基于时刻表的列车模拟运行的研究与设计

为了实现城市轨道交通的安全有效运输,提出了一种适用于城市轨道交通列车运行时刻表的编制方法。把例如起始时间、终止时间等一些列车运行时所必需的数据以XML格式存储在列车时刻表中,在对XML格式的时刻表数据进行解析时采用了较为方便有效的Tinyxml解析器,把解析出来的时刻表用于列车的模拟运行上。采用了定时器以获得最新的时刻表数据。利用流程图和VC++ 6.0详细说明了列车时刻表模拟运行法的软件实现过程,实现了ATS系统与联锁系统之间的有关时刻表和命令对信息的校核与传递。     

模拟铁路运营的程序

0pen Track是瑞士联邦理工学院运输规划与系统研究所研发的铁路运营模拟程序，采用最新的信息技术，并以最精确的建模方式，即微观同步模拟模型为基础。作为微观模型，Open Track可以模拟铁路所有组成部分（基础设施、机车车辆与时刻表）及相互间的联动过程，是一种用户界面友好的铁路运营模拟工具，它由3部分构成：数据输入、模拟及输出部分。该程序管理3个模块中的输入数据：机车车辆（列车）、基础设施与时刻表。     

ATP仿真测试系统中ATS子系统的设计与实现

介绍一种在列车超速防护(ATP)仿真测试系统的列车自动停车(ATS)子系统.该子系统实现列车车次号的管理,列车运动的识别和模拟,实时显示列车位置,生成列车运行报告,时刻表的编制和修改,与原始时刻表的比较,列车进路设置(包括人工设置和自动设置)等功能,为在基于通信的列车控制(CBTC)系统下测试ATP设备创造了条件.     

面向O-D时变需求的城轨列车运行计划优化方法

面向城轨客流时变需求,在给定乘客服务水平的限制下,耦合出行需求与列车始发时间,优化城轨线路列车运行计划,使得列车对数和列车车底数最小化。以具有单一尽头车场的列车运行计划优化问题为研究背景,将该问题分解为列车时刻表优化子问题和列车周转方案优化子问题。针对列车时刻表优化子问题,提出基于时刻表的客流分配方法,构建相应的列车时刻表优化模型,并设计列车时刻表双向关联序列化优化算法;针对列车周转方案优化子问题,建立相应的列车周转方案优化指派模型,同时设计求解该模型的匈牙利算法。算例分析表明:本优化产生的列车运行计划,在满足乘客服务水平的基础上,最大限度地降低了列车运行成本,依次使得列车对数、列车车底数最少,证明模型和算法的有效性。     

计算机编制网状线路列车运行图方法研究

设计了网状线路条件和多条列车径路条件下列车运行时刻表规划的网络分层并行算法。该方法首先提出了路网结构的分层节点表示法和列车时刻表的序列事件表示法。是将列车事件序列按车站和区间进行归并分组，提出一种统一布点、按列车优先级分层、按各区间端点列车事件的状态，并行触发区间列车事件状态转移算法来计算列车运行时刻表的方法。     

列车动态模拟系统的研究

本文简要介绍了“线路能力分析系统”的组成，即列车牵引计算分析系统，列车运行图编辑绘制系统和列车运行模拟分析系统３套软件，重点介绍了列车运行模拟过程中线路结构数据库和列车运行数据库的建立及列车动态模拟的原理，并运用ＬＣ－Ｍｏｄｅｌ对具体线路的列车运行计划和各种扩能方案进行了定量的分析研究。     

超级电容有轨电车多区间节能优化研究

超级电容有轨电车具有高效环保的优点，研究其多区间运行时刻表和运行策略能够进一步降低运行能耗。文章首先介绍车载超级电容能量流动模型，建立列车动力学模型与超级电容模型，以列车系统总能耗最小为目标，建立协同优化列车运行时刻表和运行策略的节能控制模型；设计动态规划算法，求解列车多区间运行时刻表和运行策略；最后通过实车线路进行仿真验证。结果表明，在各区间均采用节能运行策略，相比于标准时刻表，优化时刻表能够进一步降低运行能耗；同时分析了多区间总运行时间与能耗的关系，可综合考虑列车运行能耗与效率制定运行时间，采用协同优化方法确定时刻表与运行策略，从而达到节能的目的。     

