基于Petri网的复杂行车故障分析方法研究

鉴于铁路大型客运站行车安全的重要性和复杂性,从人员、设备、环境的角度出发,建立系统的事故树,然后再将其转换为Petri网模型.提出了利用Petri网的关联矩阵求解系统最小割集的方法,并计算顶上事件的发生概率以及基本事件的临界重要度系数.以某车站发生列车冒进信号事故为例,建立了事故系统的Petri网模型,并对模型进行了定性和定量的分析.研究结果表明：Petri网能够更加清晰和准确地描述客运站行车事故过程,计算得到的结果反映了客运站目前的行车状况.     

基于TCPN的铁路客运站作业组合仿真模型

为解决现有铁路车站作业系统仿真模型建模过程复杂、适用范围有限、效率不高等问题,根据站场布置图,用进路冲突图描述车站列车进路及进路关系,并在此基础上建立了适用于不同站场布置图的赋时有色Petri网(timed colored Petri net, TCPN)仿真模型.车站作业过程仿真结果表明: TCPN仿真模型性能与结构稳定,适用于包括高速铁路在内的任意铁路客运站站型图的作业过程仿真及优化;冲突图模型与现实车站系统相似程度高,对车站布置图的描述精度与施工图精度相同,最高可达毫米级;与传统铁路车站仿真软件手工建模过程相比,冲突图模型建模效率高,建模过程耗时小于1 s;仿真过程咽喉进路最高负荷为70%,到发线最高负荷为35%,列车到达正点率100%,出发正点率91%.      

考虑容量约束的铁路货运竞争性定价策略研究

在铁路传统货运市场营销中,针对定价问题的研究很少考虑铁路货运系统的容量约束,为了将铁路编组站和线路的容量约束与货运价格的制定进行综合优化,引入市场竞争因素,提出了一个以铁路运营企业总利润最大化为上层目标和货主广义费用最小化为下层目标的双层规划模型.在满足约束条件的前提下,该模型能够给出最优的定价策略和运量分配方案,使得铁路运营企业的总利润最大化.为了降低模型求解难度,运用原始—对偶方法将双层规划模型转化成单层整数线性规划模型,给出了精确的求解算法.通过算例验证了该模型在我国铁路货运定价中的可行性.     

考虑碳排放的快捷货运方式选择模型

以“低碳运输”为背景,综合考虑单位碳排放总量的约束,以及单位运费的不确定性,对快捷货运方式的选择展开研究.首先,以快捷货运总成本最小为优化目标,以时间和单位货物碳排放总量为约束条件,通过引入三角模糊数,建立快捷货运方式协同优化模型.然后利用Matlab的Yalmip工具箱进行模型求解,并以兰州到北京为背景设计算例.最后,通过调整单位碳排放总量及时间约束,对比分析该约束对快捷货运方式选择及总成本的影响.研究结果表明,在满足运到时限的前提下,合理的选择运输方式对于碳排放的控制具有重要意义.     

运输网络最大流的Petri网图仿真算法

现代化的综合交通体系和智能交通系统要求必须首先解决运输需求分析和运输网络分析的技术问题。Petri网理论可以被引进到运输网络理论中 ,用来解决最基本也是应用最广泛的最大流问题。首先介绍了 Petri网与有向网络的 Petri网模型 ;然后 ,给出有向网络最大流的求最短路法 ;在此基础上 ,采用 Petri网论法和计算机图形仿真法相结合的方法 ,求解运输网络最大流。即用Petri网图仿真器把无向运输网络转化为有向运输网络 ,然后求有向运输网络 G的对偶网络 DG,再用 Petri网图仿真器将对偶网络 DG转换成 Petri图模型 ,并自动求得 DG最短路 (原网络 G的最小割容量 ) ,即运输网络最大流。该方法比现有方法更方便 ,速度更快 ,而且形象、直观 ,是更实用的方法和手段     

