高速铁路车站股道运用与列车运行调整综合优化方法

股道运用是高速铁路车站作业组织的核心,车站股道运用与列车运行相互影响、相互制约。为缓解晚点对列车正常运行秩序的影响,以相邻若干高铁车站股道运用与列车运行调整综合优化为对象,统筹考虑各站股道、进路占用的唯一性及其最小安全间隔时间、车底周转计划等约束,以最小化列车到发时刻波动性和车站股道运用方案波动性为优化目标函数,构建综合优化模型;以列车在站到发时刻为纽带,设计基于模拟退火算法思想的综合优化算法,制订高速铁路车站股道运用与列车运行调整综合优化方案。算例表明：所提方法能快速解决线路级高速铁路车站股道运用与列车运行调整综合优化问题,有效降低股道运用站间影响及晚点对后续车站的影响;合理设置初始Markov链长有利于提高算法效率;立折旅客列车晚点对方案的波动性影响最大,终到、经停旅客列车的影响最小,在调整过程中应优先保证立折旅客列车的正点运行;若调度员决策偏好到发时刻稳定性,可优先调整终到旅客列车的方案,若决策偏好股道运用稳定性,优先考虑经停旅客列车;所提方法能够为高速铁路列车运行计划实时调整提供决策支持。     

基于周期化模式的高速铁路大型车站通过能力利用与作业组织优化研究

以车站接发列车能力形成机理为理论基础,按照采用周期化作业实现能力最大化的思路,揭示运输组织方式、技术作业标准与运输能力间的量化关系。首先根据车站咽喉布局建立到发线运用关系,其次按照不同技术作业参数得出交叉进路条件下接发列车的最优化作业时序,最后提出能力损耗率的概念和计算方法,从能力损耗关系图上反映不同技术标准、不同到发线数量、不同作业时序情况下能力损耗的变化规律,总结得出通过能力最大化时的最优作业方式。以北京南站为例进行作业组织的仿真实证,确定最大通过能力和相应的周期化列车接发方案。     

大型高铁客运站到发线运用调整模型及算法

大型高速铁路客运站常衔接多条高速铁路线路,其车站作业需要考虑多方向列车的到发线合理安排与进路冲突疏解。当车站作业受到干扰时,快速制定合理的到发线运用调整方案,对于保障所衔接各线路上列车的正常运行具有重要作用。大型高铁客运站到发线运用调整问题的决策需要满足实时性、可执行性和安全性要求。在考虑到发线与咽喉区进路综合运用优化的前提下,以列车运行晚点和车站作业秩序影响双方面最小化为目标,建立了混合整数线性规划模型。将该问题分解为到发线运用方案编制子问题和列车到发时刻调整子问题,并设计了基于分支定界的算法框架。在12条到发线、84列列车的算例实验中耗时1.33s获得测试干扰场景下的最佳调整方案,验证了模型及算法的有效性。     

大型客运站接发列车防错办难点分析及对策研究

防错办一直是车站接发列车作业的重点和难点。针对大型客运站接发列车作业组织现状,从人工作业安全、列车运行调整、防错办设备使用、作业组织分工和员工技能5个方面,对接发列车作业过程中可能导致错办的难点问题进行深入分析;基于防错办难点分析,从加强技防物防手段应用、提高接发列车计划质量、强化实作培训、优化劳动组织、加强落标监督检查等方面提出相应对策,对车站接发列车防错办具有现实指导意义,有利于保障车站作业安全,提高运输效率。     

铁路车站到发线优化分配研究

金华东站作为金华车务段辖内唯一的一等区段站，现阶段车站到发线利用率高达83.3%，过高的作业量将显著影响车站通过能力和接发效率。到发线股道优化分配是提升铁路区段站通过能力和提高列车接发效率的重要途径。利用标准差的方法，构建优化到发线分配的非线性整数规划模型，设计改进遗传算法求解。采用定向变异策略代替传统的概率变异，以解决传统概率变异操作可能造成可行方案被剔除和收敛慢等问题。结合金华东站某一时段的接发列车计划进行股道调整分配，以验证模型和算法的合理性和有效性。求解结果表明，股道占用时间标准差的最优结果值分别为15.40和14.13，优化后的股道占用情况与原始计划相比更均衡；同时，结果也表明采用定向变异策略求解具有收敛速度快的优势。研究成果可为铁路车站股道优化分配问题提供决策支持。     

