虚拟环境选线系统的地理超图模型

利用影像设计地理超图模型,将地理超图模型用于虚拟环境选线系统。用任意多边形表达综合地形图上各特定区域对应的图像物体,并将该多边形区域设计成广义象图标。把数据结构的有向图表示与集合的图示相结合,建立地理超图的数据模型。地理超图数据模型主要包括类、对象、类的属性、对象的属性、类与类之间的链、对象与对象之间的链六种基本成分。在地理超图的知识模型中,采用分层模型将领域知识划分为单元级、概念级和实体级,各知识单元通过关系链相连;图像的二维字符串表示定性地描述了图像各物体之间的空间关系,从而将图像匹配的问题转化为二维字符串匹配的问题。在地理超图查询中,采用任意多边形广义象检索算法快速定位广义象;基于广义象建立可视查询功能,把电脑与人的眼脑识别模式相结合,将系统查询与人们的视觉紧密联系在一起,可以直观地查询信息和知识。     

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。     

基于网络连接及服务中心选择的高铁路网区域划分方法

高速铁路路网的区域划分对于区域性运行图的编制具有重要意义。结合路网的邻接特性,并考虑动车储备与检修能力进行区域中心的选择,以区域内的最小连接距离、最大平均连接紧密度为目标,建立高铁路网区域划分混合整数规划模型,并设计向量编码方式的遗传优化求解算法、高铁客运周转量折算方法。最后,以中国铁路总公司所属路网区域构建算例,对比聚类算法说明文中模型与算法的有效性与适应性,分析目标函数权重系数、最大服务半径与最大服务容量约束对划分结果的影响,得出服务半径系数、服务容量系数的设定方法。     

面向数据驱动的城市轨道交通短时客流预测模型

考虑城市轨道交通客流的时空交互关系,提出一种融合循环门控单元和图卷积神经网络的城市轨道交通客流预测模型(GCGRU)。首先,分析短时客流在城市轨道交通网络中的空间关系,建立图卷积神经网络提取不同车站客流的空间交互关系;其次,分析路网各车站客流的时间演化关系,并利用循环门控单元刻画各车站客流数据的时间特征,进而形成面向数据驱动的城市轨道交通路网短时客流预测模型。与传统方法相比,该模型能较好地刻画路网各车站客流的时空相关性,可以深度挖掘路网各车站客流变化的内在机理;同时与既有的图卷积神经网络相比,该模型提出了面向旅行时间的邻接矩阵,能够挖掘客流数据与运行图数据的内在关系,具有较高的精度和可解释性。最后,以广州地铁典型车站的出站量预测为例,验证该模型的有效性。结果表明:该模型在整体预测性能和各车站的预测性能上都优于现有模型,能较好地处理城市轨道交通客流的时空关系,精准地预测路网各车站客流变化。此外,通过邻接矩阵对预测精度影响的分析,进一步验证该模型的性能。     

铁路集装箱结点站间空箱调配的优化

以混合箱流的输送时间、距离和费用3者的综合最优为目标,将空箱调配和重箱车流径路选择纳入1个优化模型中,实现两者的整体协调优化.通过设置虚拟径路对模型进行修正,保证模型有解.该模型为1个多目标非线性混合整数静态优化模型,采用大系统优化理论,将该模型模拟为径路选择和空箱调配的2级串联反馈系统.通过引入路网能力的假设,第1级子系统优化等价于无流量约束的广义最短路问题,第2级子系统优化等价于带特殊线性约束的运输问题.2个子系统的优化都有最优解,且都有比较成熟的算法,从而给出模型求解的算法步骤.采用给出的模型和算法,以2010年和2015年的预测集装箱运量、规划路网为基础,对53个集装箱节点站间的空箱调配优化模型求解,得到相应年度的空箱调配方案,并以此得出相应的集装箱班列开行方案.     

路网编组站布局的双层规划模型研究

在分析我国铁路网编组站布局状况的基础上,构建路网编组站布局的双层规划模型。上层规划模型以总运输费用和投资费用最小为目标,以投资约束和方案选择的惟一性作为约束条件;下层规划模型以某一既定路网编组站布局方案下路网车流组织成本最小为目标,从理论状态逐渐过渡到实际状态,分别构建基于编组站作业分工、通道能力约束和多运行径路3种情况下的编组站作业分工下层规划模型。最后对所建模型的求解复杂性进行探讨。     

基于Radau伪谱法的储能式有轨电车速度优化控制

优化有轨电车运行状态是一种简单、可靠、有效降低有轨电车能耗的方法。鉴于有轨电车站间红绿灯对其运行状态的影响,以及通过优化有轨电车的速度轨迹使其在不停车的前提下顺畅通过交叉口等仍缺少研究的现状,以储能式有轨电车为研究对象,建立了基于场景的环境模型和列车运动学模型。以有轨电车在行驶过程中的总能耗为优化目标,根据其出站时和到站时的状态以及红绿灯的配时信息建立模型约束,采用Radau伪谱法优化有轨电车的速度轨迹,实现行驶过程中的总能耗最小。仿真验证表明,该算法能使有轨电车平顺地通过信号交叉口,避免因在红灯时间窗到达停车线造成的急加速、急减速等行为,总能耗减少了23.45%。     

动车组高级修检修计划编制模型与算法

本文首先对动车组高级修检修计划编制问题进行分析,在此基础上,在保证所有检修任务均有安排的前提下,以检修任务关系、检修工时要求和检修工序能力限制为约束,动车组高级修检修所需时间最短为优化目标,建立动车组高级修检修计划编制模型,设计该模型的求解算法.该模型和算法已在动车组检修管理信息系统中实现,工程应用表明该模型和算法可大幅提高现场检修计划编制质量和效率.     

