高铁列车运行图车站与区间冗余时间同步优化模型

为提高列车运行图抗干扰能力，编制运行图时通过设置区间冗余时间和车站冗余时间吸收运行过程中产生的初始延误.针对既有模型未深入研究多种冗余时间之间相互制约关系对延误吸收影响的问题，本文基于生灭过程描述了冗余时间作用机理，提出了一种同时优化车站冗余时间与区间冗余时间的同步优化模型，该模型平衡了引起延误吸收效果不理想的冗余时间不足和双重冗余之间的关系.最后通过加载随机干扰，并利用接力进化遗传算法求解.结果表明，与现阶段常采用的冗余时间分配方案相比，同步优化模型能根据随机干扰均值求得区间冗余时间并解得相应车站冗余时间，在考虑行程时间的同时，更加有效吸收了累积延误，提高了冗余时间利用率.     

高铁列车运行图车站与区间冗余时间同步优化模型

为提高列车运行图抗干扰能力，编制运行图时通过设置区间冗余时间和车站冗余时间吸收运行过程中产生的初始延误.针对既有模型未深入研究多种冗余时间之间相互制约关系对延误吸收影响的问题，本文基于生灭过程描述了冗余时间作用机理，提出了一种同时优化车站冗余时间与区间冗余时间的同步优化模型，该模型平衡了引起延误吸收效果不理想的冗余时间不足和双重冗余之间的关系.最后通过加载随机干扰，并利用接力进化遗传算法求解.结果表明，与现阶段常采用的冗余时间分配方案相比，同步优化模型能根据随机干扰均值求得区间冗余时间并解得相应车站冗余时间，在考虑行程时间的同时，更加有效吸收了累积延误，提高了冗余时间利用率.     

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.     

基于弹复力调整的高速列车群动态运行轨迹优化方法

为提高列车控制过程的自主性和智能性,研究了列车群动态运行过程,采用多智能体和图论方法构建了列车群分布式信息交互模型;以节能和准点为优化目标,以安全和乘客舒适度为约束条件,建立了列车群运行轨迹多目标优化模型,利用基于模拟退火思想改进的差分进化算法获取了列车群静态最优运行轨迹;在此基础上,为避免或消解列车运行过程中随机干扰导致的延误传播问题,针对移动闭塞系统,基于弹复力构建了信息交互支撑的列车群动态间隔调整机制,设计了列车群在线协同优化算法,实现了列车群运行轨迹的动态调整,最后采用武广高速铁路实际数据进行了仿真验证。研究结果表明:提出的在线协同优化算法可以有效提升最优解搜索能力,避免Pareto最优解集的频繁更新,在不同干扰场景下算法触发频率平均降低36.7%;在试验设计的一般干扰场景中,优化后的动态调整策略在保证列车群安全平稳运行的同时,将受扰列车的延误度由6.2%降至0,与立即恢复延误策略相比,节能率达4.8%;在试验设计的较大干扰场景中,受扰列车的延误度由13.1%降至1.4%,全局时间偏差恢复为0,节能率达1.8%。可见,提出的方法能够解决运行轨迹静态规划方式无法完全适应外部动态环境变化的问题,有效保障干扰情况下列车运行复合紊态的及时恢复。      

高速铁路列车运行冲突判定及其实现

为了提高高速铁路行车调度水平,保障行车安全,研究了车站间隔时间冲突、区间冲突、到发线运用冲突、行车作业与维修作业冲突、列车运行与旅客换乘时间冲突、动车组接续时间冲突和跨线列车跨线时间冲突7类冲突的判定方法.根据高速铁路列车运行冲突的判定依据,运用时间拓扑矩阵理论,建立了事件时间片时态关系的计算准则,实现了列车事件的时间逻辑判断.将高速铁路列车运行冲突判定分为到发线运用冲突判定和其他类型冲突判定,提出了冲突判定的思路和步骤.应用实例表明:利用上述列车运行冲突判定规则和时间拓扑矩阵模型的组合,能够实现各类列车运行冲突的实时判断,满足高速铁路行车指挥的需要.      

基于航班延误的机位冲突概率计算方法

为了定量描述航班随机延误对机位分配计划的影响,构建了同机位航班占用时间发生冲突的概率计算方法。首先,基于国内某机场实际航班数据,建立了航班到达延误概率的正态分布模型和起飞延误概率的混合正态分布模型,采用极大似然法和期望最大化（Expectation Maximization,EM） 算法分别对模型参数进行了估计;然后采用JB （Jarque-Bera） 检验和交叉验证法,验证了模型的有效性。在此基础上,根据机位占用冲突机理推导出同机位连续航班间的冲突概率计算公式,量化了同机位连续航班的冲突概率与两航班的延误规律和间隔时间的关系。冲突概率可用于评价机位分配计划中同机位连续航班间隔时间设置的合理性。     

跨线运营模式下地铁列车运行图调整优化方法

地铁列车跨线运营模式使列车运行调整工作更为复杂精细。为应对因故障导致的线路区间通过能力下降，采用小交路折返、暂停运行、上线运行、取消跨线和恢复跨线这5种策略对列车运行图进行调整。考虑运行安全、配线占用、车底接续和乘客出行等约束，构建以乘客出行时间和列车延误最小化为目标的列车运行图调整优化模型，结合非支配遗传算法Ⅱ和跨线运营列车时刻推算算法对模型进行求解，并通过案例验证模型与算法的有效性。案例研究结果表明：与完全保留原跨线运营计划和转为独立运营模式的两种调整方案相比，本文提出的方法在多个场景下使乘客出行时间和列车运行延误分别平均减少了3.86%和21.07%；采用作业冗余时间较长的过轨方式可提高列车运行调整的抗风险能力，乘客平均换乘等待时间和列车平均延误分别进一步降低了4.06%和3.77%。     

基于过街方式的信控路段行人-机动车冲突分析与延误模型

不同过街方式产生不同类型的行人与机动车冲突与延误,并影响城市道路运行效率.在分析信控路段人行横道处行人过街与机动车运行行为及机非冲突场景的基础上,构建4类行为判定原则,阐述不同过街方式下行人和机动车冲突与延误的产生过程,建立基于过街方式的行人-机动车人均延误模型.以北京市某主干路为对象,仿真一次过街和二次过街条件下延误...     

