高速列车运行速度作用于线路运能的规律

应用准移动闭塞系统和移动闭塞系统数学模型计算了总车距、列车间隔时间和线路运能,选取制动加速度分别为-0.63、-0.75、-0.85、-0.90m·s-2进行了仿真试验,分析了高速列车运行速度作用于线路运能的规律。分析结果表明:安全车距与列车减速停车时的初始速度呈正比关系,列车间隔时间和线路运能与安全车距、列车运行速度和初始参数取值密切相关;列车间隔时间存在极小值,线路运能存在极大值;制动加速度越小,列车间隔时间越小,线路运能越大;列车间隔时间可以控制在3min以内,线路每天运能可以达到1 000列以上;准移动闭塞系统的列车间隔时间大于移动闭塞系统,线路运能低于移动闭塞系统;考虑工程应用的可行性使得准移动闭塞系统与移动闭塞系统的线路运能差距进一步扩大。     

基于改进新陈代谢GM(1,1)的ZPW-2000A型轨道电路故障预测

ZPW-2000A型无绝缘移频轨道电路在我国铁路线路上应用广泛,随着铁路线路向高速化、重载化的方向发展,传统的电务"故障修"及"定时修"在保证线路安全、提高运营效率及经济性等方面劣态日显.引入PHM理论,通过改进GM(1,1)模型实现ZPW-2000A轨道电路的故障预测.首先,为选取更优的预测模型,分别对传统GM(1,1)进行两次改进,即新陈代谢GM(1,1)模型与改进新陈代谢GM(1,1)模型.其次,引入预测步长思想,进一步提高模型预测精度.基于兰州西站轨道电路测试数据的算法验证表明改进新陈代谢GM(1,1)间接多步预测模型的预测结果最优.最后,通过实例验证了该模型在轨道电路故障预测中的有效性.     

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制定铁路线路养护维修计划既要保证线路充分维修,又要兼顾经济效益.为此,以区域路网为研究对象,建立了基于整数规划的铁路线路养护维修计划优化模型.模型考虑了路网中线路之间维修资源的约束,以维修时间和股道占用状态为决策变量,以股道占用费用、维修费用及惩罚费用总和最小化为目标,通过集中安排线路中各项养护维修活动节省维修支出,减少维修活动对股道的占用时间进而达到优化目的.基于启发式算法设计了模型求解方法,仿真实验结果表明,模型具有较好的实用性,能够为编制铁路线路年度养护维修计划提供决策支持.     

基于遗传算法的列车运行能耗优化算法

研究了CBTC系统中列车控制模型和列车运行调整,以降低能耗为目标,对列车在区间的运行控制进行优化组合,提出了基于遗传算法的能耗优化算法,根据具体的线路条件,计算了在不同的运行等级下或不同区间运行时分对应的列车运行速度曲线。以一段2 400m长,具有典型节能坡设置,且包含一段60km.h-1区间限速的线路为例,进行了能耗计算和优化仿真。研究结果表明:优化之后速度曲线与其对应的运行等级2、3、4的速度曲线相比,列车牵引能耗减少到原来的62%、58%、60%,节能效果显著,算法有效。     

基于区间数距离的铁路线路方案决策模型与方法

为了研究铁路选线方案决策中定量指标与定性指标难以综合评价的系统量化问题,引入区间数理论,建立了基于区间数距离的铁路线路方案决策优化模型. 首先将选线方案中的定量和定性指标转化为区间数,得到区间数决策矩阵;然后对决策矩阵进行规范化处理得到规范化区间数决策矩阵;接着利用区间数距离法计算评价指标的权重,构造加权规范化决策矩阵;再基于加权规范化决策矩阵,利用区间数距离对决策方案排序择优,得出综合比选结果;最后结合工程比选实例验证了模型的作业程式. 结果研究表明:该模型在将含有不确定性信息的定性指标进行量化时,比传统的AHP方法可减少主观原因对决策结果的影响,尤其是指标权重的计算结果更可靠;在进行决策方案排序择优时比利用传统的投影法计算更为简便.      

移动闭塞条件下的西安地铁运行优化设计

近年来,基于无线通信的列车自动控制CBTC系统正逐步取代原有的ATC系统被广泛应用到新建的地铁线路中.本文以西安轨道交通为例,详细介绍了在采用移动闭塞的条件下,通过设计列车出行交路、设计不同客流下的列车出行方式辅以实例来优化行车组织,以便充分发挥移动闭塞区间通过能力高、调度指挥灵活大的优势.     

