铁路网车流径路优化模型及算法研究

分析目前铁路网车流径路存在的问题,提出路网车流径路综合最优的含义,对路网进行数学描述;分别以运输时间最少、运输距离最短、运输成本最低为目标建立多目标0-1规划模型;采用线性加权和法将多目标0-1规划转化为单目标问题进行求解,利用专家打分法获得合理的权系数,设计并采用阻尼系数法约束线路能力,在此条件下对路网车流径路模型及算法进行分析,提出求解的方法步骤;最后运用本文模型和算法,以我国铁路网为背景,通过改变阻尼系数调整线路流量,实现宝中线和宝兰线的车流径路调整,验证了本文模型及算法的有效性。     

基于三角模糊数的城市轨道交通应急救援中心不确定性选址研究

应急救援基地选址是应急体系决策的重要环节,是减轻事故影响、提高突发事件应急效率的重要保障。以城市轨道交通路网应急救援整体最优为目标,聚焦分级基地选址及其管辖区域划分整体最优化问题,建立双层规划模型,上层规划以应急救援基地覆盖度最高、路网失效损失最小和整体时间最短为目标,下层规划以服务距离最短、对客流影响最小为目标。以北京地铁线网为例,模型规划方案通过优化各级应急救援点位置,在线网全覆盖情况下,有效降低建设成本和应急救援时间,有助于降低事故负面影响。     

新建铁路网络效益计算

研究目的:新建铁路的网络效益是指新建铁路对路网中其他线路运量和效益的增加效果,是新建线路经济效益评价以及网络影响评估的重要指标。为准确界定新建铁路本线和跨线客流引起的路网中其他线路运量增加及路网中原始客货流径路调整后产生的额外效益,本文基于外部性理论,分析新建铁路网络效益的构成及计算方法。研究结论:(1)依据网络配流和车流径路优化,构建了新建铁路网络效益计算的多目标优化模型;(2)考虑0D流的等级要求,按照OD点重要度划分运输需求层次,并给出动态径路搜索调整下的模型求解步骤,以实例验证了模型和算法的有效性;(3)所建模型及算法可用于路网视角下铁路新建项目的网络影响计算及铁路建设项目的经济效益评价。     

冶金企业内部铁路网络区域划分研究

针对冶金企业内部的铁路线路呈网状分布的特点,提出一种基于共邻点矩阵与复合度函数、综合考虑划分子区域所需列车控制防护能力的线路网区域划分方法,并应用该划分方法对某钢厂企业的铁路线路网进行了区域划分,该划分结果有效地指导了区域控制系统控制范围的设计与规划。     

旅客列车票额智能预分方法研究

考虑客流本身的波动、客流预测的误差以及沿途车站的票额实际利用等问题,提出一种给定客流条件下的旅客列车票额预分算法。根据实际工作的特点和需求,总结旅客列车票额智能预分原则,并提出基本流程。将票额预分过程划分为基于给定客流的基本票额分配优化及剩余能力优化利用两个主要步骤。针对基本票额预分优化,以客运周转量和平均运距最大化为目标构建了双目标优化模型,并基于e-constraint方法提出了求解算法。针对剩余能力优化,以平均运距最大化为目标,并考虑车站的保护票额构建了优化模型,提出了相应算法。案例计算结果表明,该模型具有较好的实用性。     

路网决策中展线系数的确定

在我国进行路网规划过程中,由于在采用路网决策支持系统时展线系数难以确定,从某种程度上影响了路网的决策.本文从展线系数的特性分析入手,首先采用模糊聚类分析法进行地形分类,然后建立多元线性回归模型来确定各个区域的展线系数,有利于为路网决策提供更为准确的信息.     

