基于模拟退火算法的客运站到发线占用优化研究

结合客运站旅客列车在站技术作业的特点,以出发旅客列车正点为目标并且兼顾到发线固定使用方案和高等级列车优先接发建立客运站到发线占用优化模型。该模型为混合0-1整数规划模型,属于NP问题,直接求解较困难。文中用模拟退火算法(SA)设计求解方案,并用实例对模型和算法进行验证,生成到发线使用方案,说明其优化效果明显。     

CTC条件下铁路客运站股道运用决策支持系统

结合车站自律机、联锁系统、客运站股道运用技术作业及其要求,设计了基于分散自律控制原则的系统模型、功能与体系结构。运用现代排序理论,构建了股道运用实时调整可控排序模型和耦合模型,提出了基于合成分派规则的三步算法与股道运用通用启发式算法,求解股道运用系列决策问题,解决铁路行车及调车作业之间的干扰问题,并开发了CTC条件下铁路客运站股道运用决策支持系统。分析结果表明:合成分派规则的平均优化解明显优于基本分派规则的平均优化解,合成分派规则EDD+FIFO获得的解最优;实时调整时宜直接采用合成分派规则,尤其是规则EDD+FIFO,求解耦合问题时应综合考虑各种分派规则。可见,系统的功能、性能和技术指标均能满足股道运用智能编制和实时调整的现实需求。     

地铁车辆段股道运用优化模型

针对地铁列车返回车辆段时的股道安排问题,首先对股道运用不合理而引起的回段列车无法顺利作业的情况进行分析,将股道运用不合理引起的作业代价转换为额外的调车作业,并在列车运行计划和检修计划的基础上,以总的调车次数最小为优化目标,建立了接车时的股道运用优化模型,以提高车辆段的生产效率.最后,以某地铁车辆段为例,采用非支配排序遗传算法对模型进行求解及仿真分析,验证了模型的有效性和正确性.     

编组站到发线运用计划优化

合理安排列车占用到发线计划是编制作业计划的关键。在满足列车使用到发线须遵守的作业要求的前提下,建立编组站到发线运用计划数学模型,使其能够求解出较优的到发线运用方案。建立的到发线运用模型是非线性的整数规划模型,如果直接求解会比较困难,采用启发式算法对其求解。在求得可行解后通过合并、交换及组合的方法对所有股道再次进行调整,使到发线运用更趋于合理,即求得较优的到发线运用方案。通过算例说明运用模型计算生成到发线运用计划,其优化结果有明显效果。     

基于模拟退火算法的大型客运站到发线运用优化研究

铁路大型客运站到发线的运用进行科学地分析及合理地优化,对于提高客运站的工作效率及保证旅客列车正点到发具有重要的意义。通过分析影响到发线使用的到发线占用间隔时间等各项因素,以到发线均衡使用、列车占用到发线总时间最少和方便旅客乘降为目标,建立客运站到发线运用优化模型。通过采用模拟退火算法,实现到发线运用的合理优化。最后,以福州站一个阶段计划内的到发线使用情况作为实例,对模型和算法进行了验证。     

大型客运站调车机车运用优化研究

铁路大型客运站调车机车运用计划是客运调度工作组织作业计划的核心内容,保证旅客列车及时接车和正点发车,对于提高客运站的工作效率及保证旅客列车正点到发具有重要的意义。为此,通过考虑各个影响因素对调机使用的影响,以调机的均衡使用、空行里程和导致列车晚点始发数最少为目标,建立了调机运用的优化模型。并以实例验证其模型的合理性。     

大型客运站股道运用均衡性研究

结合客运专线的作业特点和流程、到发线相关作业及运用原则、进路占用原则,分析影响股道均衡分配的主要因素。根据影响股道均衡性分配的因素,建立包含两个目标的股道分配均衡性模型。构建启发式算法并对模型进行求解,证明该算法对求解股道分配均衡性模型的可行性。对某衔接的三个方向双线通过式中间站进行实例计算,并对算例结果进行分析评价,证明该模型的可行性和有效性。     

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。     

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.      

大型客运站调机运用优化模型及算法

对铁路客运站调机运用进行科学合理的优化分析,对于提高客运站工作效率及保证旅客列车正点到发具有非常重要的意义。通过对客运站调机作业分析,建立客运站调机作业运用优化决策模型,将调机作业顺序模型转化为车辆数固定的、带时间窗口的车辆路径问题。采用模拟退火算法,实现调机运用的合理优化,并对模型和算法进行验证,得出优化效果明显的结论。     

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车站的拓扑结构限定了作业线的用途,依据车站的接发车作业要求,分类使用作业线可以有效地减少作业干扰,提高车站作业效率.根据车站的拓扑结构和接发车任务,把到发线的优化目标分解为满足到发线运用规则、利于乘降作业、设备均衡使用等目标,并建立了优化模型.运用遗传算法对模型求解.提出了诱导变异的概念,通过诱导变异避免变异产生病态个体,保证群体的健康.最后通过实例验证了模型和算法的合理性.结果表明,在能力允许的条件下,算法的效率较高并能够取得较优解,满足客运专线车站作业的要求.     

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.     

基于Memetic算法的客运站到发线分配问题研究

为了探索客运站到发线分配问题有效合理的解决方法,以到发线利用均衡值以及到发线分配权重总和为优化目标,建立了客运站到发线的整数规划模型,并利用Memetic算法进行求解.通过实例验证,表明建立的模型和设计的算法是可行的,得到的分配结果令人满意.     

基于旅客列车合理接续条件的发车时刻确定方法

编制旅客列车运行方案时，为使各方向旅客列车的到达时刻相互衔接，以缩短旅客中转换乘时间，应用同余理论，分析了2列不同方向的旅客列车到达途中大站时刻的相互关系．以先到达中转站的列车发车时刻为基点，用代数方法计算出后到达列车的发车时刻，进而找出可行解．对于多列旅客列车相互衔接的情况，可化为2列列车接续问题，利用导出的合理发车时刻的算法求解．     

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.     

铁路客运站旅客最高聚集人数计算模型

考虑了旅客出行习惯和列车晚点,建立了铁路客运站旅客最高聚集人数计算模型.在模型中,在出行时,乘坐6:00～9:00出发列车的旅客一般在列车出发前5～60 min到达客运站,乘坐21:00以后出发列车的旅客一般在19:00～21:00达到客运站;在晚点调整时等级越高的列车具有越高的优先权,晚点时间与运行时间成正比.计算结...     

既定列车作业计划下高铁站可用能力算法研究

高铁站可用能力计算对确定列车开行方案的可行性有重要意义.首先分析了高铁站可用能力的影响因素,然后构建了基于股道空闲时段的高铁站可用能力数学模型,提出了先验性优化策略与智能优化算法相结合的双阶段算法对模型求解.其中,第一阶段是综合运用最小股道空闲时段优先、最大平行进路优先、股道空闲时间段内出发时间最小的列车类型优先等策略规则求出模型可行初始解,第二阶段是在初始解基础上运用禁忌搜索算法寻找模型优化满意解,最后用实例对算法的有效性进行验证.     

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...     

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%.