客运站运营的可靠度分析

构建客运站工作可靠性的Petri网,对客运站工作的可靠性进行模型化分析,明确铁路客运系统工作中各子系统之间的联系及系统的薄弱环节,制定预防措施,提高铁路客运站的运营质量对提高整个铁路系统的正常运营有着重要的意义。     

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城市道路交通系统是一个同时具有离散和连续动态,并包含大量随机不确定因素的动态系统,具有动态、并发及同步等特征.在目前交通状况日益复杂的情况下,其动态及随机不确定特性愈加明显.对城市道路交通系统进行建模分析,是深入了解交通状况、进行交通诱导及控制的关键.本文在基本Petri网的基础上,将广义随机Petri网(GSPN)与交通流概念相结合,建立了符合交通流概念的动态流随机Petri网(FSPN)模型.该模型可以很好地描述城市道路交通流的动态及随机特性,并能对城市道路交通系统中的某些随机现象作出很好的解析描述.文中针对四相位十字交叉口给出了动态流随机Petri网建模实例;活性分析表明,该模型能有效避免系统并发性带来的死锁现象.最后仿真运行分析和性能分析进一步证明了动态流随机Petri网的有效性.     

时速250km以上货运动车组货运产品设计问题研究

针对我国未来"八纵八横"高速铁路网络背景下的时速250 km以上货运动车组货运产品设计问题,首先采用不等权组合预测模型预测全国货运量及发展趋势;其次构建各货运方式货运量-平均运距、分担率-平均运距的拟合曲线及表达式,确认铁路货运优势平均运距及区间最高分担率;再次,定位货运动车组货运产品为铁路高端货运市场;在此基础上结合其特点对其货物品类,明确分担率及未来需求;最后从产品属性定位出发,建立效益最优化与综合评价模型,结合铁路货运产品谱系,设计出以当日达、次晨达、次日达为主的货运动车组货运产品谱系.     

基于批量订购的铁路集装箱货运多等级运价研究

铁路集装箱货运发展迅速,在铁路货运中占比逐渐增大.当前铁路总公司没有针对 大批量订购采取优惠折扣,导致部分客户转向其他运输方式.针对这个问题,设计了多等级运 输价格策略来吸引大客户,建立了铁路集装箱货运收益最大的动态价格模型,求解出各订购 量对应的最优价格等级.本文以大朗到大红门的集装箱货运班列为例,求解出不同时刻各订购 量的最优等级运价.通过对比优化前后的结果,证明了该模型可以显著提高铁路集装箱运输的 收益.     

Petri网模型的程序仿真

提出了Windows平台上Petri网模型的程序仿真方法--用Windows操作系统中的线程和线程同步对象实现Petri网模型的两个基本元素(状态和变迁)的算法,并用一个模型来验证该仿真方法的正确性.仿真结果表明,算法正确,方法可行.     

高铁快运产品货流分担率计算方法研究

考虑客户对高铁快运产品的选择行为与高铁快运产品供给的相互关系,设计了基于供需匹配的两阶段高铁快运产品货流分担率计算方法.第1阶段考虑客户对高铁快运产品的选择意愿,构建高铁快运产品效用函数,建立考虑货流类型的高铁快运产品货流分担率计算模型,以刻画客户选择行为的差异和货流结构的差异对货流分担率的影响;第2阶段考虑高铁快运产品的供给特征,设计与客户选择效用值相关的货流转移概率的计算方法,并修正第1阶段的货流分担率计算结果.最后,以哈大高铁通道为例,对本文提出的方法进行验证.研究结果表明,考虑供需关系的高铁快运产品分担率计算方法更符合实际.     

基于BP算法的模糊Petri网在铁路客运站行车事故分析中的应用

针对铁路客运站行车事故致因过程的动态性以及事故原因的模糊性,提出了一种Petri网图形建模同模糊控制理论相结合的分析方法.根据具体的事故产生式规则,建立了行车事故的模糊Petri网模型,进一步又将神经网络的BP算法引入到模型参数的学习中,通过给出的模糊推理算法,推理计算出事故的主要原因及可信度.最后将该方法应用到某客运站行车事故分析中,结果证明了其在事故分析中的准确性和可行性.     

