单向编组站配流与调机运用综合问题

单向编组站配流与调机运用综合问题研究的是确定出发列车的编组内容,指派并调度解体和编组调机的任务,使得出发列车满足列车编组要求,调机任务没有冲突,且车辆在站总停留时间最小。基于并行机调度和资源分配理论,建立该问题的混合整数线性规划模型。设计有偏随机键遗传算法求解该优化模型,基于平均分配和随机分配规则生成初始种群,并采用参数均匀交叉算子以使子代能有效继承父代的优化特征。最后,以1个实际算例对所提出方法的有效性进行测试,并与现场采用的贪婪算法、直接求解模型的优化求解器CPLEX进行比较。算例结果显示所提算法在计算质量和计算效率上的优越性。     

编组站列车解体方案与编组方案的协调优化研究

编组站列车解体方案与编组方案的协调是阶段计划配流优化的关键,配流方案作为解体方案和编组方案的函数,只有当二者确定后,才能实现列车的配流.分析到达列车的最早可能解体时刻和不同调机作业方式下出发列车的最晚必须开始编组时刻的计算方法.通过定义特征点、时间调整格等概念,可以固定出发列车的解体特征,从而简化编组顺序的调整环节,减少计算量.以先编组出发列车的单个配流方案为主线,采用编组解体双向配流策略,找出合理编组顺序的有效匹配解体方案.根据解体特征和解体序号矩阵,提出解编方案协调优化算法,实例证明该算法可以缩小编组站配流问题的规模,从而快速得出优化配流方案.     

双向编组站列车调度调整的优化模型及算法

研究双向编组站调度优化问题,以解决到达列车接入系统和出发列车编组系统的实时调度调整。在分析双向编组站作业机理和规律的基础上,以列车的编成辆数、编组内容、接续时间、集结地点和作业能力为约束条件,以列车的走行距离、所产生的交换车数为综合优化目标,构造双向编组站列车调度调整的非线性优化模型。根据模型NP-Hard性和变量高度相关性的特点,建立基于网络流技术的遗传算法求解理论。算法的主要思想是在假定0-1变量已经确定的条件下,将整数变量的确定归结为求解网络最小费用流问题。以郑州北编组站为背景,给出算法的实际求解过程。求解算例表明,提出的方法能够有效解决到达列车和出发列车作业地点的实时选择问题。     

技术站配流与调机运用综合问题的拉格朗日松弛算法

技术站调度问题中配流与调机运用是关系密切的两个基础问题。基于单机器调度和资源分配理论,构建单解单编技术站配流与调机运用综合问题的混合整数线性规划模型,同时确定出发列车的编组内容和调机的解编任务,使得出发列车满足列车编组要求,且车辆在站加权总停留时间最小。设计拉格朗日松弛算法松弛掉连接约束,将原问题分解为解体子问题、配流子问题和编组子问题,对偶问题采用传统次梯度优化算法求解。最后,采用既有文献算例对该算法的有效性进行测试,结果表明:与分支定界算法相比,该算法能够实现计算质量和时间的较好折中。     

武汉北编组站CIPS系统的运用和故障分析

CIPS是编组站综合集成自动化控制系统,其子系统包括联锁系统、驼峰自动化、调机自动化等。CIPS系统对与编组站管理相关的所有业务进行全面、整体的信息化管理,其中包括：接、发列车管理;到达、解体、编组、出发等一系列技术作业管理;接收调度所的班计划和阶段计划;接收邻站的到达列车确报,向路局和邻站发送出发列车确报;与邻站的接发列车线路闭塞信息交互等等。     

编组站阶段计划自动编制的数学模型及算法

根据编组站实际作业流程，将阶段计划自动编制问题分解为配流计划、解体／编组计划、到发线运用计划3个自动编制子问题。分别建立数学模型并求解。配流计划模型是在满足列车编组要求的前提下，以中转车组在编组站的总停留时间最少为目标，确定出发列车从站存车以及本阶段到达列车中所获得的车流来源。解体／编组计划模型是在车组配流完成后，以晚点列车总数量最少为臼铄，确定列车的解体／编组次序。到发线运用计划模型是在当前股道的配置条件下，以能够完成接发列车数量最多为目标，合理安排图定列车的接发。通过将3个模型合理地衔接．实现编组站阶段计划的自动编制。采用所提出的3个模型建立的编组站计算机辅助决策支持系统，目前已在乌鲁木齐西站实施应用。     