基于阶段计划的取送车调车作业计划编制优化研究

针对树枝形货物作业点车站的取送车调车作业计划编制问题,以阶段内调车机车总走行时间最小为优化目标,考虑每批作业最晚必须返回车站时刻、车组解体完毕时刻、批次开始时刻、调机最大编挂能力和调移作业所要求的调机访问优先权等约束,建立基于阶段计划的树枝形货物作业点取送车作业优化模型。依据2项原则产生初始解,随机采用3项规则构造邻域解,运用改进的禁忌搜索算法搜寻满意的取送车作业顺序、批次划分及起止时刻。最后应用案例对模型及算法进行了验证,结果表明,所建立的模型和设计的算法是可行有效的,结合阶段计划编制的取送车调车作业计划更有应用价值。     

铁路客运站调机运用与列车进路排列协同优化方法

针对既有线繁忙铁路客运站,结合其站型特点与列车运行时刻表,将调机走行进路、时间和列车接发进路排列作为决策对象,研究铁路客运站调机运用与列车接发进路的协同优化.以列车接发车进路的合理选择、车站咽喉道岔及到发线等设施的利用及相容性作为约束条件,建立咽喉道岔、到发线运用效率最大化和调机出入段作业接续时间最少、走行距离最短为目标的协同优化模型.以模拟退火算法为基本思想,设计了所建立模型的求解算法.算例计算结果表明:所建立的优化模型及求解算法,计算速度快,结果正确合理,可为铁路客运站的日常行车组织工作提供科学的决策依据.     

高速铁路车站列车进路分配方案的优化与调整

考虑高速铁路车站咽喉区和到发线的相互制约关系,以及车站接发各种类型列车的作业过程与列车进路的关系,结合道岔分组的方法,建立咽喉区和到发线一体化运用的列车进路分配方案优化模型。在此基础上,考虑列车晚点的情况,以车站作业过程占用车站设备的不均衡性最小和列车进站延误时间最短为目标,建立后续列车进路分配方案的动态调整模型。2个模型均采用运筹学软件LINGO中内置的分支定界算法求解。通过算例验证模型的合理性和求解方法的可行性。结果表明:当列车按照图定时刻正点运行时,采用优化模型得到的列车进路分配方案可以保证列车按照图定时刻进出站;当某列车晚点时,该列车的进路可能与后续列车的进路有交叉干扰,此时则应采用动态调整模型对后续列车的进路分配方案进行调整,在后续列车允许有延误时间的约束下,生成新的后续列车进路分配方案,有效保证列车进路的畅通,并使车站设备运用的均衡性更优。     

旅客列车过站径路优化模型与算法

在给定铁路客运站站形布局和列车运行图的前提下,研究旅客列车过站径路优化问题。过站径路由列车的接车作业进路、占用的到发线和发车作业进路拼接而成。以旅客列车的接发车作业进路为决策,以道岔和到发线占用相容性为约束,以最大化接发车作业进路效用和到发线运用效用为优化目标,建立旅客列车过站径路优化的0-1规划模型。设计基于极大列车过站径路方案k剔除邻域系的模拟退火算法。以某客运站为例验证该模型和算法的合理性。结果表明:模型对实际问题的描述准确,算法效率较高,适用于求解大规模铁路客运站旅客列车过站径路优化问题。     

铁路客运站到发线运用和接发车进路排列方案综合优化

在给定站形布局和列车运行图的前提下,研究铁路客运站到发线运用和一端咽喉接发车进路排列的综合优化问题.以列车等级总权重最大化为第1层次优化目标,到发线运用效用最大化为第2层次优化目标,对列车占用到发线和道岔进行相容性约束,建立到发线运用和一端咽喉接发车进路排列方案综合优化的0-1规划模型.提出极大列车进路方案及其k剔除邻域系的概念,以此设计求解模型的模拟退火算法.最后以某客运站一端咽喉区为例验证该模型和算法的合理性.结果表明:模型对实际问题的描述准确,规模较小,算法效率较高,适用于大规模的铁路客运站.     

