一种交叉线干扰情形下列车晚点恢复运行控制方法

铁路网络中,在相互交叉的运行线上,列车运行之间存在着相互影响.一条运行线上的列车若发生晚点,会与其他运行线上的列车发生冲突即同时要求进入同一个信号闭塞分区.待避的被干扰列车须在进入冲突区域前被迫减速甚至停车,从而形成列车运行时分损失.减速幅度即列车在冲突区域开放时刻的速度直接影响被干扰列车运行时分的损失程度.本文提出了...     

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ITCS系统是当今较先进的无线列车控制系统之一,已经成功地运用到我国的青藏铁路. 本文分析了ITCS系统功能及车载控制设备的结构;讨论了ITCS系统车载控制单元的可靠性,基于故障树对系统可靠性评估的一般步骤;依照本系统的典型配置和实际工作过程,定义系统的故障模式;并根据故障模式和可靠性预测建立了系统的故障树;在此基础上,根据马尔可夫过程的特性,对与门、或门进行计算推导,实现了整个系统的可靠性定量计算;最后结合项目实施,对故障状态下的应急策略进行了详细分析.     

青藏铁路基于GPS和GSM-R的列车运行控制系统分析

ITCS系统是当今较先进的无线列车控制系统之一,已经成功地运用到我国的青藏铁路. 本文分析了ITCS系统功能及车载控制设备的结构;讨论了ITCS系统车载控制单元的可靠性,基于故障树对系统可靠性评估的一般步骤;依照本系统的典型配置和实际工作过程,定义系统的故障模式;并根据故障模式和可靠性预测建立了系统的故障树;在此基础上,根据马尔可夫过程的特性,对与门、或门进行计算推导,实现了整个系统的可靠性定量计算;最后结合项目实施,对故障状态下的应急策略进行了详细分析.     

一种实时抗干扰的列车节能-晚点恢复模型

列车占用、出清线路设备的时间受外部因素影响后会发生晚点现象.国内外普遍采用调整运行方案或运行曲线,即宏观或微观方法处理列车晚点问题.本文对列车晚点问题的研究现状做了详细分析,然后使用区间锁闭时间模型预测晚点增加与传播的范围,设计了一种实时抗干扰的列车节能-晚点恢复模型,使用微观方法避让受干扰区段,同时降低列车牵引能耗并缓解晚点现象.通过广铁集团CTC实时车次信息与相应区间参数制作的晚点场景,模型降低能耗与处理晚点的能力得到了验证.模拟计算表明：可降速的子区间越多,列车可避让的晚点时长越长;晚点较大时,则应使用更多数据或转化为宏观问题来解决.     

高速列车运行调整与运行控制一体化双目标优化模型与算法

列车实时运行调整与运行控制是实现高速列车准点节能运行的两个重要方面.本文构建高速列车运行调整与运行控制一体化优化模型,以降低列车总延误时间与运行能耗为目标,同时优化列车速度距离与时间距离曲线.与以往研究将列车运行调整与运行控制独立优化不同,本文基于列车牵引计算,通过锁闭时间理论将列车运行调整与控制的解空间进行耦合,根据列车运行速度、制动性能、信号系统的清空与开放时间、轨道区段/闭塞分区的长度等因素,精细化计算列车占用不同轨道区段/闭塞分区的时间,动态确定列车区间运行时分与追踪间隔.为求解复杂的非线性模型,设计分段近似法将非线性约束进行重构,从而将非线性优化模型转变为混合整数规划模型.通过算例计算,给出双目标问题的帕累托解集,与单目标优化方法对比,本文方法可以减少总能耗2.46%,降低运行总延误7.33%.     

高速列车运行调整与运行控制一体化双目标优化模型与算法

列车实时运行调整与运行控制是实现高速列车准点节能运行的两个重要方面.本文构建高速列车运行调整与运行控制一体化优化模型,以降低列车总延误时间与运行能耗为目标,同时优化列车速度距离与时间距离曲线.与以往研究将列车运行调整与运行控制独立优化不同,本文基于列车牵引计算,通过锁闭时间理论将列车运行调整与控制的解空间进行耦合,根据列车运行速度、制动性能、信号系统的清空与开放时间、轨道区段/闭塞分区的长度等因素,精细化计算列车占用不同轨道区段/闭塞分区的时间,动态确定列车区间运行时分与追踪间隔.为求解复杂的非线性模型,设计分段近似法将非线性约束进行重构,从而将非线性优化模型转变为混合整数规划模型.通过算例计算,给出双目标问题的帕累托解集,与单目标优化方法对比,本文方法可以减少总能耗2.46%,降低运行总延误7.33%.     

