轨道交通控制与安全国家重点实验室建成"客运专线列车运行计划一体化编制平台"

经过近三年的研发,轨道交通控制与安全国家重点实验室今年5月建成了"客运专线列车运行计划一体化编制平台".该平台以高速客运专线为背景,集基础数据管理、列车开行方案编制、列车运行计划编制、动车组运用计划编制、车站作业计划编制及列车群运行过程综合计算实验等功能于一体,可用于研究路网布局、线路与设备配置、列车运行组织方案及其实施问题,并对各类方案进行分析、验证和评估,为路网规划、线路设计、运输组织优化提供理论和技术支撑.     

动车段检修与调车计划编制系统研究

为了以高效的信息化方式取代低效的人工作业方式,针对动车段人工编制检修计划和调车计划的现状及存在的问题,对现场需求进行了全面的梳理和分析.提出了采用计划自动编制技术结合信息可靠传输的解决方案.深入研究了计划编制系统的总体结构、系统功能,重点解决了计划编制过程中的版本管理、检修股道资源冲突检测与排解、计划信息可靠传输等关键技术,实现了具有分布式结构的动车段检修与调车计划编制系统.检修与调车计划编制系统已在全路多个动车段应用,全面取代了以往的人工计划编制模式,达到了自动同步编制、同步下达、同步执行的目标.     

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简要分析了国内外关于铁路运营模拟系统的特点、主要功能和应用领域。针对目前国内外既有铁路运营模拟软件的不足,从工程设计角度探讨了我国铁路运营模拟系统的技术需求及其特点。结合目前我国铁路客运专线、城际铁路建设的基本形势,分析了工程设计阶段充分考虑与生产运营相协调的指导思想,提出了开发融工程设计与运营计划于一体、促进区段与车站作业计划相匹配的铁路运营生产过程模拟系统的框架和技术要点;最后通过案例研究了利用模拟系统优化铁路线路设计方案的案例,证明线路设计方案的改善可以节省列车运行能耗1/4甚至更多。通过该系统,将有利于实现在设计阶段提高运输组织设计工作精细度,进一步强化设计工作与运营过程结合的目标。     

编组站到解作业计划自动编制系统研究

编组站到解作业计划作为编组站阶段计划的一部分,是编组站合理、高效、有序完成车站作业的基础,而对应的到解作业计划编制系统的研发也有助于改变铁路编组站传统的阶段计划编制方式,提高编组站作业效率。本文针对系统的数据库设计以及功能和结构进行了分析,并按照系统的使用流程图对系统的主要功能进行了介绍。运用系统能较好地实现编组站到解作业计划的自动编制,为编组站实际工作中作业安排提供决策支持。     

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在分析实测数据的基础上,针对地铁车站内乘客疏散时间计算问题建立了考虑人群密度、空间环境变化的数学模型。文中分别对乘客下车过程、站台、通道和楼梯的行走过程、使用自动扶梯过程以及通过出口过程进行分析研究,以乘客疏散过程为依据建立基于统计学与排队理论的综合计算模型,给出了适合计算地铁车站内容乘客出站所需疏散时间的方法。本文以西直门地铁站乘客疏散为案例验证了所建立计算模型的有效性及实用性,模型计算结果与观测数据的总体误差约为2.25%,其中仅楼梯阶段与出口的通行时间计算误差超过10%。案例研究结果还表明地铁车站疏散能力存在上限,在进行地铁车站设计与列车运行计划制定的过程中应充分考虑这一限制因素。     

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在轨道交通系统中,列车的运行控制系统是确保列车运行安全和提高列车运行效率的核心子系统。列车运行机理的分析,列车追踪模型和算法的建立,是开发列车运行控制系统的基础。本文根据地铁列车追踪运行的特点,建立了固定自动闭塞系统下的元胞自动机模型,并对北京地铁2号线进行了模拟仿真。通过时空图和速度—时间—位移图,我们研究和探讨了地铁列车追踪运行的一些主要特性,分析了速度、时间、位置之间的相互变化。模拟结果再现了地铁列车运行时列车流的动态特性。通过对比分析模拟结果和实际运行结果发现,所提出的模型是一种有效的模型,可以很好地用来描述地铁中列车运行的特点。     

