基于改进差分算法的高速列车运行调整研究

为了压缩高速铁路列车运行的总晚点时间、编制高质量的列车运行调整计划,建立高速铁路列车运行调整模型,运用矩阵描述高速列车运行调整中的相关概念,以列车到发线数量、列车追踪时间间隔、列车停站时分等作为高速列车运行调整的约束,以列车在各站的到达的总晚点时间最少为优化目标,构建高速铁路列车运行调整模型。在分析基本差分算法差分策略的基础上,提出基于三角差分策略的高速铁路运行调整差分算法,给出详细的计算步骤。以京广高速铁路实际列车运行数据进行计算,验证了模型的有效性和算法的高效性、精确性。本文提出的基于新的改进的差分策略的高速铁路列车运行调整方法是合理可行的。     

计算机编制高速铁路列车运行图的研究

根据我国高速铁路行车组织工作的特点，对计算机编制高速铁路列车运行图进行了研究，通过系统分析，探讨了适合我国高速铁路特点的编图理论和方法。在确定了高、中速列车运行线的合理铺划顺序之后，根据各类列车的不同性质，提出了３种算法。在广泛借鉴国内外利用计算机编图经验的基础上，利用这些算法，开发了计算机编制我国高速铁路列车运行图系统，其内容包括基础数据的存取与管理、铺划列车运行线、运行图选优、运行结果输出等。     

高速线与既有线列车运行图衔接问题的研究

论述了在我国高速铁路运营初期，高、中速列车混行的条件下，合理衔接高速线与既有线列车运行图的高速铁路列车运行图的编制方法、编制步骤，以及铺画设备用列车运行线的必要性及备用线的比例。     

大规模货物列车运行图优化编制的一种拉格朗日松弛启发式算法

针对货物列车运行图优化编制规模庞大、精确求解困难的问题,构造时空网络将列车运行线铺画描述为路径求解问题,将各类约束转化为时空网络节点选择限制,建立整数规划模型。该问题本质在于疏解各列车运行线潜在冲突。对原模型进行拉格朗日松弛,将列车运行线潜在冲突表示为各节点罚数,设计启发式算法并通过拉格朗日乘子更新迭代求解。以京九线北京西至阜阳区段为例,对该区段711条运行线中的439条货物列车运行线进行了优化编制实验。结果表明,在满足运行线铺画条数的前提下,全图货物列车平均旅行速度由39.28 km/h提升至41.81~43.72 km/h,所提出的算法是解决大规模列车运行图编制的一种有效算法。     

双线铁路列车运行调整的禁忌搜索算法

关于列车运行调整(TOA)的优化模型和算法,国内外专家学者提出的具有代表性的主要算法可分为仿真方法、运筹学方法和人工智能方法。TOA问题具有约束性强、优化指标众多、动态性、实时性、组合优化特性等特点。因此结合目前铁路运输工作组织实际,以列车晚点率最小为优化目标,通过在可行解空间内部搜索待调整列车最优铺画顺序的方法求解TOA问题。建立了基于混合0-1线性规划模型的双线铁路列车运行调整的优化模型,提出了采用禁忌搜索算法搜索列车优化铺画顺序的方法。经在京广线、京沪线部分区段投入实际应用,验证了模型及算法的有效性和可靠性。     

多类干扰下的高铁列车运行调整优化模型

高速铁路列车运行实时调整一直是行车调度指挥工作中的重要核心任务之一.为解决有多种行车干扰事件(初始晚点、限速和到发线不可用)影响下的列车运行调整问题,针对准移动闭塞行车方式,基于替代图理论,兼顾车站进路调整约束,建立混合整数线性优化模型,设计两阶段近似求解算法,在600 s内可以实现列车变更到发线次数最少和列车晚点延误时间最短的列车调整方案的快速求解.研究结果表明:模型可以同时实现列车运行调整和列车径路优化,相比时间间隔法行车方式,该模型可以有效避免列车在闭塞区间的冲突;有初始晚点的干扰会加剧列车的二次晚点;列车限速值越低会指数型加剧晚点时间.     