铁路车站股道运用排序模型与算法

遵守车站股道运用条件,在引入时间窗、权重和有限度3个参数的基础上,利用排序理论构建车站股道运用排序模型。结合列车在车站的实际作业过程和进路编排,利用启发式算法对模型求解,得到股道运用初始方案。基于排序原则选择、进路编排方式和多方案选优3种解改进策略对股道运用初始方案进行改进,得到股道运用改进方案。利用现代柔性理论,设置1个人—机交互接口,以股道运用可行性为第1优化目标、均衡性为第2优化目标,建立股道运用的柔性模型,按照人—机交互会话的方式进行求解。采用该模型与算法编制的铁路车站股道运用自动编排系统,目前已在广州东站和韶关站初步运用。     

定位式作业客运站调机运用优化模型研究

分析定位式作业客运站调机应遵循的条件和目标,建立定位式作业客运站调机运用优化的多目标、非线性、混合0-1规划模型,对车站各系统间协调作业这一定性问题进行定量化描述。根据模型特点,基于分层序列法思想,将模型分解为成组作业方案优化、调机作业顺序优化、调机作业时间优化3个子模型,建立定位式作业客运站调机运用优化多层决策模型。针对多层决策模型的特点,设计定位式客运站调机作业计划的多层蚁群优化算法。     

高速铁路大站作业计划鲁棒性链式优化研究

提出运用作业链来描述高速铁路车站中列车作业全过程,重点研究高速铁路车站技术作业计划鲁棒性优化问题。基于给定车站列车到发时刻表,在不改变列车到发时序的前提下,通过优化所有列车作业链的空间资源序列,同时考虑有调车作业列车的调车时机,从而一体化地优化列车作业与调车作业,降低列车间的相互影响,提高作业计划鲁棒性。具体方法是以列车间总冲突系数最小为优化目标,建立基于列车时-空资源占用函数的模型。设计改进的GRASP算法求解模型,优化随机特性参数α的设置,并增加路径重连过程。开发高速铁路列车运行计划网络协同辅助决策支持系统中的车站作业子系统,并以北京南站高速场的实际数据做实例分析,验证模型与算法的可行性,实验结果表明,改进算法可提高求解适应性和效率,提升车站技术作业计划的鲁棒性。     

列车在站运行状态监测系统

传统的车站接发列车作业以人检为主,劳动强度较高,存在人身安全隐患,且存在漏判和误判,难以有效保障接发列车作业质量。运用图像识别、数据挖掘、智能分析及系统集成技术,提出列车在站运行状态监测系统方案,对车站接发列车的图像、视频、车轮踏面温度、车辆运行声音等信息进行自动采集和智能分析,提供车辆异常状态识别和报警功能,实现接发列车作业从"人检"向"机检"、"室外"向"室内"、"静态"向"动态"的转变。该系统方案对提升车站接发列车作业效率和作业质量,探索接发列车作业新模式,保障行车安全具有重要意义。     

基于动车组接续的高速铁路列车停站方案设计研究

对于高速铁路列车停站方案的优化问题,在满足各个车站客流需求的条件下,在开行列车数量一定时,以完成当日运行任务所需动车组数量最少和旅客旅行时间最短为目标,构建列车停站方案设计的混合规划模型,并采用设计的人工蜂群算法求解.基于哈大高铁的相关数据设计列车停站方案,并对其进行优化.相比于初始解,优化后的列车停站次数减少10.9％,越行时间增加1 h,动车组数量减少30.4％,实例证明,所建模型和设计的求解算法对优化停站方案和减少动车组数量均是有效、正确的.提出的新的考虑动车组数量的高速列车停站方案设计优化方法,可为铁路运营决策者编制高速列车开行方案提供有价值的决策支持.     