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本文在与货物列车编组计划和旅客列车开行方案进行比较的基础上，分析了铁路行包快运专列开行方案编制的特点。考虑到行包快运专列快捷运输的定位、车底的循环使用和运输需求的波动，对需求不固定、无能力约束、不固定编组的行包快运专列开行方案的优化编制方法进行了研究。通过分析货流、车流、列流间的关系，在快运专列的车流径路的候选集的基础上，以运输效益最大化为目标，考虑专列成对开行的约束，建立线性整数规划模型，确定合理的专列开行区段、开行数目和编组内容。     

铁路计算机网络管理及安全探讨

为适应铁路现代化发展，铁路计算机网络承担着客货运和行车安全越来越重要的任务，在新形势下有必要重新审视计算机应用的网络管理技术及其相关的安全技术，并采取与当前高速重载跨越式发展相适应的对策措施。本文基于自身的工作实践和经验之上对此问题进行探讨，供同行们参考。     

铁路重载货车RCM管理体系理论框架研究

针对铁路重载货车管理体系存在的单一的定期维修方式问题,提出铁路重载货车的以可靠性为中心的维修（RCM,Reliability Centered Maitenance）管理体系．该体系通过故障模式和影响分析方法对重载货车产品出现故障后对运行的影响程度进行可靠性分析,确定重要功能产品,对重要功能产品的每一种故障模式做出维修决策及相应的维修措施,并根据实际运行中得到的反馈信息不断地对重载货车产品进行维修决策优化,进而对维修策略进行修订和完善,形成一个良性循环的管理体系,最终实现重载货车产品维修工作的科学化、系统化和规范化管理,全面提高重载货车管理水平,切实保障重载货车产品的高运行可靠性,同时也实现了维修思想由“以预防为主”到“以可靠性为中心”的转变．     

新型组合式制动梁基于接触理论的数值仿真

货车提速后，制动梁可靠性问题日益突出．基于接触问题基本原理和数值仿真关键技术。采用MSC Marc／Mentat的直接约束法对最新研制的组合式制动梁进行接触分析．在可靠性已被试验验证的接触模型基础上，对多种改进方案进行数值计算，尤其是新方案的计算结果与试验结果相当吻合，从而有效地指导了新型制动梁的设计．数值仿真既节省了成本又缩短了研制时间．     

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铁路货运量与其影响因素之间存在着复杂的非线性关系，传统的BP神经网络模型能对非线性系统进行很好的拟合，但模型的预测能力不强。通过单位根检验，可知铁路货运量及其影响因素的时序列数据是非平稳的。本文通过分析BP神经网络的传递函数对非平稳时间序列预测的不利影响，提出用差分法对输入数据进行预处理，在此基础上建立了铁路货运量预测的改进BP神经网络模型，并通过实例计算说明了这种改进BP神经网络方法对提高铁路货运量预测精度的有效性，最后利用该模型对2006—2O1O年的铁路货运量进行了预测。     

基于事故树的铁路行车系统可靠度模糊评定方法研究

针对铁路行车系统,先采用事故树分析法对系统进行定性和定量分析,提出了两类情况下对影响系统可靠性的主次因素划分及其模糊评判权量的计算方法;再利用多层模糊综合评判方法对系统建立可靠度动态评定模型,针对各因素属性特点,提出了扩展评判集的概念和求解扩展评判矩阵的方法;通过提出扩展评判矩阵的收缩方法,得到收缩向量,给出了系统可靠度算式;对铁路行车追尾事故防护系统进行实例分析,分析表明该方法对系统的可靠度能够做出正确的判断.为铁路车务段行车安全提供了新思路,对加强车务段行车安全管理作业,保证铁路运输安全畅通具有重要意义.