高速铁路列车运行调整的模型及其策略优化方法

在分析高速铁路列车运行调整决策特点的基础上,针对高速铁路列车运行调整的传统优化模型在求解效率方面存在的问题,以相邻且存在冲突列车所在的位置为状态,行车调度员可采取的调整措施为行动,列车加权总晚点时间为调度员采取行动所获得的报酬,构建高速铁路列车运行调整的马氏决策过程模型;分析高速铁路列车运行调整决策过程最优策略的结构,给出采取列车顺晚开行和越行调整等行动的最优策略条件,基于列车的越行矩阵、到开时刻矩阵、最小停站时间矩阵和区间标准运行时间矩阵的定义,采用极大加代数和矩阵推算列车到发时刻,并据此设计模型求解的策略优化方法。结合某高速铁路区段的实例计算结果表明:给出的模型和策略优化方法能取得较人工调整方法更好的优化效果,较数学模型优化方法可提高求解效率,从而验证了高速铁路列车运行调整的马氏决策过程模型和策略优化方法的有效性。     

单线铁路成对非追踪平行运行图最小周期时间的混合整数非线性规划模型

按上下行列车的发站和到站是否为区段的首末站、列车到站后是否有技术作业等情况将单线铁路成对非追踪平行运行图的区间铺画方式分为32种方案.分析采用这32种铺画方案之一铺画区间列车运行线时与相邻区间铺画方案之间可能的衔接关系以及车站间隔时间的限制条件,建立约束条件,构建用于求解单线铁路成对非追踪平行运行图最小周期时间的混合整数非线性规划模型.使用给出的模型和利用Lingo11软件编程对算例进行求解,验证了该模型对求解单线铁路成对非追踪平行运行图最小周期时间有较好的适用性和实用性.     

基于定序优化的高速铁路网络列车运行图优化

考虑车站各衔接方向的列车作业时间间隔约束关系,以列车旅行时间最少为目标,建立高速铁路网络列车运行图的优化模型。通过扩展网络松弛运行图的有向图表示形式,建立网络松弛运行图的定序优化线性规划模型。在构建冲突及其化解方案选择策略的基础上,通过组合平移列车作业、交换列车作业顺序、变更列车停站以等冲突化解策略,设计基于定序优化的高速铁路网络列车运行图铺划方法。算例分析验证相关模型与算法的有效性。     

相同径路的高速列车运行图编制方法

在给定同一径路上列车的种类、数量和停站方案情况下,以列车运行线占用运行图的时间最少为优化目标,建立以列车区间运行时间、列车追踪间隔时间、停站时间和越行要求为约束的列车运行图数学模型。对模型求解时,基于分层铺画的思想,通过建立始发站最小出发时刻差值矩阵,并利用遗传算法先确定近似最优的高速度等级列车的开行顺序并铺画其运行线,在此基础上选择中速度等级列车并铺画其运行线,并用"部分平移+更新冲突"的方法疏解高速度等级列车与中速度等级列车之间的冲突。以京沪高铁部分下行列车的运行图编制为例,验证了该方法的可行性,而且能够有效提高列车的旅行质量。     

基于时空网络的城际高速铁路列车开行方案优化方法

列车开行方案是有效利用铁路运输能力和提升服务质量的关键组织手段。基于城际铁路客流的时变特性,将时空网络方法引入城际列车开行方案决策,增加考虑客流出行时间信息,从而能更加全面评价所得方案。在构造开行方案时空网络图的基础上,以最小化包括列车运行成本、旅客旅行时间、旅客出发偏差时间和未上车惩罚和列车数量等的总成本为目标,考虑时空网络客流及列车流守恒、发车时间间隔和列车能力等约束,建立基于时空网络的城际高速铁路列车开行方案优化模型,并设计双层模拟退火算法进行求解,其中内层算法优化列车停站方案,外层算法优化列车起讫点、开行数量和始发时间。算例计算分析表明,所提方法能为城际铁路列车开行方案决策提供科学依据。     

高速铁路非正常情况下列车运行调整方法研究

在分析高速铁路的非正常情况、划分非正常情况运行调整周期、制定运行调整目标的基础上,对列车运行调整方法进行分级分类,并结合实际案例,人工铺画运行图进行列车运行调整,最后对调整结果进行定量比较,验证非正常情况下合理选用列车运行调整方法能够有效减少列车晚点、加快运行秩序恢复。     

高速铁路列车晚点调整中区间渡线作用的分析

高速铁路行车组织具有高速度、高密度的特点。在高速铁路区间设置一定数量的渡线,能增加对晚点列车运行调整的灵活性。根据高速铁路列车开行模式,讨论了在高速列车晚点和中速列车晚点两种情况下高速铁路利用区间渡线组织列车越行的方案,量化分析区间渡线在晚点列车运行调整中所起的作用。     

铁路运输储备能力合理分配的计算机模拟研究

基于列车运行方案综合撒点或冗余铺画模型，建立一体化的列车运行模拟实验系统，并根据典型实例对储备能力不同分配模式的列车运行效果进行多方案的计算机模拟研究，得出一系列有应用价值的结论，丰富了列车编图理论。     

