固定区段轮乘制乘务交路计划编制模型及算法

为利用高速铁路开行密度大的特点,大幅减少乘务员过夜次数,提出了"固定区段轮乘"乘务模式和乘务交路计划编制方法。将乘务交路计划编制过程分为两阶段,第一阶段以总接续时间最小为目标将乘务区段组合为乘务交路段集合,第二阶段以过夜次数最小为目标,将过夜交路段组合为闭合乘务交路,并设计了MOMS求解算法。当采用"固定区段轮乘"模式时,乘务交路计划求解规模由某一客运段扩大为某条线路客运段,避免了最优解求解速度和精度的下降,实现了乘务交路数最小的前提下乘务员过夜次数的大幅减少。以京沪、京广高速铁路作为算例,结果表明,该方法能够在10s内得到最优乘务交路方案,验证了该方法的可行性,同时论证得出固定区段轮乘模式的适应条件。     

城际铁路动车组交路计划优化模型

动车组交路计划优化是城际铁路运营管理的核心问题之一。针对城际铁路列车开行密度大的特点,建立一种基于时间轴线网络建模的城际铁路动车组交路计划优化模型,设计嵌入CPLEX求解引擎的迭代求解方法,并以几条城际铁路为案例对模型进行验证和对比分析。研究结果表明:相比接续网络,时间轴线网络在求解城际铁路这类列车密度大的动车组交路计划时能够有效降低模型规模,因而求解更为快速、高效,具有较好的适用性。     

离所时间限制下动车组交路计划优化研究

由于我国高速铁路系统一般在夜间进行检修作业,故动车所对动车组最晚离所时间会有一个限制,避免某些列车受检修天窗的影响而长时间停站。在编制动车组交路计划时考虑此类约束条件,将大幅增加模型的求解难度。本文针对该问题,将动车组最晚离开动车所时间、一级检修里程周期和时间周期作为约束条件,分析动车组交路的优化目的,以动车组接续总时间和动车组交路总损失里程最小化为目标,基于列车接续网络图,建立离所时间约束下的动车组交路计划优化模型。结合模型的特点及其复杂性,设计求解模型的模拟退火启发式算法。并以太原南动车所的46个列车车次为例,分别在不考虑离所时间约束和考虑离所时间约束两种场景下,生成动车组交路优化方案。结果表明：在动车组交路个数、接续总时间和平均运行里程等指标几乎相同的情况下,实现了离所时间约束,使得交路计划更加符合运输生产实际需求。     

基于时空状态网络的高速铁路乘务交路计划优化研究

乘务交路计划是同时考虑相对时间和绝对时间约束的混合时间问题,该类问题难以用时空网络描述。提出基于乘务规则的时空节点状态坐标递推原则和乘务任务可行转化判定条件,以此作为网络生成策略,构建融入乘务规则的时空状态网络,从而控制网络规模并简化数学模型复杂度。建立基于该网络的0-1整数规划模型,设计拉格朗日松弛算法,将多乘务交路组合优化问题分解为单乘务交路时空最短路径问题集合,提高求解效率。最后,以京津城际铁路和郑州东站高速铁路网为背景进行验算。结果表明:本方法不仅能有效解决高速铁路乘务交路计划问题,在求解大规模混合时间问题时也有一定效果。     

车底数最小化的动车组交路计划优化

基于现场生产需求,研究动车组交路计划优化问题。首先,界定动车组交路定义,分别以交路数最少、列车接续时间最短和车底数最少作为优化方向,分析3种目标下交路计划优化的不同效果,以及动车组交路计划的限制条件;然后,以所有动车组交路所需车底数最少为主要目标、以交路总时间最短为次要目标,考虑列车接续和动车组检修等约束条件,构建车底数最小化的动车组交路计划优化模型;最后,对整数非线性规划模型进行线性化处理,并依托上海局实际列车数据,对模型开展案例研究。结果表明：该模型可灵活转换优化目标,具有较好的灵活性和通用性;相比人工交路计划,该模型得到的优化计划减少车底数1列,缩短交路总时间420min;通过模型参数的灵敏度分析验证不同优化目标间的分歧性,并得出3条交路计划优化建议分别是,在保障动车组设备安全的前提下延长检修周期、提高车站作业效率并缩短动车组在站停留时间和压缩检修作业时间。     