直线方向列车编组计划的模型与算法

基于当前路网环境参数、车流量以及车流径路，并考虑接续车流的影响，参考服务系统选址λ－增量法的思维方式，对直线方向带改编能力约束的列车编组计划问题进行分析，建立一变量数规模数（ｎ＾３－ｎ）寻找有利编组去向的数学模型，并根据模型自身的特点，设计出复杂度为Ｏ（ｎ５）的多项式算法，同时剖析了该算法的若干特性。     

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。     

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。     

基于树形结构的铁路车流径路优化模型

铁路车流具有独特的运行特征,在铁路支点路网上车流的运行径路具有树形结构。本文基于该特点提出一个基于树形结构的铁路车流径路优化改进模型。模型以路网上车流的广义里程成本最小化为目标,以车流径路的树形结构约束、车流强度守恒以及路段通过能力限制等为约束条件,并且在MATLAB平台上用IBM ILOG CPLEX软件对模型进行求解。通过与已有的车流径路优化模型进行对比,验证了模型的有效性。     

考虑疲劳损伤约束的车辆焊接结构轻量化设计

针对车辆焊接结构轻量化与疲劳寿命问题,提出考虑焊缝疲劳损伤约束的轻量化设计方法.采用国际焊接学会(IIW)的焊接接头与部件的疲劳设计评估标准,基于迈纳尔损伤累积理论,预测焊缝的疲劳累积损伤;以结构质量最小为目标,在应力、位移等常规约束基础上,加入焊缝疲劳累积损伤约束,建立了车辆焊接结构的轻量化模型.研究基于有限元分析的结构轻量化优化设计策略,采用试验设计方法对设计空间合理抽样,以样本数据建立近似响应模型,采用数值优化算法寻优,提高复杂工程问题优化计算的效率.利用该方法对某焊接构架进行了考虑焊缝疲劳损伤约束的轻量化设计,采用均匀设计法对14个设计变量进行50次试验,以样本数据及响应值建立径向基神经网络近似模型,采用序列二次规划算法进行优化设计,质量减轻12.5%.对实例的计算证明该方法的可行性与实用性.     

高速铁路天窗设置与夜间列车运行协调优化技术

高速铁路综合维修天窗与夜间运行列车间存在动态影响关系,将天窗设置与夜间列车开行方案进行协同优化有利于降低天窗设置对列车运行的影响。以最小化列车运行时间增加量的权重和为目标,考虑区间运行时分、列车停站时分、追踪间隔时分、综合维修天窗和合理运行时间范围约束,构建了该问题的优化模型并进行修正。针对模型特点设计了模拟退火算法并通过Matlab与Cplex混合编程实现。以京沪高速铁路为例进行的实例研究表明模型和算法具有较好的实用性。     

动车组运用计划和检修计划一体化编制模型及算法

针对动车运用所的动车组运用计划和检修计划编制问题,在动车组运用交路已知的前提下,以动车组的运用交路和检修规程为主要约束,以减少动车组使用数量、降低检修成本为优化目标,建立动车组运用计划和检修计划一体化编制的整数规划模型.根据动车组的可能运用情况和检修规程约束,求解动车组的可行运用路径集合;以该集合为基础,设计求解模型的模拟退火算法.通过算例分析,验证所提出的模型和算法可以有效解决动车组运用计划和检修计划的编制问题.     

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。     

大型铁路客运站旅客导向标识布点优化研究

铁路车站导向标识为旅客提供导向和信息服务,是旅客站内路线判断和空间位置顺畅转换的主要依据,科学合理地选择导向标识布点能够更好地辅助旅客自主获取引导信息,提供清晰、准确和高效的导向服务。根据客流流线将车站空间结构抽象为网络拓扑图,以客流导向需求为约束、最大化区域诱导信息量为目标构建导向标识布点的优化模型,根据解的空间特性设计模拟退火算法并利用Matlab实现。实例验证表明,利用该模型和算法求解导向标识布点决策实际问题,验证模型有效性和求解算法的良好性能。     

弹性需求下多方式交通网络中地铁线路规划问题研究

现有路网中是否建设新的地铁线路是一个重要的投资决策问题。本文研究弹性需求下多方式交通网络中地铁线路的投资决策问题。假定路网中的出行者可选择小汽车方式、步行换地铁方式或小汽车换地铁方式出行。将交通系统中交通规划管理者和用户的相互作用描述为离散双层规划模型,其中上层模型中交通规划管理者决定是否新建地铁线路以使得总社会福利最大,下层模型描述网络用户的旅行选择行为,包括出行路径,停车（换乘）设施和出行方式选择行为。设计了基于分枝定界法的算法求解该模型。最后,以一个算例说明模型和算法的应用。结果表明,不同的投资方案将明显影响出行者的旅行选择行为和网络性能。     

超限超重货物运输路径决策模型和算法

分析超限超重货物运输路径选取的特性将整个铁路路网划分为4层,建立在路阻限制、桥隧综合限界、区段限制等因素下的单层和多层路径决策模型,并为该模型设计了相对应的单层和多层路径决策算法。通过基于超限超重货物运输决策支持系统的电子地图子系统实验,表明该算法是有效的。     

网络列车运行图的数学模型及算法研究

在对铁路路网结构的描述原则和描述方法进行探讨的基础上，以有向弧和有向列车径路为主线，构造了符合我国铁路实际情况的基于路网的列车运行图优化模型，解决了单线、双线、多线情况下列车运行图描述及算法实现的一致性。该模型具有较强的实用性及对复杂网络结构的性。在此基础上，提出了采用加边求解原问题各子问题并逐步得出网络列车运行图整体解的分解算法。