基于覆盖理论的铁路救援列车部署方案研究

基于弧段覆盖理论、覆盖衰退理论和考虑时间满意度的覆盖理论,设计考虑时间满意度和最大覆盖率的救援列车部署方案。构建铁路救援时间满意函数,通过最小二乘法拟合相应的系数。考虑从不同方向对弧段的联合覆盖率,借鉴复杂网络理论为路网环境中的线路和节点赋予权重,建立最大时间满意度和最大覆盖率的救援列车部署模型,运用拉格朗日松弛算法求解。结合兰州铁路局路网数据,给出算例,验证模型的有效性,为铁路运营者在救援列车部署方案设计中提供借鉴。     

既有线运能释放及机车交路延长条件下编组站改编能力配置的优化

通过设置虚拟运量增长系数模拟既有线运能释放后运量的变化趋势,以使路网上编组站的扩能投资费用与车流组织费用之和最小(综合效果最优)为目标,构建考虑机车交路延长的编组站改编能力配置优化模型;并采用自适应变异粒子群优化算法实现模型的求解,精确得到路网上各编组站的能力配置需求。研究表明,机车交路延长后能够有效降低无调中转费用,直达去向的数量会随着运量的增长和机车交路的延长而增加;编组站改编能力的合理配置与直达去向方案、车流改编方案密切相关,编组站扩能方案必须考虑全局并以综合效果最优为目标展开协同优化。     

基于超图语义模型的铁路站场路网数字化设计

提出以道路及相关设备为节点、约束关系为边的路网约束关系超图语义模型,全面准确地描述路网复杂耦合约束关系;建立交叉口判别准则,研发交叉口自动判别算法以及路网超图更新算法,实现了路网超图模型的动态维护;以诺尔盖车站工区路网设计为例对模型进行验证,结果表明该模型很好地满足设计需求。此外,该模型可拓展应用于城市路网、地下管线设计等领域。     

基于线路能力约束下的铁路空车调配迭代算法

以空车总走行里程最小为目标，以空车供需平衡和车流量不超过线路通过能力为约束条件，建立空车调配数学模型，并设计分步优化迭代算法进行求解。该算法的基本思路是：先放弃模型中能力约束条件，将问题转化为标准运输问题求解；再检验解是否满足能力约束条件，若满足，则得到最优解；否则，记忆有效解，调整OD供需量、路段通过容量和路网路段，形成新的能力约束条件下的空车调配子模型，再求解。如此反复迭代，直到全部空车车流配置殆尽为止；累计各步迭代的结果，得到空车调配方案。在应用实例中，分别采用直接求解算法和分步优化迭代算法求解，分步优化迭代算法得到的空车调配方案比直接求解法可减少空车走行里程6000km，且路网配流相对均衡。结果验证了空车调配数学模型及其分步优化迭代算法的正确性及可行性。     

基于遗传算法的集成逆向物流的供应链网络设计

对于一个固定拓扑结构的供应链,基于设施能力和顾客需求的约束,以正向物流与逆向物流的总成本最小为目标,构造供应链网络设计模型,采用基于优先权编码的遗传算法求解。按照遗传算法的原理,将供应链按物流活动过程划分成4个阶段,运用基于优先权的编码方法对各个阶段进行编码;为加速算法收敛,利用贪婪启发式算法确定初始种群,通过遗传操作产生后代,并定义交叉算子和变异算子。以某一区域供应链网络规划为例,运用给出的模型和算法对需要设置工厂、铁路货运中转站的数量、位置及功能进行计算,并与其他算法所用计算时间比较。结果表明,采用本算法能够得到区域供应链网络规划的最优解,且所用的计算时间最少。     

航空轨道线运营衔接规划模型

航空轨道线是连接机场陆侧与市区、为集散机场地面交通服务的轨道交通线,是充分发挥航空运输快捷的重要交通方式.为减少乘客利用航空轨道线进行换乘时的等待时间,建立了航空轨道线运营衔接规划模型,以乘客换乘时间最小为目标函数,考虑了轨道交通的容量限制,并对模型进行求解,得到其最佳发车时间间隔.     

轨道交通新线投入运营下常规公交网络优化调整方法研究

以轨道与常规公交一体化网络为研究对象,以一体化网络性能优化为研究目标,提出基于轨道交通新线的常规公交网络优化调整方法。首先在分析问题的基础上提出常规公交候选线路的生成算法,然后以公交网络有效服务及轨道交通客运量最大、乘客平均公交成本最小、运营成本最低、车辆需求最少为目标,构建常规公交网络优化调整的多目标规划模型。模型不仅优化调整常规公交线路的走向,而且优化调整线路的运营参数。然后设计遗传算法以求解模型的Pareto解集,最后用实例对模型与算法进行验证。     