基于列生成算法的动车组检修计划优化

基于动车组运用维修规程的特点,研究动车组检修计划的优化问题。构建动车组交路段和动车组检修基地相互关系的接续网络,刻画动车组担当交路段、进行检修、等待检修3种状态。进一步考虑交路段覆盖约束、检修弧能力约束和路径数量约束,以动车组可行运用计划为决策变量,以待检动车组检修前的累计运行里程最大化为目标函数,建立动车组检修计划优化模型。针对优化模型的决策变量数远远大于约束条件数量的特点,设计将列生成算法嵌入分枝定界算法的分枝定价求解算法。以广深线14列动车组的交路计划为例,采用给出的模型和算法进行动车组检修计划优化。结果表明:优化的动车组检修计划提高了动车组运用效率;只有当检修能力和备用车数量匹配时,才会使动车组得到充分的利用。     

高铁动车组运维保障体系自主技术创新

正铁四院紧紧围绕"创建国际领先水平,建设中国独立自主高铁动车组高效可靠运维保障技术体系"这一核心技术创新目标,结合武广、京沪、郑西、沪宁、郑武、杭长等30余条高速铁路建设,历经10年不懈努力,在保障高铁动车组高速可靠、高频持续、可靠运维等方面实现重大创新。1.依托工程、自主创新,建立了动车组网络运用周转模型,主编了《高速铁路设计规范》、《城际铁路设计规范》及《铁路动车组设备设计规范》,构建了涵盖动车交路、车组配属、基地布局、检     

高速动车组司机乘务交路优化编制方法

高速动车组司机乘务交路编制是动车组运用工作的重要组成部分,其编制过程分为日乘务交路编制和乘务排班两个阶段。我国铁路部门目前仍然以传统的"先到先走"方法为基础,靠人工凭经验来编制。针对此不足,本文以所需要的高速动车组司机数和司机的冗余休息时间最少建立了编制日乘务交路的0-1整数规划模型,该模型可以描述每个乘务交路由1个或多个乘务片段组成的类型。针对问题模型属于NP-难问题的特点,设计了一个求解的禁忌搜索算法。以多个机务段值乘的高速动车组实际数据为例,对模型和算法进行测试,求解结果验证了所提出的方法能快速求出较优的高速动车组司机乘务交路方案。     

高速铁路单循环乘务排班计划编制模型与算法

乘务计划是高速铁路运输组织的基本计划之一,而乘务排班计划又是乘务计划的重要组成部分。本文研究高速铁路单循环形式乘务排班计划编制问题,建立以乘务交路总接续时间最短和冗余时间分布最均衡的双目标优化模型,设计基于动态启发式信息的蚁群优化算法。算例表明:求解算法对编制单循环乘务排班计划是有效的。     

客运专线动车组运用计划优化模型与算法

在不固定动车组运用区段的前提下,以全部列车形成的环形排列为动车组交路,在环形排列中以日常检修和一级检修的时间间隔和里程间隔为约束,列车接续费用最少为优化目标,建立动车组运用计划和检修计划的一体化优化模型。环形排列状的动车组交路有效描述动车组运用的均匀性,日常检修和一级检修约束使得动车组运用计划优化中融合检修计划的优化。通过引入罚值函数和三交换邻域结构,设计求解模型的模拟退火算法。最后对144列列车的运用计划和检修计划进行实例分析,并分析各项优化指标。     

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.     

基于运行线可调的动车组周转计划优化研究

针对高速铁路动车组周转计划的优化问题,在列车运行图可作微调的前提下,用时间窗描述运行线的可行平移范围,构建接续网络,刻画运行线间的接续关系,考虑接续弧互斥约束和动车组交路平移累加约束,以可行动车组交路为决策变量建立求解问题的优化模型,并设计基于改进广义标号法的分枝定价算法求解。实例验证表明,通过对运行图进行微调,可以在一定程度上减少需要的动车组数量,从而达到动车组运用优化与运行图优化编制的相互协调。     

成网条件下沪宁杭城际高铁公交化开行方案研究

对成网条件下沪宁杭城际高铁公交化开行方案进行了研究;确定各线的列车运行交路与停站方式,设定各线子系统的优先级由高到低依次为沪宁线—沪杭线—宁杭线,以最高优先级的沪宁线为基准,高峰时段采取各线大交路同网同间隔的运营模式。以列车编组和行车间隔作为主要决策变量,构建带有约束条件的开行方案优化模型,优化目标为最小化各线断面客流量与列车标准载客量的方差之和,最小化运用车底数。利用多目标规划的模糊优化算法,运行lingo软件求解,得出了成网条件下沪宁杭城际高铁公交化开行方案。     

