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%.      

铁路技术站作业系统的仿真策略研究

本文研究了铁路技术站作业系统仿真的特点及方法,分析了传统离散事件仿真策略在铁路车站作业仿真中应用中的适用性及缺点,提出了适合该系统的多进程关键活动扫描的系统仿真策略,该策略关系清晰、效率高、过程中没有无效等待,同时建立了与之对应的列车进路排列模型。该仿真策略及进路排列模型适合于以能力最大化为要求的铁路车站作业运营仿真。该方法在客运专线车站作业仿真系统中得以实现且运行效果良好。     

基于最小到达间隔的高铁车站进路分配问题研究

在给定站型布局、列车停站方案的前提下,考虑列车密集到发时受前后列车停靠股道组合影响的到达追踪间隔,以及咽喉区进路与到发线的整体性,以单方向追踪列车到达间隔时间总和最小为优化目标,构建了高铁车站列车进路分配模型。模型采用Lingo全局求解器求解,通过算例验证了模型的有效性。结果表明:所求进路分配方案中,正线及接近正线的股道占用频次较高,进路冲突得到疏解,能够实现到达间隔总和最小;停站方案对到达间隔具有影响,当列车密集到发,供停站、不停站通过列车占用的股道数目不足3条时,受到发线安全使用间隔约束,列车到达间隔显著增大。     

北京南站京津城际车场站线运用及动车组接续方案优化模型

客运专线大型客运站列车作业过程模拟仿真是检验客运站站场设计质量,研究车站设备合理配置的重要手段和方法。对客运站设备、列车作业等客观实体进行结构化描述是仿真系统建立和开发的关键．不同性质的列车到达客运站会选择不同的作业任务序列和占用不同的设备,即选择不同的作业过程．针对北京南站京津城际铁路车场的站线配置,在给定的列车运行...     

铁路车站（场）列车到发与调车作业过程仿真的研究

通过构造车站列车到发和调车作业的仿真模型，并辅以站场数据和联锁模型，在计算机上构造虚拟的车站及列车、机车，车辆，实现铁路中间站和大站车场的基本生产过程的模拟。     

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计算机辅助工程项目设计已是现代铁路规划建设的发展方向.首先阐述了国外铁路仿真软件的应用情况及在国内使用的局限性,接着介绍了客运专线大型客运站仿真系统的整体结构设计;然后分别说明了系统内各子系统的功能结构设计及相互连接关系.最后,以广州南站作为案例,通过设置车站的全天分时段分方向到发列车数与股道使用规则,仿真了高峰两小时车站的到发线、咽喉区段道岔占用情况以及相应的利用率统计情况,并对仿真结果进行了分析评价,说明了仿真软件的有效性.     

基于双层模型的高速铁路车站能力计算与评估

铁路系统中固定设备与活动设备的各种相互作用的效果最终都体现在时间维度。本文根据高速铁路客流特征规律及车站基础设施的拓扑结构,从服务旅客市场需求的角度出发,定义时段内车站的列车服务-需求意向集合？（t@s-train service-demand intention set,t@s-TSDIS）,又以集合？中列车元素完成运行所需基础设施占用时间为度量标准,提出总体层-局部层的双层模型体系与算法流程表,并计算和评估高速铁路车站能力。在总体层列车占用车站股道时序已知的条件下,构造了资源树冲突图（RTCG）及两个算法（algorithm1与algorithm2）和进行了局部层冲突检验与进路选择优化。优化的目标是完成时段内集合？中列车元素对基础设施占用时间最小。实例应用于某高速铁路车站ψ,验证了模型体系与算法流程的有效性。     

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铁路系统中固定设备与移动设备的相互作用效果最终体现在时间维度,而列车运行过程中的加/减速、近似匀速的动态特性又导致各种时间项的计量难以用精确数进行客观实时表示. 根据车站总体拓扑结构及高速铁路客流需求特征,结合列车运行的动态性,本文应用FTHNs-Conflict Graph双层模型计算&;评估高速铁路车站能力的基本研究思路,首先定义某一时段(比如高峰时段)内车站的列车服务-需求意向集合t@s-TSDIS,以完成既定列车服务-需求意向集合t@s-TSDIS的任务列表占用车站股道时间最少为优化目标,综合应用高级模糊时间Petri Nets (FTHNs)、Max Plus与改进的模拟退火算法,优化列车占用高速铁路车站股道时序.     

TYLK-Ⅰ型车站列控中心系统的研究

车站列控中心是中国列车控制系统(CTCS)的地面设备之一,是铁路运行速度提高到200km/h的关键控制设备.本文在介绍CTCS结构和车站列控中心与其它关键信号设备连接的基础上,以TYLK-Ⅰ型车站列控中心系统为例,对其系统结构、主要功能及关键技术进行了分析和实现.车站列控中心根据调度命令、进路状态、线路参数等产生进路及临时限速等相关控车信息,通过有源应答器及轨道电路传送给列车.多次测试表明,TYLK-Ⅰ型车站列控中心完全能够满足在既有线提速到200km/h的条件下对列车实行安全控制的需求.     

