铁路车流推算及监测系统的设计与研究

目前铁路车流推算及监测手段自动化、智能化程度相对滞后,货物运到期限保障率较低,难以适应日益激烈的货运市场环境。为提升货运作业和车流状态的准确把握与推算能力,提高日班计划、阶段计划一体化编制水平,在阐述铁路车流推算及监测系统目标的基础上,从表示层、业务逻辑层、数据层3个方面进行总体架构设计,分析铁路车流推算及监测系统功能,即:车流推算、车流监测、流程管控、车流预警分析识别、数据统计分析等,以提升运输生产精准化和调度精细化水平,实现铁路车流推算及监测手段自动化、智能化管理。     

区域性路网车流径路的选择

以车流径路选择理论为基础,分析现有车流的径路及路网车流平行径路的选择,利用车流径路优化数学模型,通过合理的车流径路选择和编组站的合理分工,使得运输费用最小,运能最大,并提出了快捷性、均衡度、最大化等因素对平行车流径路选择的影响.     

铁路枢纽折角车流数值变化的动态模拟

以解编车流作业规则和系统资源限制为约束,构造不同目标函数下铁路枢纽编组站作业分工数学模型,给出折角车流理论最大值和最小值及相应编组站作业分工方式及车流条件。基于折角车流变化的复杂性和多样性,将外部车流环境视为一个动态的随机输入,以特定铁路枢纽为背景用计算机模拟技术和遗传算法计算不同条件下折角车流数值解。通过对模拟数据趋势变化比较分析,提出铁路枢纽运输组织不应过分追求折角车流最小等结论。     

铁路局运输调度车流推算及调整系统

车流调整是调度指挥工作的一个重要手段，而车流推算是车流调整的基础。过去一直沿用的手工推算车流的传统作业方式，已经不能适应铁路运输组织的需要。北京铁路局研发的“铁路局运输调度车流推算及调整系统”，为车流调整提供及时准确的车流推算数据，使运输组织更加科学，运输设备能力得到最大利用。     

考虑车流组织模式的铁路车流径路优化模型研究

根据OD车流的流量及其对运输服务需求的特点,考虑我国铁路车流组织模式对车流径路规划的影响,基于不同组织模式下车流的运行径路,将铁路OD车流划归为如下3大类:装车地始发直达车流、时效要求较低的零散车流、运输服务要求较高的快运车流。针对前两种车流,以车流总的走行车公里最小为目标,以径路唯一性、树形径路及线路能力为约束,建立线性0-1规划模型。以沈阳铁路局简化路网为例,运用LINGO软件求解模型。计算结果表明,在新的车流组织模式下,部分车流的走行径路可以进一步优化。此外,发现部分车流不能走最短路径是树形径路约束导致。本文车流径路分配结果更适应新型货运市场的需要。     

编组站堵塞情况下网络车流调整疏解方案分析

车流调整是铁路调度工作的一项重要内容,当车流结构发生较大变化时,将造成有些线路或车站的能力紧张甚至形成堵塞。通过对编组站堵塞原因及现有车流的调整分析,借鉴堵塞流理论提出的网络车流最小控制思路和方法,为铁路网络车流调整问题提供新的思路、方法以及理论、技术支撑,实现车流调整的精细、动态、集约化。     

铁路车流径路优化分布式算法

针对铁路车流径路优化的计算量随着路网中节点数和车流数的增加呈指数型增长的问题,引入分布式计算方法进行求解。对于任意一个固定顺序的车流排列,基于线路能力约束条件,构造车流径路优化模型。定义对该车流排列评价的函数,将车流径路优化问题分解成车流排列的评价计算问题和车流排列优化问题。设计分布式计算网络结构及网络程序流程。采用改进的禁忌搜索法,在服务器端完成车流排列空间的优化搜索,在不同的客户机端进行车流排列的评价计算,利用计算机网络将二者有机地结合起来,形成分布式算法。将车流排列优化问题归纳为旅行商问题,分析模型算法的复杂性。对算例进行计算表明：对构造的车流径路优化模型采用分布式算法进行求解可以节省大量时间,但存在对计算机网络配置要求高的问题。     

车流监测及全程调流系统的研究和思考

分析车流检测统计工作现状及问题，并对车流监测及全程调流系统研究的必要性和可行性进行分析，提出车流监测及全程调流实现目标。从系统布置全路性质的监测站点、运输径路字典统一规范管理、监测的数据及违流信息审核、执行统一规范的车流全程调整作业流程、转入货运精密统计系统进行工作量计算和分析等方面，设计车流监测及全程调整方案，提出下一步工作建议和设想。     

基于多商品流模型的铁路网车流分配和径路优化模型

针对既有点-弧模型和弧-路模型的局限性做2点改进.第1点是定义1个0-1决策变最,使优化结果体现车流的径路;第2点是区分大股车流和小股车流,使优化结果符合实际车流组织的特点.基于多商品流模型,结合铁路运输组织的车流不拆散原则,对大股车流、线路能力和车站能力进行约束,构建铁路网车流分配和径路优化改进模制,采用Lingo 8.0软件求解.以简化的东北地区局部路网为例,采用模拟OD车流,按照本文构建的模型进行铁路网车流分配及径路优化.结果表明:采用该模型能够得出较理想的车流分配和径路方案,验证了模型的合理性与有效性.     

重空车流径路及多车种空车调配协同优化模型

依据现有铁路网结构、车流组织特点和车流运行特征,构建基于树型结构的重空车流径路及多车种空车调配协同优化模型.模型以重空车流的总运行费用最小为目标函数,以重车流量平衡、技术站车流不可拆分、区段通过能力限制以及支点空车需求量和供给量平衡为约束条件.以我国东北铁路网为例,对所构建模型的合理性、可行性进行模拟优化试验.结果显示:采用本模型,可以获得重空车流径路方案、空车调配方案,优化了径路上各区段负荷分布;得到的重宅车流径路及多车种空车调配结果符合铁路车流组织的特点,有利于区间通过能力的充分利用和车辆周转时间的压缩.