大型高铁客运站到发线运用调整模型及算法

大型高速铁路客运站常衔接多条高速铁路线路,其车站作业需要考虑多方向列车的到发线合理安排与进路冲突疏解。当车站作业受到干扰时,快速制定合理的到发线运用调整方案,对于保障所衔接各线路上列车的正常运行具有重要作用。大型高铁客运站到发线运用调整问题的决策需要满足实时性、可执行性和安全性要求。在考虑到发线与咽喉区进路综合运用优化的前提下,以列车运行晚点和车站作业秩序影响双方面最小化为目标,建立了混合整数线性规划模型。将该问题分解为到发线运用方案编制子问题和列车到发时刻调整子问题,并设计了基于分支定界的算法框架。在12条到发线、84列列车的算例实验中耗时1.33s获得测试干扰场景下的最佳调整方案,验证了模型及算法的有效性。     

单线列车运行图铺划的时间循环迭代优化方法

根据单线铁路列车运行图的特点,建立了单线铁路列车运行图排序模型,设计了运行图货物列车运行线铺划的时间循环迭代优化方法。该方法通过将运行图铺划模型分解为阶段优化模型,对阶段运行图按最早冲突优化方法进行优化,在阶段优化结果的基础上,周而复始按时间循环迭代进行求解,逐步得到整体优化运行图。通过实例验证,该方法优化速度快,效果良好。     

确定双线自动闭塞区段各种扣除系数的微机交互系统

本文提出了将计算机模拟人工与CAD技术结合在一起，通过铺画区段最大列车运行图来确定双线自动闭塞匠段各种列车扣除系数的新算法，解决了，国内现有电算方法只能孤立地确定旅客列车扣除系数的问题。文中有关铺画旅客列车、货物列车运行线，特别是计算市郊、摘挂列车轮廓方案的理论以及将区段一昼夜的全图作为一个计算整体的观点充实了现有计算机编图理论的内容。采用高级语言与微机AUTOCAD绘图软件包接口的计算软件能根据要求提供各种列车扣除系散及区段最大列车运行圈，后者在人工或计算机编制列车运行图时作为检查区段通过能力的标准尺度具有一定的现实意义。     

面向服务水平的高速铁路列车开行方案优化

在传统列车开行方案基础上引入列车始发时间,形成高速铁路列车开行方案的新概念。针对一些关键O-D对,提出服务列车数下限要求;针对车站需求稀疏时段,提出发车时间间隔上限要求。基于旅客出行的时变需求,建立面向旅客服务水平的高速铁路列车开行方案优化的双层规划模型,其中上层规划为铁路企业优化列车开行方案的决策;下层规划描述旅客的乘车选择行为,即列车网络上进行客流分配。为缩小优化搜索空间,列车运行区段仅限于备选集中产生,并将关键O-D对服务列车数约束转化为各车站的停站列车数约束。设计列车停站方案的确定方法、初始开行方案的生成方法和邻域解的搜索方法,并以此为核心设计求解模型的模拟退火算法。算例表明,采用该模型和算法求解的列车开行方案在时空区域上较好地满足了旅客出行时变需求,服务水平达到规定下限,模型和算法具有良好的优化效率和实用性。     

基于粒子群优化算法的地铁列车节能运行研究

在建立地铁列车运行物理模型的基础上,采用粒子群优化算法搜寻列车区间运行的惰行点位置,优化列车区间运行时间及运行能耗。基于南京地铁2号线实际线路模型,利用粒子群优化算法求解定时节能策略中列车区间运行惰行点位置,计算区间运行时间、能耗及回馈能量。结果显示,区间运行时间增加5.5%,列车运行能耗相应降低18.73%。     

基于遗传算法的高速铁路行车调整模型

高速铁路采用“高中速列车共线运行”的运输模式,其行车调度具有高实时性和整体性两大特点。以列车计划运行图为优化目标,给出运行图之间的距离定义,建立列车运行调整数学模型,给出列车的发车时刻、股道数量、列车在区间的运行时分、追踪运行间隔时间、维修天窗时间5个约束条件表达式。按照遗传算法的原理,采用罚函数的方法对数学模型中的约束条件进行处理并建立适应度函数,采用整数编码方法对个体进行编码,并定义交叉算子和变异算子。基于遗传算法的调整算法流程开发列车运行调度仿真子系统。仿真结果表明:使用该模型可大大减轻调度人员的工作量,彻底摒弃了在计算机上手工拖动运行线确定列车运行时刻的调整方式,提高了列车运行调整的科学性。该模型已应用在高速铁路综合调度仿真系统中。