考虑股道运用的重载卸车站作业计划优化研究

重载卸车站是重载运输的重要组成部分,实现车站作业计划自动化编制对于加速列车周转时间、提高重载运输生产效率具有重要意义。重载卸车站由于列车在站作业种类多,车站作业计划编制复杂。为实现计算机自动化编制高效智能的车站作业计划,在分析重载列车在车站作业流程的基础上,将重载列车在站技术作业过程转化为对卸车站内到达线股道、存车线股道、卸煤线股道、清煤线股道、组合线股道的5次占用问题,构建考虑股道运用的重载卸车站作业计划模型。考虑到模型属于NP-hard问题,设计微进化算法进行求解,并在微进化算法基础上引入大规模邻域搜索算法中的损坏和修复思想对算子操作进行改进。以朔黄铁路终端黄骅港站某夜间到达的15列重载列车为实际案例,对提出的模型和算法进行验证。研究结果表明：微进化算法所采用的优势基因结构机制能快速有效解决重载卸车站作业计划编制问题,相较于GUROBI求解器,其求解质量在95%以上且求解时间缩短48.16%,同时相较于遗传算法其求解质量提升5.38%且求解时间缩短27.49%。微进化算法得出的优化计划相较于人工编制计划,重载列车在站总时长缩短了389 min,提升了重载卸车站作业计划质量。研究结果...     

基于替代图的列车运行调整计划编制及优化方法

借助对列车优先级、节点、替代弧和替代对等参数的定义,以列车追踪运行间隔时间、列车连发间隔时间和列车间越行地点等为约束条件,以替代图中最长路径最短为优化目标,建立基于替代图的列车运行调整计划编制及优化模型.采用本地搜索算法对模型求解,经过原始计划生成和初级优化,得到有瑕疵(冲突)的但资源利用率较高的初始调整计划.当初始调整计划未满足需求或计划在实施过程中受到扰动需要修正时,采用分层多级优化分枝定界算法,对初始调整计划对应的替代图进行进一步的优化,得到优化的列车运行调整计划.由于替代图与列车运行调整计划的对应关系,用这2种算法对替代图分阶段求解和优化,可以得到满足不同需求的调整计划.通过对模拟环境的仿真,验证了模型和优化方法的完整性和可行性.     

铁路车站咽喉区进路排列优化方法

合理排列接发列车和调车作业进路是保证铁路车站行车安全和提高行车效率的重要内容,在车站接发列车和调车作业自动化、车站行车作业过程模拟等方面也有着十分重要的意义。本文从有利于后续作业进路排列的目的出发,按序列化逐项作业排列进路的规则,分别提出了铁路车站咽喉区最大平行进路和最大概率进路的紧侧优化方法,该方法简明快捷,对现场计算和理论研究均有指导意义。     

大型铁路客运站列车进路优化模型与算法研究

以提高车站行车技术作业效率,保证车站行车作业安全,尽可能减少旅客站内走行距离和时间,保证发车时间相近的两列始发或通过列车尽量不停靠同一站台,提高车站既有行车设备利用率为优化目标,建立大型铁路客运站进路优化的多目标规划模型.运用层次分析法求出各子目标的权重,并构建启发式算法进行模型求解.通过对算法进行实例验证,得到了较优的列车进路安排方案.     

旅客列车停站设置方案优化

旅客列车停站设置的影响因素主要有客流换乘需求、列车停站等级、列车指定停靠车站、车站接发列车能力、停站数量对旅行速度的影响和列车最大停站数量.分析停站设置和客流换乘选择之间的博弈关系,将基于停站方案的多类用户均衡客流分配模型作为下层规划模型,将旅客广义出行费用最小和列车停靠站数量限制作为上层规划模型的目标函数,构建旅客列车停站设置方案优化双层规划模型.通过分析停站方案变动引起的目标函数变化,构造解的邻域,设计基于模拟退火的求解算法.对由某客运专线和既有铁路组成的混合网络测算结果表明;列车平均停靠3.68站,列车直通客流比例平均为65.24%;客流直达比例为65.23%,人均换乘次数为0.44次;旅客出行费用较初始停站方案下降了35.47%.运算结果合理,具有较好的优化质量,旅客的出行费用显著下降.