基于改进遗传算法的铁路三维空间线路智能优化方法研究

归纳和总结了铁路线路智能优化与三维空间信息之间的内在联系,基于OSG技术对空间信息数据进行高效组织,加工处理与信息输出为一体,建立了三维空间信息模型,为铁路三维空间线路智能搜索提供可视化地理信息环境。以平面交点坐标、交点半径、纵面变坡点里程、变坡点高程为设计变量,充分考虑了空间线路平面约束、纵断面约束、平纵组合约束和环境影响约束条件,深入分析铁路三维空间线路优化费用目标函数,建立了铁路三维空间线路综合优化数学模型。采用浮点编码方式,以交点偏移距、交点曲线半径、链式变坡点高程为基因序列,针对多约束条件构成的优化空间进行深入的研究,生成线路方案群;基于多目标排序矩阵方式对每代中线路方案进行适用度计算,设计了选择、交叉和变异三类遗传算子,逐代遗传进化,实现了线路方案向最优线路方案群自动搜索,完成了铁路三维空间线路智能寻优过程。以本文提出的理论与方法为基础,基于vs.net、OSG、数据库等技术实现了铁路三维空间智能选线系统的开发,结合实际工程对本文的理论模型与算法进行了验证和评价。     

高速列车动态间隔优化的弹性调整策略

为保证列车运行安全性, 提高铁路线路运载效能, 针对移动闭塞系统, 研究了高速列车追踪运行的间隔弹性调整策略和操纵轨迹的动态优化问题; 以高速列车运行安全性、效率、能耗和乘客舒适度作为列车运行控制策略曲线的优化目标, 研究了列车的追踪运行过程; 采用差分进化算法求解了列车运行过程多目标优化模型, 设计了离线最优运行控制策略曲线; 提出了列车弹性追踪间隔模型, 分析了列车运行过程中追踪间隔的实时变化; 基于弹性间隔模型设计列车追踪运行控制策略动态调整机制, 采集列车实际运行数据, 实时监测相邻列车间的实际追踪间隔, 评估其是否符合安全性与效率约束条件, 并分析了评估结果; 依据工况调整原则在线调整追踪列车的运行状态与工况, 实时优化列车追踪间隔; 应用武广高速铁路赤壁北—长沙南区间的实际运行数据进行了仿真验证。仿真结果表明: 与真实区间运行数据相比, 采用离线最优运行控制策略曲线后, 运行能耗降低了6.86%;与固定追踪时间间隔模型相比, 采用基于弹性模型的控制策略动态调整机制有效提升了铁路整体运输效能, 将临界安全发车间隔从234 s缩短至161 s, 线路整体运行效率由6 434 s缩短至6 376 s, 与真实运行数据相比, 追踪列车的运行能耗降低了7.194%。      

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重载铁路集疏运调度系统车流组织优化问题涉及到空车与重车的协同优化,只有将二者结合才能够制定完整的车流组织方案.论文首先通过分析系统空重车流组织特征,以车辆周转时间最小为目标,建立基于企业需求与铁路供给的车流综合优化模型.其次以目标函数为抗体,约束条件为抗原,构建基于信息熵的亲和度表示方式,利用免疫克隆算法求解集疏运系统车流组织方案.在求解的过程中,利用免疫克隆算子实现繁殖,通过抗体浓度对种群规模进行控制,防止早熟收敛.最后仿真结果表明,与遗传算法和粒子群算法相比,本文算法的平均搜索时间减少了25%、49%.     

考虑追踪安全的地铁快慢车协同操纵节能优化

研究考虑追踪间隔要求和再生能利用的快慢车线路地铁列车协同操纵节能优化问题.首先,基于滚动优化思想将列车协同操纵全局优化问题分解为一系列的子问题,即每一列车进入下一区间前由中央控制器根据同一供电分区内其他列车的操纵方案和列车重量等实时运营信息,计算出站列车在下一区间的操纵方案.为延长牵引制动重叠时间、提高再生能利用,各列车尤其是快车允许途中二次牵引加速以配合其他列车进站制动.基于上述研究思路,本文以列车净能耗为目标构建了快慢车线路列车协同操纵节能优化模型,并设计了混合遗传算法进行求解.案例分析结果表明,与不考虑其他列车操纵的个体最优节能操纵方法相比,本文提出的协同操纵方法可节能3%以上,算法满足实时优化对计算效率的要求.     

Optimization of Railway Section Signalling Layout Based on Quasi-Moving Block

With background of railway transportation pattern in China, the railway section signalling model is developed based on quasi-moving block. The model uses traction calculation and signalling layout principle and considers orbit code sequence, ocs mast position, and electrical sectioning position, etc. The heuristic simulation algorithm is designed for model solution. With the goal of the minimum signalling layout under the condition of quasi-moving block, the proposed algorithm automatically realizes the signaling layout. The railway section signalling system is established and a case analysis of signalling layout is conducted. The results showed that: compared with the actual signalling layout, the simulated amount of signalling layout was reduced by 4, which on average, 1 signal was reduced along 10 km lines. The total length of division track circuit was reduced by 8464 m, which on average, 227 m was reduced along 1 km lines. The developed system realizes the optimal layout of railway section signal.     

列车编组计划和技术站布局的综合优化

列车编组计划与技术站布局问题是铁路运输组织工作中重要而复杂的问题.针对两者的相关性,通过技术站改编能力约束,将列车编组计划问题与技术站布局问题组合并进行综合协调优化.以技术站车辆集结消耗和改编消耗整体最小为目标,构建综合优化0-1规划模型,利用禁忌搜索的两阶段算法求解,并给出算例说明模型与算法的有效性.算例结果表明,优化方案有利于路网上有调作业向作业能力大的技术站集中,为开行直达列车、提高直达列车开行比重创造条件.     