基于复杂网络的高速铁路网络结构特征分析

便捷稳定的高速铁路运输网络是铁路客货运高效运输的保证,以复杂网络理论为基础,从铁路实际基础设施角度构建高速铁路网络,从网络拓扑性质方面分析高速铁路网络特性,了解高速铁路网现状。运用L Space方法构建高速铁路网络模型,从度与度的分布、平均路径长度、聚集系数等复杂网络指标分析拓扑网络结构特征。研究得出,我国高速铁路网络整体上具有无标度网络特征,中东部和沿海沿江地区车站数量较多,聚集性较高;局部枢纽地区的节点连接聚集,具有小世界网络特征,主要集中在杭州南、南京南、郑州东等大型车站。此外,通过对比分析2023年高速铁路网络特性的变化情况,可以看出路网车站具有连通性不断增强、路网区域布局均衡化发展的特征。     

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。     

基于网络测度的宝鸡至汉中铁路功能定位研究

针对铁路规划项目功能定位定性分析为主的客观性不足问题,以宝鸡至汉中铁路为研究对象,选取节点间旅客交流时间或节点间运输距离为权重,运用Space L构造法建立区域铁路客、货运输网络拓扑结构模型;采用复杂网络分析方法,基于"有无对比"思想及等级化线路技术标准,结合应用Pajek软件与R软件,测算区域铁路运输网络直径、平均距离、边介数、网络效率等加权特征参数,以及非加权特征参数集聚系数进行网络测度分析,并进行网络最小生成树分析;以网络分析结果为基础,从路网、通道、客运、货运四个方面对铁路规划项目功能进行定量化综合定位,宝汉铁路为宁陕及陇东地区与川渝地区间南北纵向新通道的骨架干线,是一条以货为主、客货共线的区域路网干线铁路。     

基于换乘衔接的单线末班车衔接方案优化方法

城市轨道交通网络化运营模式下,网络运营协调成为提高城市轨道交通系统整体服务水平和发挥其总体运输效能的关键,而末班车衔接方案的优化,更是路网协调方案优化的重点。以单线末班车为目标,基于多地点衔接约束,建立了城市轨道交通单线末班车衔接方案优化编制模型(简称SLLTM),并针对模型的全局非连续、局部连续且线性单调的特性,提出了相应的分步分段求解算法。并通过案例进行了验证,结果表明,所提出的模型及算法简单实用,能够为路网末班车衔接方案编制提供一定的依据。     

广西中长期铁路网规划实现的思考

本文通过解读《中长期铁路网规划》,并结合广西既有铁路网现状,在展望中长期铁路区域网络规划前景的基础上,分析实现广西中长期路网规划需重点在路网合理布局、注重发挥城市优势、综合规划推进区域交通一体化建设等方面加强铁路与地方的协调,并就此提出相应的建议,以促进广西铁路更快发展,更好地服务国民经济和社会发展。     

横风环境下高速列车头型的多目标优化设计

基于高速列车初始外形的参数化设计,针对各个优化目标建立对应的基于交叉验证方法的Kriging模型;为保证预测精度且尽量减少加点数量,基于最优解点和预测标准差最大点的2点加点准则,利用多目标优化算法得到满足约束条件的Pareto最优解集;利用测试函数验证优化设计方法的可靠性。以3辆编组高速列车为例,以整车气动阻力系数、流线型部分容积、尾车气动侧向力系数和尾车倾覆力矩系数为优化目标,以鼻锥厚度、鼻锥引流、鼻锥高度、车体宽度、司机室视角和排障器形状为设计参数,进行横风环境下高速列车的外形优化。结果表明:多目标优化算法可应用于高速列车头型的优化设计;利用各设计参数与优化目标的作用规律,可指导高速列车头型的工程改进设计。     

多阶段空车调整方法在车流推算系统中的应用研究

本文所研究的空车调整模型属于铁路运输信息集成平台下的车流推算系统。车流推算模型能够比较准确地给出在多阶段路网中车站空车的需求量和提供量。针对铁路网络空车调整问题的动态变化特性,建立了多阶段动态空车调整模型,模型的目标函数考虑了与时间因素相关的空车滞留费用和需求未满足惩罚费用等相关费用,设计了模拟退火的启发式算法并进行了求解。对一个简单的路网进行了验证,结果表明,该模型及算法能够较好地解决动态变化环境下的空车调整问题。