面向列车节能控制的时刻表优化

列车牵引运行能耗是铁路运输中的主要能源消耗,直接由列车运行操作决定。时刻表是列车运行操作的依据,与运行控制密切相关。结合时刻表优化与节能控制的相关因素,以列车能耗值和列车时刻表稳定性综合最优为目标,在满足列车安全追踪间隔等约束的条件下,制定面向列车节能控制的时刻表优化模型,针对模型特点设计一种采用迭代寻优的富余时间分配求解算法,实现时刻表的优化过程。实验结果表明,该算法在保证列车时刻表稳定性在一定范围的前提下,通过调整列车在中间车站的到发时间,可以减少列车在站间运行的能耗,节约能耗占总能耗的4.04%。     

通用列车运行模拟软件研究

通过建立列车运行过程模型,以及对工况转换点求解过程的分析,开发了一套可用于不同机车、不同线路、不同运行参数的列车运行模拟软件。列车运行模拟系统主要包含基础数据、列车运行仿真计算和输出等子系统。其中列车运行仿真计算子系统是整个系统实现的关键。列车运行仿真计算子系统包括线路编辑、机车车辆编组、牵引计算与运行仿真等模块。介绍了列车运行仿真计算子系统的计算流程,三个模块的主要功能和数据流程。列车运行模拟可为机车车辆的改进、线路建设或编制列车开行方案等提供依据。     

通用列车运行模拟软件系统研究

列车运行控制是运输系统设计与列车工作组织的重要内容。本文探讨了通用型铁路列车牵引过程模拟问题，开发了一套可用于不同机车类型、不同闭塞制式、不同列车参数条件的通用模拟软件。系统重点探讨了给定时分条件下列车操纵策略优化的模型及其启发式解法，初步实现了不同条件下列车运行的优化。此外，文章对电力机车进行了实例分析，所建立的系统对于分析给定区段条件下提高列车运行速度的可行性有重要实际意义。     

基于属性相关分析与聚类的铁路列车时刻表非均衡数据集预处理方法

在铁路列车运行图调整日趋频繁的背景下,列车时刻表数据集具有数据量大、属性多、不同车次时刻表记录数量差异较大、相同车次时刻表记录属性值相似的特点,列车时刻表数据分析和挖掘面临着数据集不均衡问题。为此,提出基于属性相关分析与聚类的铁路列车时刻表非均衡数据集预处理方法,依据列车时刻表属性与列车运营指标(客座率)的相关分析,可有效合并蕴含冗余信息的相似数据,降低数据集中此类相似数据的占比,可削弱非均衡数据集对后续数据分析的不利影响,并能保留数据所蕴含的主要信息,减少过多相似数据对数据分析模型应用效果的不利影响,提高模型的预测准确度。     

基于服务水平的城市轨道交通换乘站列车衔接优化方法

在网络化运营条件下,城市轨道交通各线路行车计划之间的良好衔接关系对缩短乘客换乘时间、改善服务水平具有重要意义。以城市轨道交通换乘站为研究对象,基于乘客换乘服务水平,建立换乘站列车到发时刻优化模型,研究路网换乘站衔接线路的列车运行图优化方法。同时,选取某城市轨道交通局部路网3条线路共4个换乘站为应用对象,验证了模型的实用性和有效性。     

城市轨道交通大客流等车时间计算模型

城市轨道交通的运营在早、晚高峰或突发大客流情况下,客流量超过列车最大承载能力,乘客将排队等待后继车辆而延长等车时间。乘客等车时间是评价交通服务水平和优化列车开行方案的关键因素。提出一种基于列车时刻表,利用排队论方法,准确计算严重拥挤情况下乘客等待时间的模型。针对乘客等车时间计算模糊的问题,在考虑乘客实时到达规律、OD(起讫点)分布、发车间隔和列车运能的基础上,创新地提出可用于城市轨道交通网络和双向的大客流和常规客流的等车时间累计计算方法,可为大客流的时刻表优化策略提供理论依据,并通过累计输入-输出算法计算大客流等车时间的实例,分析多参数变化趋势。实证表明,模型可用于城市轨道交通网络和双向的大客流和常规客流的等车时间实时计算。     

