed trains according to their critical details. The cores of the algorithm are the iterative repair technique and two repair methods for the two kinds of trains. The algorithm searches iteratively the space of possible conflicts caused by disturbed trains using an earfiest-delay-first heuristics and always attempts to repair the earliest constraint violation. The algorithm adjusts the weak-delayed trains directly back to the normal running state using the buffer time of the original train diagram. For the strong-delayed trains,the algorithm uses an utility function with some weighted attributes to determine the dynamic priority of the trains, and resolves the conflict according to the calculated dynamic priority. In the end, the experimental results show that the algorithm produces ＂good enough＂ schedules effectively and efficiently in disturbed situations.     

高速铁路列车运行图评价理论与方法

为了提高高速列车运行图的编制质量,在分析高速列车运行图与既有线列车运行图结构差异的基础上,从运行图生产效率、旅客服务质量和动态性能三方面提取评价指标并给出量化方法,建立了完整的高速铁路列车运行图评价指标体系.以郑州至西安北区段高速列车运行图为例进行评价,结果表明:利用本文提出的评价指标体系进行单张列车运行图的编制质量评价方便可行,且可用于多张运行图的比选;郑州-西安区段列车运行图的灰色评价结果为3.294,该区段列车运行图的编制质量为良.      

基于实用的一种网络列车运行图计算方法

在对列车运动轨迹有限制性和相邻列车约束性等列车运行图特点进行分析的基础上,构造了了运行图时空局域内设置窗口,并通过窗口的滚动动态地完成列车运行图求解的时空局域计算方法。运行该算法研制开发的计算机编图系统在我国１９９７年和１９９８年列车运行图编制工作中得到应用。结果表明,该算法计算速度快,实用效果好,是计算机编制实用列车运行图的一种有效方法。     

Train Control to Reduce Delays upon Service Disturbances at Railway Junctions

Train delay is one of the most important indexes to evaluate the service quality of the railway. Because of interactions among different trains, a delayed train may hinder subsequent trains scheduled on other lines at junction area. Trains may be forced to stop or decelerate, which consequently leads to the loss of run-time. This paper proposes a time-saving control method to recover the train delay as much as possible. In the proposed method, golden section search is adopted to identify the optimal train speed at the time of signal upgrade in the conflicting area, which enables the train to depart from the conflicting area as soon as possible. A heuristic method is then developed to attain the train control scheme to realize the optimal train speed at the time of signal upgrade in the conflicting area. Simulation study indicates that the proposed method enables the train to across the conflicting area with smaller run-time and therefore leads to larger delay reduction, in comparison with the traditional maximum speed control method and the green wave control method.     

运行图驱动的城轨供电系统负荷过程动态仿真

针对城轨供电系统采用平铺运行图进行负荷过程仿真分析与实际负荷过程差别大，不能准确反应供电系统运营阶段的诸多问题，将运行图中各列车运行时分作为约束条件，建立列车定时节能运行的指标函数，以提高仿真模型准确性；基于固定阶梯级目标速度搜索算法优化列车操纵序列，还原多列车具有电气信息的运行轨迹；以实迹运行图为驱动，实现了供电系统正常运行与异常情形下的负荷过程仿真分析. 算例分析结果表明:基于实迹运行图的仿真结果与实测牵引变电所负荷过程曲线的Pearson相关系数在0.89以上，负荷过程特征值仿真与实测的最大误差不超过6.85%，较平铺运行图仿真结果准确度最高可提升12.91%.      

基于三角模糊数的高铁天窗施工实施效果评价

为提升高速铁路施工维修水平,减少列车运行延误,对施工计划的具体内容进行效果评价,能找出检修内容的薄弱环节,从而保证高铁设施设备质量状态及列车安全稳定的运行.以实际施工计划数据为基础,对现场施工计划进行影响因子提取,建立基于供电、控制设备、车站及线路及信号及通信设备等重点检修项目内容的评价体系;引入三角模糊数和模糊评价模型,建立施工项目内容的重要度判别矩阵,判断各因子在天窗施工计划中受到重视的程度;分析实际列车延误数据,提取合并与设备故障相关的延误致因,并证明了合并后因子间的独立性;以施工计划实施后仍产生的各类型设备故障及其导致的延误列车数为指标,评价施工计划项目实施效果;最后,以某铁路局实际天窗施工计划内容、列车延误数据为实例.研究结果表明:施工维修项目重视度与设备故障导致的列车运行延误数量、晚点程度成反比;对控制设备和供电设备的检修较为薄弱,这类设备的故障是列车运行延误和晚点多发源.