铁路集装箱混合货物平衡装载布局优化模型与算法

铁路集装箱装载布局逐步发展成为在不同规格和不同类型货物混合平衡装载制约下追求装载空间容积和载重量综合利用率最大化问题，其研究对货物高效安全运输尤为重要。本文针对铁路集装箱混合货物平衡装载布局问题，给出铁路集装箱装后重心平衡和集重容许弯矩约束量化方法，以集装箱综合利用率最大化为优化目标，构建铁路集装箱混合货物平衡装载布局优化模型；区别于直接将货物构造为货物块的方法，给出了一种基于混合货物分类方法和待装货物结构判断指标的货物块单元构造方法，并设计一组货物块单元选择和放置方法及剩余空间更新规则，提出铁路集装箱混合货物平衡装载布局优化算法。算例结果表明：所提方法在保证集装箱装载空间容积和载重量的平均综合利用率不低于87%的同时，有92.8%和97.87%以上的概率满足装载重心平衡和集重容许弯矩约束，可有效提高货物块与剩余空间适配度，客观反映装载空间利用情况，并达到平衡装载要求，为铁路集装箱货物装载布局提供决策支持。     

基于交通分配算法的城市客运方式划分研究

本文针对我国城市轨道交通网络覆盖率低的特点,提出采用网络标识确定轨道交通的空间布局。综合考虑各种交通方式的特点及其运输网络的连通程度,提出基于交通分配算法中路线选择模型,且考虑轻轨线网布局的城市客运交通方式划分方法。     

站间微机化自动闭塞系统双机冗余系统设计

根据站间自动闭塞系统的高可靠性要求，设计了闭塞机热备冗余方案；针对可能出现的双主机状态，研究了安全控制锁的原理与机制．为了解系统的转换性能，用Petri网对系统进行了建模与分析．分析结果表明，设计的结构与切换机制合理，系统中各状态转换安全、完整，不存在死锁状态．     

铁路既有繁忙干线货运产品布局优化模型及算法

采用节点拆分的方式构建了既有繁忙干线货运产品网络，在此基础上按运输需求的特征对其分类并借鉴服务网络设计的思想，设计了既有繁忙干线铁路货运产品布局优化模型，采用免疫克隆变邻域搜索算法对模型进行求解，最后采用算例对模型和算法进行验证分析，测试结果表明模型和算法具有较好的适用性．     

博弈论在铁路站场方案评价中的运用

铁路站场布局方案的优劣,关系到铁路综合运输效益的发挥。本文通过对原有传统方案比选方法所存在的不足进行分析,提出了运用博弈论对站场方案进行比选的方法,并给出了方案评价的博弈模型和算法,以期实现铁路站场总体方案最优的目标,发挥铁路站场运输的整体效益。     

大型铁路枢纽地区综合改造规划研究——以沈阳站地区为例

沈阳站交通枢纽的规划建设和实施,将对沈阳建设东北亚交通枢纽城市产生积极推进作用,也将对城市空间总体布局、产业发展、区域再开发产生重要影响。枢纽的建设,涉及城市用地布局、区域交通设施、交通组织、环境整治和历史保护街区等多项内容。针对沈阳站地区存在的问题和发展趋势,以沈阳市城市总体规划、综合交通规划、快速轨道交通线网规划和太原街地区规划为基础,提出了沈阳站地区的目标定位和规划理念,进行了该地区的用地功能分区和交通设施布局,制定了具体的交通组织方案。     

面向交通资源整合的大城市公铁枢纽联合布局模式

为了同步优化公铁枢纽布局与集散交通资源配置,分析了不同等级公铁枢纽布局关系,建立了枢纽客流集散评价模型,提出了公铁枢纽联合布局模式。分析结果表明,大城市核心区以市郊铁路枢纽独立布局较为理想,中圈层适宜采用"市郊铁路 普通级公路客运枢纽"、"普通铁路 都市圈级公路枢纽"或"普通铁路 普通级公路枢纽"的联合布局模式,外圈层以"市郊铁路 普通级公路枢纽"、"市郊铁路 快速级公路枢纽"、"高速铁路 普通级公路枢纽"或"高速铁路 快速级公路枢纽"的联合模式较优;在站场布置方面,竞争为主或完全竞争型宜布置为异站异场或异站同场式,协作为主或完全协作型以同站同场或异站同场式布置较优。该布局模式在典型大城市具有良好的适用性,能降低交通负荷,满足交通需求。     

京沪高速铁路综合维修天窗时间长度的探讨

京沪高速铁路本线列车和跨线列车混跑,存在一定的夜间行车需求,其综合维修天窗的时间长度值得探讨.在比较客运专线与既有线维修作业的基础上,本文结合其维修设备布局和京津城际维修作业资料,以钢轨打磨和接触网绝缘子清扫为基准,采用定量计算与定性分析相结合的方法,得出京沪高速铁路需要3h的综合维修天窗,并提出一些缩短时间长度的措施...