基于换乘最优的城市圈城际铁路运行图研究

城市圈城际铁路是中国铁路未来发展的重点之一.在城际铁路间换乘所需换乘等待时间的长短是影响乘客满意度的重要因素.因此,在编制城际铁路列车运行图的过程中,应设法减少乘客的换乘等待时间并尽量不使乘客错过换乘.本文对具体换乘过程进行分类并详细分析,提出列车延迟时间和乘客换乘走行时间的概率分布,并据此计算乘客换乘等待时间.在周期事件规划问题（PESP）相关理论的基础上,本文提出基于换乘最优的城际铁路周期运行图编制模型,并以某城市圈的城际铁路网为例,验证该模型的可行性.结果表明,根据该模型编制的列车运行图可以显著地减少乘客换乘等待时间,从而提高乘客满意度.     

高速铁路列车运行图鲁棒性协同优化模型研究

为提升高速铁路列车运行图的鲁棒性提出协同优化模型. 基于多线路协同优化和多目标协同优化的思想,研究多条线路列车运行图的协同优化,并将列车运行图的鲁棒性分为晚点传播鲁棒性与换乘接续鲁棒性,对两种鲁棒性进行多目标协同优化建模. 在建模过程中,将经济学中的边际效用递减规律引入对列车间缓冲时间的研究,提出并定义缓冲时间鲁棒性效用. 结合我国具体国情、路情建立高速铁路列车运行图鲁棒性协同优化模型并进行案例分析,结果表明,该模型可有效提升高速铁路列车运行图的鲁棒性.     

高速铁路列车运行图鲁棒性协同优化模型研究

为提升高速铁路列车运行图的鲁棒性提出协同优化模型. 基于多线路协同优化和多目标协同优化的思想,研究多条线路列车运行图的协同优化,并将列车运行图的鲁棒性分为晚点传播鲁棒性与换乘接续鲁棒性,对两种鲁棒性进行多目标协同优化建模. 在建模过程中,将经济学中的边际效用递减规律引入对列车间缓冲时间的研究,提出并定义缓冲时间鲁棒性效用. 结合我国具体国情、路情建立高速铁路列车运行图鲁棒性协同优化模型并进行案例分析,结果表明,该模型可有效提升高速铁路列车运行图的鲁棒性.     

基于贝叶斯原理的车次号追踪方法

在铁路行车调度指挥中,需要实时掌握列车在路网中的实际位置.本文对承载 列车位置信息的车次号追踪方法的实现和优化进行研究.在分析车次号追踪问题基础上 给出了问题的数学描述和依赖于信号状态及列车行车计划的车次号基本追踪模型,并在 此基础上,构建了基于贝叶斯原理的车次号追踪优化方法和模型.采用津秦高速铁路数据 对实现的车次号追踪模型进行仿真和分析,并对车次号追踪模型在各种约束下的实现结 果进行比较分析.结果表明,该优化的车次追踪算法能有效地降低车次号追踪的误判,具 有良好的容错性和鲁棒性.     

考虑动车接续的高速铁路列车运行线效率评价

将高速铁路动车组接续与列车运行图协同考虑,分析包含动车组折返时间在内的列车运行线占用运输资源及反馈技术指标,给出各子指标的计算方法.以反馈技术指标与占用运输资源的赋权比定义列车运行线效率,考虑列车运行图编制的NP-hard 属性,基于DEA方法构建列车运行线效率求解模型.以海南东环线列车运行图为例进行验证,并分析所构建指标的特性.算例中一站直达列车运行线效率非最高,而部分停站时间有效性高的列车运行线效率为全图最高,说明考虑动车折返时间后,运行线相对效率发生了一定变化.直达列车应考虑动车组周转时间合理开行,合理的停站有利于列车运行线效率的提高.     

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从便于车站作业计划与时刻表的协调编制及提高计划稳定性的角度出发,以具有潜在冲突的作业之间间隔时间合理、车站资源运用费用最小化为目标,在忽略车站资源相容性约束的基础上构建了基于集合划分的车站作业计划整数规划模型,设计了基于蚁群算法的求解方法.本文以长沙南站为例验证了算法的有效性,并对参数的选择进行了分析.结果表明,与仅考虑资源运用权重的模型相比较,本文给出的模型以29%的资源运用权重降低换来了37%的计划稳定性提高.     

铁路枢纽内班列车流的组织优化研究

优化枢纽内班列车流的组织是提升班列组织效率的重要途径.基于班列作业时 间,反推可能的运输服务,构建枢纽内班列车流组织服务网络.通过将不同联弧能力进行 差异化设置,使其满足货运需求总量约束及班列组织对不同品类货物运量的要求.以运输 服务组织总费用最小为目标,构建铁路枢纽内班列车流组织的混合整数规划模型.该模型 在铁路运能逐步释放和提升的背景下,以满足枢纽内班列开行所要求的基本车流为约 束,而弱化了班列车流组织过程中区段和站点作业能力约束.最后通过算例验证了模型的 可行性和有效性.     