编组站智能调度系统阶段计划优化模型及算法研究

构造编组站智能调度系统阶段计划的混合0-1线性规划模型。该模型体现出编组站列车解体、配流、编组及到发线运用计划。鉴于模型的NPC属性,将模型分解为相应4个关联的子问题,进而提出了以列车配流为主线,通过构造局部区域优化问题实现解体、编组方案优化的高效启发式算法。     

铁路编组站动态配流分层模型

为了使编组站动态配流充分考虑实际解体和编组作业过程,首先基于约束程序中的累积调度和字典序多目标优化理论,按照配流成功的出发列车优先级总和最大、车辆在站平均中转停留时间最小和资源利用率最高3个目标函数的字典序,建立适应于不同解体方式的动态配流字典序多目标累积调度模型,并设计约束传播与多点结构化搜索相结合的混合算法迭代求解,得到解编顺序和初步配流方案;然后,以出发列车车流来源总数最少为目标函数,建立二次配流整数规划模型,并设计贪婪算法对初步配流方案优化。算例结果表明,采用给出的编组站动态配流分层模型和求解算法,可提高铁路编组站的解编调车作业效率和配流方案兑现率。     

技术站广义动态配流问题的遗传算法

技术站广义动态配流问题是在综合考虑优先排空和优先发送较近编组去向车流的编组要求、欠轴列车停运要求,以及到发列车在时间和车流接续关系的基础上,将静态配流和列车解编方案调整进行协同优化。分别以阶段内出发列车数最多、出发车辆数最多、车辆在站平均中转时间最短为目标,考虑解体、编组调机能力限制,到发列车车流接续,列车编组计划和列车运行图的影响约束,建立该问题的优化模型。针对问题机理,设计求解这一问题的遗传算法:运用启发式规则生成初始群体;运用倒数算子计算适应度函数,对各目标进行无量纲化和同向化处理;采用轮赌盘选择算子、基于顺序的杂交算子、逆转变异算子和精英保护策略。通过对算例的实验分析,表明该算法的实用性和计算的高效性。     

基于解体顺序的编组站到解作业计划自动化编制研究

以阶段内正点出发列车数最多为目标,构建考虑列车解体顺序和配流问题的广义动态配流问题模型;设计按照先到先服务的原则和贪婪思想为每一列车分配车流的启发式算法,并确定到解列车的解体顺序。在解体顺序的基础上,运用已编制好的编组站到解作业计划自动化编制系统确定到解列车到发线和调机运用。研究结果表明:构建的模型和编制的系统较好地实现编组站到解作业计划的自动编制,能为编组站实际工作中作业安排提供决策支持。     

铁路车站取送车系统优化理论与方法研究

取送车系统是车站作业系统的子系统,其效率的高低直接关系到出发列车正点率、车辆周转时间等运输生产指标。基于系统优化理论与方法、组合数学、集合论以及生产实践经验,分析取送车系统的要素、结构、环境和特征,研究取送车问题的建模方法、模型解的构造方法、寻优算法和提高问题寻优效率的启发式方法,并通过算例对研究成果的适用性进行验证。主要研究内容和结论如下。     

编组站车辆调度问题研究

将编组站的调度计划管理当作一个车辆调度问题来研究,通过对编组站线路和调机资源和车辆等讨论,建立了一个完整的数学模型,并在此基础上,提出基于多Agent系统的一种仿真解法。该解法已经在成都北车站正式使用。该解法能够比较好的表达业务规则,具有良好的弹性和扩展性,在实际使用中取得良好的效果。     

基于LeNet-5的编组站站内机车车号识别系统的研究

编组站内机车车号的识别问题一直制约着本务机车综合管控技术的发展。为了解决这一问题,针对机车车次,机车类型自动识别问题进行研究。改进了基于卷积神经网络LeNet-5的识别算法,并收集了大量机车车次图像素材,通过图像预处理后,使用训练集进行模型训练,形成适用于机车车次识别的网络模型,通过使用python语言与.NET平台实现了机车车次识别系统的设计。实验表明,该方法对机车车号的识别达到了较高的识别水平。目前,车号识别系统已在中国铁路武汉局集团有限公司襄阳北站试验,高清图像素材从车站高清货检系统处获取,识别效果良好,为实现智慧型编组站提供了有力的技术支撑。     