考虑随机需求的高铁快递运输计划优化方法

为了充分利用高速铁路非高峰期的列车运输能力,提升高速铁路运营的经济效益,研究载客动车组客货共运模式下的高铁快递运输计划优化问题。首先,考虑高铁快递运输需求的时效性与随机性,以最大化高铁快递运营企业期望总利润为优化目标,同时满足列车运输能力、车站装卸效率、标准箱到发量守恒等约束,构建高速铁路快递运输计划优化的2阶段随机规划模型。在第1阶段,以最大化高铁快运期望总利润为目标,确定各列车的运输能力分配计划;在第2阶段,根据第1阶段获得的列车运输能力分配计划,确定随机需求场景下的高铁快递实际装运方案,使该场景下的运营收益达到最大。其次,基于蒙特卡洛模拟随机生成需求场景,采用反向消减算法(BRA)将2阶段随机规划模型转化为包含有限场景数的确定性整数线性规划模型,从而调用商业求解器GUROBI进行求解。最后,以宁杭高速铁路为背景进行算例分析,验证模型和算法的有效性。结果表明,相较于基于确定性需求得到的运输计划,利用随机规划方法得到的方案更能适应需求的随机性,从而达到更好的盈利效果,同时可以兼顾服务水平与企业收益,适用于实际运营中高铁快递运输计划的设计与优化。     

考虑动车组周转和到发线运用的高速铁路列车运行图优化方法

以列车在车站的作业时间、动车组在终点站的接续时间和车站到发线数量为约束条件,以列车旅行时间和动车组接续时间最小化为目标函数,建立高速铁路列车运行图综合优化模型.模型求解算法主要采用了4种关键技术:以定序列车运行图优化方法化解列车作业时间冲突,以交换列车到发顺序化解到发线冲突,通过保持到发线运用紧张时段的列车到发顺序防止产生新的到发线冲突,运用匈牙利算法求解以动车组最小接续时间为目标的动车组周转方案.算例分析表明,运用给出的模型和算法能够达到整体优化高速铁路列车运行图的目的.     

动车组高级检修运用方案编制方法的探讨

本文基于动车组高级检修合理到期分布,展开对动车组车底运用方案编制方法的研究。通过预期动车组高级检修到期时间,以固定车底开行为主,综合考虑最少车底运用、列车开行交路特点等方面,提出动车组车底运用方案的编制方法。     

动车组运用计划及其编制算法

介绍动车组运用计划的含义、条件、种类及计划方案的评价准则;假日运用计划自动编制的启发式算法;算法中定义了动车组运用网络、好的交路段和好的连接;通过迭代不断产生好的交路段,好的连接在新的交路段生成中以一定概率优先连接;利用实际线路数据进行实验,证明算法有效。     

这里跑出中国高铁多个“第一”——南车青岛四方机车车辆股份有限公司自主创新纪实

<正>高速铁路是我国重大的科技创新成果。在高速铁路的发展历程中,人们的目光也聚焦到了南车青岛四方机车车辆股份有限公司(简称中国南车四方股份公司)。在这家企业里诞生了高速列车的众多"第一":首列时速200~250km高速动车组、首列时速300~350km高速动车组、首列时速380km高速动车组、更高速度试验列车、首列城际动车组等。中国南车四方股份公司以独具特色的创新之路,领跑高铁时代的装备制造企业。     

兰新高速铁路环境对动车组性能的影响分析及对策

简要阐述兰州—乌鲁木齐高速铁路(兰新高铁)地区高温、高寒、风沙、强紫外线、高海拔和长交路等环境特点,重点分析地理环境和自然气候对动车组性能、使用、维修等方面带来的危害及影响,提出提高兰新高铁动车组适应性的对策.     

基于里程最大化的动车组交路计划优化方法

动车组交路计划是编制动车组运用计划与检修计划的重要基础,对于加强动车组的运营管理具有重要作用。针对动车组交路计划编制的问题,主要在动车组一级检修的里程周期和时间周期的约束下,以动车组运行里程最大化和列车车次接续时间最小化为优化目标,构建了动车组交路计划优化的0-1整数规划模型。在此基础上,设计了交路计划优化编制的算例,并采用Lingo软件对模型进行求解,优化结果验证了模型的有效性。