北京地铁13号线扩能提升乘务计划编制

乘务计划是轨道交通系统运营的关键点,是建立在列车运行图的基础上所编制的工作计划,是将工作计划分配给司机的工作方法。乘务计划编制的质量直接关系到轨道交通的运营质量。针对北京地铁13号线扩能提升改造后运营人力与运力最优匹配问题,采用乘务计划编制模块化方法,从乘务方式、乘务性质、乘务模式三方面适应线路运营需求,并得出轮乘站设置在龙泽车站可实现13号线跨线运营最优方式,通过对包乘制、轮乘制四班三运转、轮乘制五班三运转、轮乘制综合班制进行分析得出综合班制在人力与运力方面为最优匹配。可适应13号线扩能提升改造后运营最优乘务计划编制方向。     

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概要地介绍了“十五”国家科技攻关计划项目“中国智能交通系统发展战略研究”的主要内容和结论，该研究站在全局的高度，围绕国家综合交通的发展目标，深入地分析了我国交通运输的需求和必须解决的重大问题，客观评价了国际和国内智能交通的发展水平以及我国的差距，提出未来10～15年我国智能交通发展的指导思想、战略目标、各阶段的重点战略目标及保障措施和建议等。课题的研究成果将为编制我国智能交通的发展规划提供科学依据。     

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地铁运输系统是城市公共系统中最大的耗能系统,列车节能运行具有重要的意义. 结合地铁列车运行特点与机车操纵规则,提出了在起伏坡道与定时约束条件下地铁列车节能运行的两阶段优化方法. 第一阶段,建立了寻求站间最佳惰行控制次数及惰行控制点的优化模型;第二阶段,建立了合理分配各个站间区间列车运行时间的优化模型. 设计了基于遗传算法的优化模型求解算法. 与既有方法相比,在运行时分相同条件下,经过两阶段优化后,列车运行能耗下降了19.06%,列车运行恢复正点的能力也得到了提高.     

浅谈高速公路日常养护工作计划的重要性

根据高速公路日常养护工作的特点,结合本人从事京沪高速公路江苏段日常养护工作计划的管理实践,从计划编制的重要性、计划的编制依据、计划的编制、计划的过程控制、计划的完善和修订、计划的总结等六个方面浅谈高速公路日常养护工作计划的重要性。     

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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。     

基于DEA的城际铁路列车开行方案评价

旅客列车开行方案评价是优化开行方案的重要手段之一。通过分析我国城际铁路运营特征,建立起城际铁路开行方案指标体系,结合DEA方法的特征对城际铁路列车开行方案评价可行性进行了分析,应用DEA方法中的C2R和BC2模型,对沪宁城际高速铁路列车开行方案的整体有效性和技术有效性加以例证分析。结果表明,方法符合运营实际,该方法的采用对城际铁路列车开行方案的评价研究将起到很好的借鉴作用。     

基于三角模糊数的高铁天窗施工实施效果评价

为提升高速铁路施工维修水平,减少列车运行延误,对施工计划的具体内容进行效果评价,能找出检修内容的薄弱环节,从而保证高铁设施设备质量状态及列车安全稳定的运行.以实际施工计划数据为基础,对现场施工计划进行影响因子提取,建立基于供电、控制设备、车站及线路及信号及通信设备等重点检修项目内容的评价体系;引入三角模糊数和模糊评价模型,建立施工项目内容的重要度判别矩阵,判断各因子在天窗施工计划中受到重视的程度;分析实际列车延误数据,提取合并与设备故障相关的延误致因,并证明了合并后因子间的独立性;以施工计划实施后仍产生的各类型设备故障及其导致的延误列车数为指标,评价施工计划项目实施效果;最后,以某铁路局实际天窗施工计划内容、列车延误数据为实例.研究结果表明:施工维修项目重视度与设备故障导致的列车运行延误数量、晚点程度成反比;对控制设备和供电设备的检修较为薄弱,这类设备的故障是列车运行延误和晚点多发源.      