基于冲突回避的动态滑行路径算法

为解决机场场面航空器滑行路径分配问题,在时间依赖最短路径算法的基础上,提出了基于冲突回避的动态滑行路径分配算法.根据机场场面交通的实际情况,定义了3种不同类型的滑行冲突以及航空器的滑行优先级.给出了在不同类型冲突和不同滑行优先级情况下的滑行道时间延误函数.仿真实验表明,当跑道运行飞机达到32架次/h时,与固定路径相比,动态路径运行的航空器平均滑行时间减少了3 min/架次,航班延误减少了3.5 min/架次.     

考虑动车组接续的高速铁路列车运行实时调整

在列车运行受干扰条件下,如何快速有效地调整被干扰的列车,使其尽快恢复正常运行,是铁路行车组织的重要工作。本文针对高速铁路受干扰影响导致某区间在一段时间内部分丧失通过能力的情况,建立考虑动车组接续的列车运行调整混合整数线性规划模型,采用商业优化软件CPLEX对模型进行求解。以京沪高速铁路为例,基于假设的列车运行干扰场景对模型进行测试,获得各干扰场景下的列车运行调整方案。结果表明,本文方法能为高速铁路现场调度员提供在动车组运用层面仍可行的列车运行调整图,协助他们的调度决策。     

高速列车多区间节能操纵优化研究

区间运行时间和操纵方法是实现高速列车节能运行的两个重要方面.本文构建了可调整区间运行冗余时间的高速列车多区间节能操纵模型.考虑到高铁枢纽车站和非枢纽站对列车到达时刻准点性的要求程度不同,模型中增加了枢纽车站的列车到达时刻与列车运行图定到达时刻一致性约束,以及非枢纽车站的列车到达时刻在一定时间范围内的约束.为了避免解空间中不满足定时约束的不可行解的数量影响算法效率,设计了一种三层编码的遗传算法来求解模型.通过1条包含3个枢纽车站、3个非枢纽车站的高速铁路线路验证,结果表明,本文所提出的高速列车多区间节能操纵方法能够保证枢纽车站列车到达时刻不变,非枢纽车站列车到达时刻在一定时间范围内变换时,求得多个区间的列车最优节能操纵速度轨迹.与基于牵引-惰行控制方法和单区间节能操纵方法在图定运行时分下的计算结果相比,本文所提出的方法节能率分别超过16%和4%.     

高速铁路车站-区间能力协调性的重要影响因素分析

本文论述了高速铁路车站-区间能力协调的含义和度量指标,利用计算机仿真的方法对高速铁路车站-区间的作业流程进行了整体模拟,以高速铁路系统固定设备和移动设备的各种参数作为输入条件,车站-区间的最终通过能力和列车运行的延误率为输出结果,讨论了到发线数目、列车到达强度对车站-区间能力协调性的影响。     

基于欧洲列车时刻表的高速列车行车组织方案

通过对欧洲列车时刻表等相关数据的统计和分析,总结欧洲主要类型高速列车基于路网节点系统的行车组织特点及规律,包括列车开行方案中的列车起迄点选择、停站方案设计、列车之间的接续和换乘、直达与中转换乘方案结合方式、时刻表结构和高速列车下线运行方式等,并结合我国实际路情提出建议方案,欧洲的一些先进的设计理念对我国未来快速客运网中高速列车的行车组织方案的研究具有借鉴意义．     

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%。      

列车到达晚点对技术站车流接续影响仿真分析

为进一步明确铁路运输"流"、"线"的相互作用机理,分析了列车到达晚点对技术站车流接续造成的影响,建立了以中转车平均停留总时间最小为优化目标、以车流接续等为约束条件的技术站广义配流模型.在此基础上,随机产生符合到达列车晚点分布规律的晚点时间,将其加载到列车到达时刻,生成晚点列车群.将加载了随机晚点时间的列车群输入配流模型,进行仿真计算.以出发列车的晚点率、晚点总时间等为指标,分析了不同晚点条件下的列车群在同一作业方法和作业条件下不同的车流接续情况.分析结果说明,单时段列车晚点对技术站车流接续的影响是不确定的,多时段统计条件下的晚点影响虽因站存车数量、晚点率、总晚点时间、列车编组计划等的不同取值而呈现出不同的车流接续结果,但仍有较强规律.本文的工作验证了"流"、"线"协同优化的必要性及可行性.      

基于动力学分析的高速铁路最小曲线半径研究

最小曲线半径是高速铁路主要技术标准之一,是影响高速列车运行品质的重要因素.建立了一种基于最佳车-线动力学性能的高速铁路最小曲线半径分析方法.通过采用车-线动力学分析方法,建立了理想轨道几何形位条件下的车-线动力学性能与曲线参数之间的关系模型.基于建立的动力学分析模型,确定了满足安全性和舒适度标准的曲线技术参数允许值;综合考虑最佳车-线动力学特性和工程技术条件,给出了高速客运专线最小曲线半径标准建议.