贵阳南编组站机务设备布局研究

研究目的:贵阳南编组站扩建工程是全路最复杂的编组站扩建项目之一,机务设备在编组站内的布局直接影响编组站总图布置、机车走行路径和距离,对编组站快速有效组织运输起很重要作用.本文通过对贵阳南编组站车流组织、机车作业流程和既有机务设备的研究,目的是找出编组站扩建工程中机务设备布局和工程实施的合理方案.研究结论:检修利用既有机务段,运用采用分设方案,即新建贵阳南派驻机车折返段、改建既有贵阳机务段.该方案充分利用了既有机务设备,机车作业流程顺畅、走行距离短、节省运营费、施工过渡工程实施性好、并预留了远期发展条件.     

卫星预定位算法在 编组站调机自动化系统中的研究

对轨道交通目前定位方法及卫星定位优势进行论述,分析编组站调机预定位需求,研究一种适用于编组站调机自动化系统的卫星预定位算法.通过卫星初始化定位和定位区段验证,提高编组站调机预定位效率和定位准确性.     

基于博弈思想的编组站阶段计划自动调整系统研究

针对编组站阶段计划需要频繁人工调整的问题，借鉴博弈思想，对站内调机和分配车流进行协同优化，建立编组站调机运用与配流协同优化模型。在南昌铁路局向塘西编组站的编组站综合自动化（SAM）系统运用的基础上，设计了一种编组站阶段计划自动编制、调整的系统方案，并用软件仿真实现。仿真结果表明:系统能够对需要人工调整的阶段计划进行自动优化调整，验证了系统的正确性和有效性。     

编组站调度计划随机机会约束规划模型及算法研究

运用随机规划方法,研究列车解编时间随机变动情况下编组站阶段计划的优化编制问题,建立了以压缩车辆中时和减少出发列车晚点时间为目标的随机机会约束规划模型。将模型中的随机机会约束转化为相应等价形式,从而将随机规划模型转化为确定性模型,并提出了一种改进遗传算法对之进行求解。该算法基于列车解编顺序对染色体进行编码,并针对问题的特殊性设计了相应的交叉和变异操作。算例表明,设计的改进遗传算法能够在较短时间内收敛至最优解,编组站阶段计划的随机机会约束规划模型能取得可靠性更高的调度计划,为改进编组站的决策质量提供了一条解决的途径与方法。     

编组站机列衔接问题及对策研究

为了缓解当前编组站内日益紧张的机列衔接问题，减少机车与车辆在站停留时间，在阐述编组站机列衔接问题现状的基础上，对衔接不紧密的原因进行分析，并提出利用编制机车运用阶段计划来解决这一问题。通过构建机务车务信息共享机制实现信息透明，对机车运用规则进行分析并搭建机车运用阶段计划编制模型，使用算例对模型进行验证。研究结果表明，该方案可在一定程度上缓解机列衔接难题。     

利用可控减速顶实现驼峰三部位减速器超速防护的探讨

本文分析了编组站驼峰自动控制系统中,三部位减速器超速这一典型但又比较棘手的技术难题,提出了基于编组站驼峰自动控制系统,在三部位减速器出口后利用可控减速顶对钩车超速进行自动防护的解决方案,并阐述了该方案的合理性及可行性。     

编组站解体能力影响因素的仿真技术研究

编组站到解系统仿真属于离散事件系统仿真,是对所有有关实体状态变化过程的模拟。实体包括编组站固定设备实体、技术作业实体和临时实体。根据实体状态在编组站到解系统各项作业过程中的变化情况,实体又可以分为二元状态实体、矢量状态实体和多元状态实体等3类。可以将同类实体的状态及其他相关属性构建为行矩阵,不同类别实体之间的作业关系构建为二维矩阵,使整个编组站到解系统仿真过程用数个矩阵的循环运算表示。仿真结果表明,到达场股道数量对驼峰解体能力的发挥存在1个阈值,当低于阈值时,充分利用驼峰解体能力和提高编组站整体解体能力的主要决定因素是股道数量;到达场股道、列检组和驼峰调机的数量变化对解体能力的影响是非线性的,存在1个相对较为合理的取值范围,可以通过综合各种因素仿真确定。