货物列车编组计划的自适应遗传算法研究

货物列车编组计划是铁路货物运输管理的重点和难点之一,而我国铁路目前运能紧张,优化货物列车编组计划便能部分地解决这个问题。考虑到分组列车能减少集结耗费、加速车辆运行等优点,在分析了分组列车的技术效益的基础上,整合了优化模型,并设计了自适应遗传算法求解了该问题。通过与单组列车编组计划和最佳单组列车编组计划考虑其分组方案的情况的对比,测试结果表明整体优化后的编组计划具有更大的技术效益。     

公铁货流转移下铁路车流径路与列车编组计划联合优化

促进更多货流从公路转移到铁路是实现“双碳”目标的重要路径之一，也是推动铁路高质量发展的关键举措。鉴于此，本文以公铁货流转移量、铁路车流径路选择及编组去向等为主要决策变量，以公铁两网物流总成本极小化为目标，构建公铁货流转移量与铁路车流径路及列车编组计划联合优化模型，实现“公转铁”货流全过程、多阶段运输费用的数学表达，得到系统优化的OD间公铁货流转移量、车流走行径路和改编站点。针对模型的非线性特征，引入辅助0-1变量进行线性化，将其转化为混合整数线性规划模型，为验证模型有效性设计算例，借助数学规划优化器GUROBI进行求解。结果表明，模型可为公铁货流转移方案配置合理的接驳路径和列车编组方案；相较于既有研究，本文构建模型考虑了公铁两端的接驳转运费用和铁路车流集结与改编费用，使得“公转铁”物流总成本增加了约23.06%，转移货流量降低了约4.91%，更准确地描述了公铁货流转移过程，为制定“公转铁”运输方案和组织措施提供一定的理论依据。     

高铁站列车和调车作业计划一体化编制方法

复杂高铁站作业计划的编制质量是影响整个路网运输能效发挥的重要因素,为快速编制高质量车站作业计划,分析了各类列车在车站列车和调车作业,构建列车作业链,并描述车站作业计划优化问题的本质,结合车站布局和轨道电路分布,构建基于微观层面的车站作业计划优化模型;针对实际问题变量巨大,约束条件复杂的特点,将模型转换为对偶形式,在不需要初始解的情况下,通过拉格朗日松弛算法求解,并通过基于对称性破缺规则的分支定界法快速对松弛问题的解可行化,获得可行车站作业计划。以北京南站为例测试模型和算法,计算时间不超过 20 min,对偶间隙不超过10%,计算结果无冲突,表明该方法能够实现复杂高铁站高质量列车作业计划的快速求解,具有实际应用意义。     

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。     

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动车组运用是高速铁路运输组织的关键技术之一.本文结合国内外对高速铁路动车组运用问题的相关研究,根据动车组的运用特点和运用规则,在已知列车运行图的基础上,建立了求解动车组运用问题的整数规划模型.将动车组的接续运行与检修计划制定过程转化为动车组运用网络上具有较多约束条件和目标函数的TSP问题.并借鉴了蚁群算法求解该问题.为优化我国在建和拟建的高速铁路和客运专线的动车组运用及计算机自动编制动车组运用计划提供了有效的求解算法.最后结合武广客运专线运用计算机模拟进行验算,证实了算法的可行性、实用性.     

铁路枢纽车流组织的研究

通过对铁路枢纽列车的解编、运行以及在货运站作业的系统研究，提出了枢纽小运转列车编组方案的经济数学模型，为合理地制定枢纽小运转列车编组计划提供方法。