城市轨道交通网络末班车衔接优化模型

城市轨道交通网络运营结束阶段,末班车在路网换乘站内能否实现合理地衔接,最能体现出以人为本的客运服务以及科学高效的运营秩序。根据城市轨道交通网络特点,提出了城市轨道交通网络末班车衔接编制的原则。从站间列车运行时间约束、线间列车换乘衔接、末班列车线间衔接目标等角度,研究了轨道交通网络末班车衔接优化量化方法,建立了网络末班列车衔接优化模型。以北京轨道交通城区1号线、2号线和5号线局部路网为实例,编制了网络末班列车的优化时刻表。算例结果表明,模型及其优化算法可行,对路网运输计划编制工作有较强的实用性。     

基于虚拟编组的均衡间隔列车运行图编制研究

论述虚拟编组技术对运输组织方式的影响,并对传统列车运行图编制进行研究,提出基于虚拟编组技术的均衡间隔列车运行图编制方法。明确虚拟编组技术下均衡间隔大小交路列车运行图编制的步骤,从服务水平和企业运营成本两方面确定列车运行图的评价指标,并采用层次分析法对不同方案进行评价。以北京地铁19号线为例,分析基于虚拟编组的等间隔列车运行图编制方法,结果表明此方法可提高服务水平、降低运营成本。     

德法市郊铁路运营管理特点分析

以柏林、巴黎、法兰克福和慕尼黑4个城市的市郊铁路作为研究对象,概况介绍其运营里程长、运量大的总体特点和运营政策。着眼于线网布局和运输组织2个方面,通过各类成熟运营的实例,对线路布局、配套设施、列车运行网络、列车种类细分、开行时刻规律等具体做法进行深入分析和总结归纳。通过研究发现,德、法市郊铁路的规划设计与运营需求匹配良好,设备安全可靠,运输组织能最大限度地接近于客流分布,形成较完整、高效、灵活的市郊运输产品,对我国市郊铁路的发展具有一定的借鉴意义。     

基于多维网络的增开列车条件下高速铁路列车运行图调整

研究增开列车条件下高速铁路列车运行图的调整问题,并综合考虑列车车站进路的影响。通过构建Time-Station-Track三维时空扩展网络,刻画列车对铁路时空资源的占用。将原多目标优化问题转化为求解列车占用网络弧段最小费用单目标问题,并构建基于Time-Station-Track网络的0-1整数规划模型。针对模型特点,设计拉格朗日松弛算法,将问题进一步分解为求解单列车网络最短路径子问题,由于问题被松弛后求得的解可能不可行。因此,提出基于列车优先序列的启发式策略对对偶解进行可行化。最后以宝兰客运专线为例,验证模型的正确性和算法的可行性。     

两级模糊神经网络在高速列车ATO系统中的应用研究

列车自动驾驶系统(ATO)作为替代司机、实现铁路运输自动化的重要设备,受到国内外铁路科技工作者的广泛关注,它的性能关系到铁路运输系统的安全和效率。一种高效的高速列车控制方法可以很好地满足人们对高速铁路"安全、正点、舒适和快捷"的要求。由于模糊神经网络具有自动提取经验和进行推理的特点,在前人研究的基础上,本文用两级模糊神经网络对高速列车运行过程进行控制。参照当前列车运行速度、线路状况、列车编组、列车时刻表、距目标点距离以及目标点所允许的速度,前一子网模拟优秀司机的操纵可获得在当前状态下应采取的最佳列车运行工况,后一子网根据运行工况、线路状况、列车在线路上位置、列车编组、列车时刻表、距目标点距离和目标点允许速度,得到列车在该工况及当前条件下的运行速度。仿真实验结果表明该方法正确有效,达到了期望的效果。     

城市轨道交通列车牵引节能综合技术研究与实践

牵引能耗与单车驾驶策略、列车运行计划的编排、线路规划设计等因素相关。结合广州地铁运营能耗数据分析,利用城市轨道交通列车牵引计算仿真系统对牵引节能技术进行仿真模拟。经对比分析,总结出有利于降低牵引能耗的单车牵引曲线、节能运行图及线路条件等综合节能技术措施,且综合节能效果达5%~10%,可为已开通地铁线路的运营综合节能提供参考,也为国内城市轨道交通规划设计阶段的节能措施提供参考。     

利用再生制动能的列车运行优化方案

为降低城市轨道交通系统能耗,本文对城市轨道交通列车运行能耗与再生制动能利用现状进行了分析,建立了面向节能的多列车运行方案优化模型。模型采用上海轨道交通16号线线路数据,结合列车时刻表,通过混合遗传算法进行求解,得出再生制动能利用情况最优的列车运行方案。