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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.     

基于拉格朗日的高速铁路车站作业优化

本文从Job-Shop 调度角度出发,以列车为待加工的“工件”,将车站接车进路、 到发线和发车进路看作“加工机器”,列车在车站的走行与停站看做不同的“作业工序”, 把高速铁路车站作业问题抽象成Job-Shop 车间调度优化,以设备能力、冲突进路、停站时 间为空间和时间约束,以最小化到发线的占用时间为优化目标,建立高速铁路车站作业 优化模型.采用拉格朗日方法松弛原模型的约束条件,建立车站技术作业问题的拉格朗日 对偶松弛问题,设计了高速铁路车站作业优化模型算法.并以高速铁路的某一车站为实例 进行验证,实例表明,该算法可以有效地化解车站作业进路冲突和实现到发线运用时间 的最小化.     

列车到发分布对高速铁路车站到发线通过能力利用的影响分析

高速铁路列车不同到发分布影响车站到发线的运用方案,进而影响到发线通过能力的利用。基于高速铁路车站列车实际到发情况,从列车间隔时间和高峰时段特征两个维度系统地分析了列车到发分布及其对到发线通过能力的影响,并在此基础上构建了用以量化列车到发分布对通过能力影响的评估模型。最后,基于列车实际到发分布情况,设计了列车到发分布对通过能力影响的仿真实验。仿真结果表明:间隔时间缩短和高峰时段列车到发频率增强将增加列车对到发线数量的需求,而高峰持续时间对列车占用到发线数量的影响较小,高峰时段出现时间对车站到发线通过能力的影响与高峰前后的列车到发密集程度有关。     

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.     

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.      

基于能力利用的高速铁路列车停站方案优化模型

随着高速铁路网络体系的建成,我国一些主要高速铁路干线能力逐渐趋于紧张。铁路运行图是通过能力的最终体现形式,运行图结构决定了对通过能力的利用情况。本文通过分析列车运行组单元,推导出列车运行组中两相邻列车运行线出发间隔时间的计算公式;然后以区段内各个车站列车运行线总占用时间最小为目标函数,以列车服务质量和停站率等为约束条件,建立停站方案优化模型,并提出模拟退火算法求解;最后以长沙南至衡阳东区段为例,通过对计算结果分析得出相同列车停站方案连续铺画,不同列车停站方案采用渐远渐停方式铺画,将大大提高列车运行图的能力利用率的结论。研究结论对我国繁忙高速铁路的能力利用优化、列车运行图铺画以及列车运行组织工作提供了一定的参考。     

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.     

高速铁路列车停站方案优化研究

考虑高速铁路客流需求及技术条件,在列车数量和区间一定的情况下,以列车运行线铺画在运行图上占用的时间最少为目标,建立高速铁路列车停站方案的0-1规划非线性离散数学模型。根据模型的特点,采用lingo中内置的全局优化算法进行求解,并用2016年京沪高速铁路徐州—蚌埠南段高峰小时10:00～12:00的数据进行实例验证。对比分析优化后的停站方案与原停站方案,结果表明,优化后的停站方案占用列车运行图的时间减少19min,能力利用率提高15.8%,总停站时间减少,列车的空费三角区减小。停站方案优化模型对能力利用影响的定量分析可以为停站方案的编制及优化提供一定的参考。     

高速列车周期性开行方案优化模型与交叉熵算法

中国高速铁路不同车站之间,旅客对乘车时间、频次、直达与中转等列车服务要求的异质特征明显. 如何在一个周期内(如1 h 或2 h)用有限的列车起讫点和停站方式组合,满足多样化客流需求是制定周期性列车开行方案所面临的问题. 建立整数规划模型,确定一个周期内大站停、隔站停多个层级列车的起讫点、停站、开行频率和编组,保证站间直达率,满足旅客异质需求. 模型从按特定规则生成的备选列车集合中优选列车,同时决策其开行频率,实现列车开行成本最低. 针对问题特点设计交叉熵算法,与CPLEX软件的实例求解结果和计算效率进行对比.结果表明,所提算法能有效求解大规模实际问题,列车开行方案服务指标较优.     

