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。     

青藏铁路格拉段区间通过能力的研究

按照青藏铁路格拉段运输组织的要求,旅客列车必须在白天发到。因此,此区段的列车运行图结构具有纵向按区间分段,横向按时间分带,客、货列车分时运行的特点。在对列车对数(或组对数)与列车交会次数、列车交会占用中间站数和区间数、及其对应区间最大列车运行图周期等因素相互关系进行理论分析计算的基础上,根据不同对数列车集中交会占用时间带的控制范围,分别推算出客、货列车最大行车量。计算结果表明:在预留3 h维修天窗的条件下,按站间闭塞普通运行图的客、货列车最大行车量分别为6对;按虚拟自动闭塞追踪运行图的客、货列车最大行车量分别为10对。以理论计算可能达到的最大客、货列车行车量为目标所铺画的模拟列车追踪运行图,其结果与理论推算结果基本一致,验证了该计算方法的适用性。     

周期性列车运行图编制模型研究

周期性列车运行图具有一系列优点,并能带动客票组织方式、运输组织方式等的完善和改进,成为国外高速铁路普遍采用的运行图模式.本文介绍周期性列车运行图的发展历史及其在国内外的研究和应用情况,分析周期性列车运行图的特点,总结基于周期事件规划问题(PESP)的周期性列车运行图模型.结合中国客运专线的实际情况,针对运营情况复杂的线路提出基于定序的周期性列车运行图模型.模型以固定的列车到发顺序为基础,考虑列车区间弹性运行时间、不同情况下的停站时间、到发线安全间隔、同类列车的发车频率等各项周期约束,将列车的总旅行时间最小作为目标函数,并通过铺划某线路的周期性列车运行图验证了模型的可行性.     

新旧列车运行图交替期客车车底运用方案的编制

以旧列车运行图中1列列车最多与新列车运行图中1列列车存在接续关系、新列车运行图中1列列车最多与旧列车运行图中1列列车存在接续关系、新列车运行图中所有列车必须有客车车底担当为约束条件,以新旧列车运行图交替期列车接续代价最小为目标函数,建立新旧列车运行图交替期客车车底运用方案优化模型,并设计基于蚁群算法的模型求解算法.以成都站执行新运行图时的数据(成都站为客车车底配属站)为例,采用本方法编制新旧列车运行图交替期客车车底运用方案,并与人工基于车底固定运用模式编制的方案对比,结果表明本方法编制的车底运用方案更优,验证了模型和算法的可行性和实用性.     

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。     

考虑动车组周转和到发线运用的高速铁路列车运行图优化方法

以列车在车站的作业时间、动车组在终点站的接续时间和车站到发线数量为约束条件,以列车旅行时间和动车组接续时间最小化为目标函数,建立高速铁路列车运行图综合优化模型.模型求解算法主要采用了4种关键技术:以定序列车运行图优化方法化解列车作业时间冲突,以交换列车到发顺序化解到发线冲突,通过保持到发线运用紧张时段的列车到发顺序防止产生新的到发线冲突,运用匈牙利算法求解以动车组最小接续时间为目标的动车组周转方案.算例分析表明,运用给出的模型和算法能够达到整体优化高速铁路列车运行图的目的.     

基于列车运行时间偏离的地铁列车运行图缓冲时间研究

根据地铁系统的特点,分析追踪列车间隔时间与列车区间运行时间和停站时间的关系。在非晚点情况下,根据列车区间运行时间和停站时间与图定时间的偏离,建立描述列车运行图缓冲时间与干扰概率、随机干扰变量之间关系的概率模型。采用适当的分布函数对随机干扰变量进行分布拟合,计算不同干扰水平下的缓冲时间。以某条地铁线路为例,将其1 d的实际列车区间运行时间和停站时间作为基础数据,采用给出的模型和计算方法,计算得到不同干扰水平下的最小缓冲时间,用于确定地铁列车运行图合理的追踪列车间隔时间。     

客运专线列车运行图编制模型及计算方法的研究

列车运行图是铁路行车组织工作的基础,其编制问题属于超大规模的多目标优化问题,求解难度较大。既有线列车运行图较为成熟的编制理论和计算方法对客运专线列车运行图的编制具有重要的借鉴作用。在既定客运专线运输组织模式的基础上,提出基于客运专线A类本线、B类跨线和本线城际列车运行图铺划的分层叠加数学模型,研究客运专线不同种类列车的布点模型和求解方法,设计了基于改进型遗传算法的客运专线列车运行图优化策略和算法。算例表明,该算法能有效地求解客运专线列车运行图编制方案,并达到快速准确的良好效果,为编图人员提供优选方案。     

基于定序优化的客运专线列车运行图铺划方法

在考虑旅客列车始发时间域和维修天窗的基础上,建立客运专线列车运行图优化模型,设计基于定序优化的客运专线列车运行图铺划方法。该方法在不断优化松弛列车运行图的过程中实现,对于当前松弛列车运行图,每次按照最小平移时间法则选择冲突进行优先化解,直至所有冲突化解为止。化解冲突时,通过构造松弛列车运行图的扩展多平行四边形和有向图,以平移作业、交换作业顺序、变更停站方案和调整列车始发时间域等方法来优化松弛列车运行图。算例分析表明,该方法能够有效地实施客运专线列车运行图的铺划。     

既有线列车运行图分段优化编制方法的研究

本文提出了一种基于数学优化的分段求解方法进行既有线列车运行图的编制.以列车旅行时间总和最小为目标函数,建立了编制既有线列车运行图的整数线性规划模型,并进一步设计了分段求解的算法流程.该方法可以有效降低问题求解的复杂性,保持求解结果的整体优化性.     