铁路网络列车运行调整的优化模型 及其分支定价算法

研究了铁路网络中列车可变更运行线路下的列车运行调整问题,目标是使得所有 列车偏离终到时间之和最小化.首先引入流平衡约束建立基于列车到发时刻的网络流模型,采 用商业软件GUROBI求解.同时构建了基于列车时空路径的整数规划模型,并给出了分支定 价算法,采用伪费用分支和最佳优先搜索策略加快算法的收敛.最后设计算例进行验证,通过 与GUROBI对比说明本文算法是有效的.当列车数为20 列时,求解时间减少91.6%,得到的最 终可行解距离最优解的间隔为9.72%.验证了本文分支策略较最为分数分支策略更优,列车运 行调整可变更线路相比于只能按原始线路行驶平均可降低目标函数值37.4%.     

基于拉格朗日松弛的高速铁路列车运行图新增运行线局部调整模型

给定新增列车理想始发时刻及初始利润,考虑始发时刻调整及全程停时延长造成的罚数,基于时空网络构建以全图运行线总利润最大为目标的整数规划模型,进行拉格朗日松弛,根据松弛解对偶信息设计启发式算法求解各运行线可行解,并通过更新拉格朗日乘子进行迭代优化.以京沪高铁为例进行了验证,结果表明：在算例条件下,相较以理想始发时刻推线求解,该方法能够多增铺6条运行线;随着始发时刻可调整度由10min增加至60min,CPLEX的求解时间快速增长,而拉格朗日松弛启发式算法能快速求得高质量的解,除始发时刻可调整度10min情景,求解效率均高于CPLEX;延长始发时刻可调整度至4h,最多增铺18条运行线,说明现有框架下京沪高铁能力已接近饱和.     

基于状态矩阵的铁路枢纽列流图编制方法

针对铁路枢纽网络结构复杂、列流图绘制工作难度大的特点，研究铁路枢纽列流图的自动编制算法. 根据铁路枢纽内车站连接方向多，列流线在站内交错衔接疏解困难的特点，为车站接入点引入状态矩阵，利用状态变量记录列流线在车站区域的分布状态. 以列车类型作为一级排序，相同类型按列流径路从长到短的次序铺画列流线，借助指示线段实现列流量的标注. 采用所提算法开发了枢纽列流图编制软件，基于枢纽网络图和列车流矩阵，通过人机交互定义车站及连接线布局，实现列流线的快速编制与信息标注. 通过实例证明了算法的有效性和可行性.     

基于状态矩阵的铁路枢纽列流图编制方法

针对铁路枢纽网络结构复杂、列流图绘制工作难度大的特点,研究铁路枢纽列流图的自动编制算法. 根据铁路枢纽内车站连接方向多,列流线在站内交错衔接疏解困难的特点,为车站接入点引入状态矩阵,利用状态变量记录列流线在车站区域的分布状态. 以列车类型作为一级排序,相同类型按列流径路从长到短的次序铺画列流线,借助指示线段实现列流量的标注. 采用所提算法开发了枢纽列流图编制软件,基于枢纽网络图和列车流矩阵,通过人机交互定义车站及连接线布局,实现列流线的快速编制与信息标注. 通过实例证明了算法的有效性和可行性.     

对青藏线格拉段货物列车运行图方案的研究分析

通过研究,建立符合青藏线格拉段自然环境特征的运输组织体系,贯彻以人为本、注重环保的建设理念,尽量减少沿线车站分布,减少机构、人员,采用先进可靠的技术装备,提高效率,保证安全.旨在从满足运营要求和运输安全的角度,指导工程设计、建设,为运营开通后确定实际开站数量提供理论依据,为同类特殊地区的运输组织方式提供参考.     

客运专线列车开行模式确定方法

针对快速客运网背景,将列车开行模式问题定位为列车运行区段与列车类别的协同优化确定问题.通过对列车开行模式类型的分析,提出以运输效用为核心的客运专线列车开行模式确定方法.分析列车开行模式的适用条件,研究列车发车间隔、技术成本系数与旅客时间价值三类因素作用下列车开行模式选择的临界水平.应用数值模拟方法,对路网范围内两类列车开行模式方案进行对比分析.模拟试验的结果显示：列车通达运行范围以技术条件为界的开行模式方案换乘次数较少,平均直达里程较长,且列车无欠速运行.     

日常动态货物列车开行方案优化研究

为使铁路行车组织符合日常货流动态变化,本文提出编制日常动态货物列车开行方案,以确定货物列车开行的始发终到站、开行数量、编组内容和开行时段.基于编组计划、运行图等基本运输计划构建列车时空网络,以车流走行费用,列车运营费用,车流延误费用之和最小为目标;考虑车流径路唯一,节点流量平衡,列车开行数量,车流中转时间等约束,构建整数规划模型.为提升算法的求解效率,增加解的个体数目实现算法的并行性,引入多邻域移动准则,设计改进的模拟退火算法进行求解.以蒙华铁路实际数据进行案例分析,结果证明了本文模型和算法的有效性.