列车运行方案车站到发线需求可行性模型及其算法

车站到发线能力是计算机辅助编制列车运动图的重要组成部分，以列车会让方案为主线，系统地分析了单线铁路造成车到发展能力不足的根本原因，构造了列车运行方案车站到发线需求可行性线性０－１优化模型，提出了复杂性为０（ｎ）的快速算法，该模型与列车运行图总体优化吻合性好，有利于灵活设计算法，这一步对列车运行图优化显得尤为重要，本方法亦可适用于复线和多线铁路。     

基于大站换乘的旅客列车开行模式研究

研究基于大站换乘的旅客列车开行模式及其适用条件,分析了当前旅客列车开行方案面临的新形势及直通优先模式存在的主要问题。作者对基于大站换乘的旅客列车开行模式的主要思路进行了分析,主要包括：铁路客运站类别划分、铁路客流划分、旅客列车类别划分、客流集结规律、基于集结后的客流的旅客列车开行数量的确定方法;提出了基于大站换乘的旅客列车开行模式的适用条件,主要包括：大站规划与设计要体现方便换乘的功能、创新铁路企业客运组织理念、改变旅客出行行为,从而为采用基于大站换乘的旅客列车开行模式提供理论支持。     

基于不确定旅客需求的高速铁路鲁棒列车开行方案研究

针对现实中旅客需求的不确定性，将旅客需求划分为必须满足的确定性旅客需求和可适当满足的波动性旅客需求，以极小化铁路运营公司总运营成本为目标，利用轻鲁棒技术，构建不确定旅客需求下高速铁路鲁棒列车开行方案优化模型。本文所提出的优化模型无需事先给出线路备选集，只需提前输入铁路走廊相关参数和旅客需求分布，即可得到旅客需求驱动的列车开行方案，避免了备选集合设置不合理对列车开行方案质量的影响。另外，通过引入线性化技术将模 型转化为整数线性规划模型，利用MATLAB平台调用GUROBI进行求解。最后，将模型应用到武汉-广州高速铁路走廊上，验证了其有效性。结果表明，优化后的方案能更好地处理旅客出行需求的不确定性，为编制高速铁路鲁棒列车开行方案提供一定的理论依据。     

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.     

客运站旅客到发与列车到发的耦合分析

随着经济的发展,旅客的时间价值观正日益提高,减少旅客在站停留时间是提高铁路竞争能力的重要组成部分。国内外针对车站换乘的研究很多,但研究的重点主要是基础设施的布置,而没有针对旅客到发车站与列车到发车站的协调配合展开研究。以耦合理论为基础,探讨车站旅客到发站与列车到发站的协调程度,从而找出两者之间存在的问题,改善城市交通与铁路列车到发的不平衡性,提高车站工作效率,减少旅客在车站无谓的时间消耗。     

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。     

列车时空服务网络客流分配方法研究

客流分配方法研究是铁路客运产品设计的核心,对评价列车服务网络质量具有 重要意义.本文研究旅客列车运行图形成的时空服务网络属性及其构造方法,在分析多层 次旅客具有不同的服务时间窗期望、换乘次数、换乘时间等出行选择行为基础上,确定网 络弧段阻抗.建立体现旅客时空差异服务需求约束的客流分配模型.提出由时间窗搜索和 改进的Dijkstra 算法构成的组合算法求解旅客合理时空服务路径集合,设计基于合理服 务路径集的客流分配子算法.实现在网络条件下,根据分配权重函数不同,完成客流时空 分配.最后,利用MATLAB 编程,以京广高速铁路相关时空服务网络为例,验证模型和算 法的有效性.     

客专车站高峰通过能力一体化计算研究

论文提出了客运站通过能力进行一体化(咽喉和到发线)计算的方法及理念,并结合客运专线车站自身的特点,建立了反映客运专线车站咽喉、到发线作业过程及作业之间相互协调的通过能力优化模型,并用计算机模拟了车站的接发车过程,用实际的车站算例验算了一体化计算通过能力的计算模型算法的实用性。     

高速铁路列车运行图结构优化研究

为提高高速铁路列车运行图的通过能力,通过紧凑铺画列车运行图,合理安排列车运行线顺序,优化了列车运行图结构;将列车运行图结构优化问题转化为旅行商问题,以巡回路径总费用最小化为目标建立0-1整数规划模型,并利用遗传算法求解。用2015年京沪高速铁路数据进行实例验证,求得列车运行图结构的优化方案。计算结果表明:原方案开行39列列车最少需628min,优化方案的开行时间比原方案的开行时间减少了133min,约21.2%,能更好地满足客流高峰时段或突发性客流激增时需尽快密集发车的要求。      

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.     

基于旅客列车开行方案的客流分配方法研究

基于旅客列车开行方案的客流分配是评价列车开行方案编制质量的重要依据. 本文总结基于列车开行方案的客流分配特点,构建了基于列车开行方案的列车服务网. 通过分析旅客乘车选择行为,确定了网络阻抗的计算方法,配流过程中尽量减少短途客流对长途客流乘车选择的影响. 结合铁路旅客运输组织特点,建立了以旅客换乘次数限制、OD客流量限制、列车能力限制为约束条件的客流分配模型. 模型求解时,利用罚函数将多约束模型转化为标准的用户平衡模型,提出了能记录径路信息的基于F-W的改进算法. 案例验证了该方法的可行性和有效性.