周期运行图编制模型与算法研究

在周期运行的运输组织模式下,所有列车在车站到发都是周期循环发生的。将安排列车运行线的问题看作周期事件安排问题,并借助周期约束图及周期势差模型,可以建立周期运行图网络模型。模型充分考虑到列车不同情况下的停站时间、到发安全间隔等各项周期约束,并将列车的总停留时间最小作为目标函数。当约束图顶点和弧的数量众多时,模型的求解将比较困难。通过选择合适的约束图生成树,找到变量的合理取值范围,并对模型进行一些预先简化处理,可以降低模型的求解难度。最后求解一个区段不同列车开行方案的周期运行图,验证模型的可行性。     

高速铁路行车调度节能运行图编制方法研究

针对高速铁路行车调度节能需求的现状,以列车在区间运行效率最高和总能耗最低为优化目标,提出以区间运行时间和停站时间为输入变量,对能耗成本和运行时间进行优化,建立节能运行图编制模型.通过仿真实验,结果表明在列车运行图编制中,考虑适当地增加列车运行时间和优化停站方案时,可以节省很多列车运行能耗.     

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。     

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。     

基于元胞自动机的高速铁路列车群追踪运行仿真模型

为分析高速铁路列车在追踪间隔缩小时的运行状态,根据准移动闭塞系统原理,设置列车区间运行和车站运行的演化规则,建立准移动闭塞条件下基于元胞自动机的列车群追踪运行仿真模型。利用元胞自动机对京沪高速铁路线路"上海虹桥—南京南"运行图中追踪运行的10列车进行建模仿真,分析仿真结果验证到达间隔时间是制约追踪间隔的瓶颈,并得出后行列车满足追踪间隔4 min或3 min的情况下,其运行速度不受前行列车的干扰。     

采用面向对象的方法编制单线区段列车运行图

介绍了将面向对象的方法应用于以客运为主的单线铁路区段运行图的计算机软件的开发过程.通过对车站、区间、列车本身的特征和它们之间关系的分析,准确合理地将各自的属性分别加以描述,同时对关键问题的处理以及算法步骤进行了阐述.     

基于着色Petri网的高速列车追踪运行过程建模与仿真

为了验证高速铁路移动闭塞系统(Moving Automatic System,简称MAS)结构完整性、控制逻辑正确性以及列车追踪运行的动态控制过程,利用着色Petri网建立移动闭塞条件下高速列车两车追踪运行控制过程的模型,采用相对制动方式下基于追踪效率最高的区间追踪间隔原理,设计了控制策略决策模块,模拟列车牵引加速、惰行以及减速运行等控制过程,研究MA更新周期变化对列车追踪控制的影响。仿真结果表明所建立的模型可以有效描述MAS下高速列车追踪运行控制过程,且MA更新的周期越小,列车的行为控制越灵敏,达到预期控制目标所需要的时间更短,满足行车安全性、高效性要求。仿真结果将为MAS在高速铁路中的实际应用提供理论指导。     

基于周期运行图的京津城际铁路列车开行方案研究

城际铁路的客流性质、承担的运输任务以及提供给旅客的服务水平都与铁路既有线有所不同。制定城际铁路旅客列车开行方案，应考虑采用具有规律性强、使用灵活、能力利用率高、方便旅客出行等诸多优点的以周期运行图为特征的运输组织模式。本文研究基于周期运行图的旅客列车开行方案，同时考虑铁路运输企业运营的收益、旅客的总等待时间等具体需求，特别考虑到客流的不确定性，建立了包含3个具体目标的机会约束模型。并以京津城际铁路为背景，利用该模型计算得到列车的开行方案。结果表明，该模型较之单目标模型和确定性模型更能合理反映实际情况。     

大型铁路客运站列车进路优化模型与算法研究

以提高车站行车技术作业效率,保证车站行车作业安全,尽可能减少旅客站内走行距离和时间,保证发车时间相近的两列始发或通过列车尽量不停靠同一站台,提高车站既有行车设备利用率为优化目标,建立大型铁路客运站进路优化的多目标规划模型.运用层次分析法求出各子目标的权重,并构建启发式算法进行模型求解.通过对算法进行实例验证,得到了较优的列车进路安排方案.