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车站列控中心是中国列车控制系统(CTCS)的地面设备之一，是铁路运行速度提高到200km/h的关键控制设备。本文在介绍CTCS结构和车站列控中心与其它关键信号设备连接的基础上，以TYLK-Ⅰ型车站列控中心系统为例，对其系统结构、主要功能及关键技术进行了分析和实现。车站列控中心根据调度命令、进路状态、线路参数等产生进路及临时限速等相关控车信息，通过有源应答器及轨道电路传送给列车。多次测试表明，TYLK-1型车站列控中心完全能够满足在既有线提速到200km/h的条件下对列车实行安全控制的需求。     

基于分区优化的高铁车站通过能力提高方法

车站通过能力是铁路能力的一个关键制约点，本文通过降低咽喉长度对车站作业间隔时间的影响，扩大高铁车站通过能力. 分析车站分区的划分原则及方法，研究车站进路关系模型及作业间隔时间的计算方法. 以通过列车数量最大化为目标，考虑车站作业间隔时间，不同作业类型列车比例等约束条件，建立基于分区划分的车站通过能力优化模型及算法. 案例分析表明，不同作业类型列车比例及组合方式对能力的影响较大，分区划分车站咽喉区可有效减少列车作业间隔时间，提高车站通过能力.     

客运专线车站到发线运用多目标优化模型

为给客运专线车站接发的列车合理安排到发线,构建了客运专线车站到发线运用多目标优化模型.优化目标为列车站内走行时间之和最小及到发线使用最均衡;约束条件主要有到发线作业间隔时间约束、进路冲突约束.基于目标协调优化思想,提出了该多目标优化模型的求解方法.以济南西站为例,对7：00：00～13：00：00时段的到发线运用方案进行求解.结果表明,所求优化方案与图定方案相比,下行、上行列车的站内走行时间之和分别减少7.37%、1.88%;对于各到发线占用时间与到发线平均占用时间之差的平方和,下行、上行列车分别减少62.93%、74.75%.模型能准确地描述列车占用各条到发线的不同,适用于求解客运专线运行图编制阶段的到发线运用问题.     

随机稳定性配流规划的客运专线列车开行方案模型

为适应我国客运专线高、中速列车混跑的运营要求,提高开行方案的随机鲁棒性,根据图论、概率论和期望值建模的基本思想,构建了符合路网系统运能的旅客列车开行方案的多目标随机期望值规划模型,设计了带有随机模拟的多参数级联遗传算法.算例结果表明:当列车与旅客出行的路径绕行率均为1.4、周期为60 min、列车K-短路参数为3和旅客出行路径K-短路参数为8时,经600代进化后求得满意解,用该算法能够得到满足路网线路通过能力、不同速度的运行线系统运能和路网旅客出行需求等约束条件的开行方案和配流方案,且具有高鲁棒性.     

高速铁路车站咽喉区与到发线综合运用优化

研究接发列车的到发线分配和咽喉区进路选择问题,在满足到发线使用规则的条 件下,以作业计划稳定性强和接发车进路条件优为目标,构建到发线与车站咽喉区运用多目 标优化模型.采用改进的带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-II)对模型进行求解,算法 能有效保存优秀个体和降低计算复杂度.最后以某高速铁路车站为例,采用Matlab 编程得到 模型的Pareto 最优解集,从解集中选择1 个解,将其结果与原始到发线方案进行对比,结果表 明,采用该模型和算法能有效改进车站咽喉区与到发线的综合运用方案.     

大型铁路客运站候车大厅运用优化研究

对大型铁路客运站候车大厅进行科学的优化组织,是提高车站工作效率的主要措施。而旅客流线与列车是否匹配、检票时间是否合理,直接影响着车站的工作效率,因此,本文首先建立网络模型确定出从进站口到候车区的最优旅客流线,并定义合理的检票时间,然后建立候车大厅均衡使用的指派模型,实现了求解该模型的模拟退火算法,并给列车匹配最佳流线。最后以兰州站为例,验证本文模型和算法具有可行性。     

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.     

客运站股道运用优化模型及算法

为了提高客运站运输生产效率和行车技术作业自动化水平,分析了客运站旅客列车到、发技术作业的特点,建立了客运站股道运用优化模型。模型目标为有利于客运站行车技术作业,有效利用车站设备和方便旅客乘降,并且优先排列等级较高的列车。运用多目标规划理论,采取分支定界法对模型进行求解。将模型和算法应用到一大型三线通过式客运站,股道运用计划有明显改变,1/3以上列车到发线进行了变更,整体安排合理,效果理想。     

基于列车运行安全的青藏铁路大风预测优化模型与算法

为减轻青藏铁路恶劣大风天气对列车行车安全的影响、对沿线风速进行准确地预测预报,运用时间序列法对格尔木-拉萨段16号测风站实测风速建立时序预测模型,并进行多步预测仿真计算.为提高时序预测模型精度,通过改进时间序列法建模流程,引进卡尔曼滤波智能算法,提出了2种适合于不同预测步长和精度的优化算法.预测实例表明:优化算法将时序模型的超前1步预测平均相对误差从4.89%降低为2.51%,超前5步预测平均相对误差从9.77%降低为5.62%,并明显改善了时序模型的预测延时现象.