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.     

考虑动车组接续的列车运行图智能调整方法

为提高列车晚点情况下高速铁路调度指挥系统应急处置的效率,实现列车运行图智能调整,本文结合具有大量始发终到作业车站所在的调度区段动车组接续的特点,建立考虑动车组接续的高速铁路列车运行图智能调整模型,采用基于改进的和声搜索算法对所建立的模型进行求解。以京津城际延伸线(天津站至于家堡站)实际应用情况构造仿真实例,对4种模拟运行干扰场景下的列车运行图实时调整方案进行求解。仿真结果表明考虑动车组接续的高速铁路列车运行图智能调整模型及所采用的求解算法,能够减小晚点时间并抑制晚点传播,具有可行性和有效性。     

基于换乘接续优化的高铁周期性列车运行图编制研究

良好的列车接续关系是提高周期性列车运行图换乘服务质量的重要保障。建立基于换乘接续优化的高铁周期性列车运行图多目标混合整数规划模型,在CPF模型和研究成果~([13])的基础上做出优化改进,从换乘频率、动态接续、换乘时间3个方面提高换乘服务质量。模型引入客流OD换乘服务频率约束和最小化换乘服务频率欠缺值的优化目标,使模型不仅考虑了部分OD因无列车直达而产生的旅客换乘需求,同时兼顾为列车直达服务频率不足的客流OD增加快速换乘服务。接续列车、接续车站和接续时间均在列车运行图优化过程中动态确定,使接续关系的选择更加灵活。引入接续选取和接续时间耦合约束以及接续时间最短的目标函数,在规划列车接续关系的基础上,进一步优化了接续时间。以京沪高速铁路及部分衔接线路周期性列车运行图编制为例,验证模型的有效性。     

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.     

基于运行线可调的动车组周转计划优化研究

针对高速铁路动车组周转计划的优化问题,在列车运行图可作微调的前提下,用时间窗描述运行线的可行平移范围,构建接续网络,刻画运行线间的接续关系,考虑接续弧互斥约束和动车组交路平移累加约束,以可行动车组交路为决策变量建立求解问题的优化模型,并设计基于改进广义标号法的分枝定价算法求解。实例验证表明,通过对运行图进行微调,可以在一定程度上减少需要的动车组数量,从而达到动车组运用优化与运行图优化编制的相互协调。     

城市轨道交通列车运行图鲁棒性优化模型

针对高密度行车因受运输干扰而导致城市轨道交通列车晚点的问题,按照在计划层的列车运行时段内调整列车缓冲时间以优化列车运行图鲁棒性的思路,考虑列车载客能力约束,基于历史客流数据和通过候车乘客与列车的交互关系确定列车的实际停站时间,然后基于列车运行图扰动时间的递推关系,建立以列车运行图扰动时间之和最小为目标的列车运行图鲁棒性优化模型;运用改进的遗传算法对属于非线性混合整数规划模型的该优化模型进行求解;另外还对只要求大型枢纽站等重要车站准点发车的实际运输需求,用时间控制点法对该优化模型进行扩展。以北京市城市轨道交通房山线为例验证了该优化模型和改进遗传算法的有效性。     

高速铁路网周期性列车运行图接续约束生成模型

列车接续约束是周期性列车运行图编制模型重要且最具特色的约束之一,其目标是提高周期性列车运行图服务换乘客流的质量。如何合理设计列车接续关系成为周期性列车运行图在我国高速铁路网大规模应用中亟待解决的问题之一。本文基于周期性列车开行方案研究列车接续约束生成流程及关键技术,提出列车接续存在耦合性,该性质导致列车接续冲突;研究列车接续冲突判断标准,提出消解列车接续冲突的破圈法;在找出备选列车接续冲突关系基础上建立列车接续约束生成模型;以我国高速铁路的周期性列车开行方案为例验证了模型的有效性。     

基于改进粒子群优化算法的鲁棒性列车运行图编制方法

以列车优先级、追踪运行间隔时间和连发间隔时间限制为约束条件,以旅客列车的走行公里总数、平均旅行速度、对标准计划的延迟总时间和延迟时间方差,以及货物列车的日车公里总数和日产最6个指标无量纲转化后的合计值最大为综合目标函数,建立列车运行图编制优化模型.为增加列车运行图的鲁棒性,引入虚拟车和缓冲时间槽2个参数,采用改进的粒子群优化算法给出鲁棒性列车运行图编制方法.以5个车站、5列旅客列车和7列货物列车构造模拟环境,采用该方法进行列车运行图编制模拟.结果表明:该方法可铺画出更优的列车运行图,计算效率高;在行车计划受到扰动后,虚拟车和缓冲时间槽释放资源,运行图可以较快地恢复到可接受范围,容错鲁棒性好.     

基于灵活接续的周期性列车运行图加线模型

周期性列车运行图的编制技术在国内外已有较多研究,在周期图的基础上,如何合理加入非周期列车运行线成为"周期+非周期模式"列车运行图在我国铁路网大规模应用中亟待解决的问题之一。此外,"周期+非周期模式"下列车接续关系更为复杂,而我国高速铁路发展迅速,列车运行图随线路的开通不断调整,短时间内难以形成符合市场运营需要的接续关系。针对上述问题,基于周期图的加线模型,考虑周期结构和灵活接续等约束,构建基于灵活接续的周期性列车运行图加线的混合整数规划模型,以实现列车接续方案设计与"周期+非周期"运行图编制的综合优化,并通过算例分析,验证了模型的有效性,提高了"周期+非周期模式"列车运行图的可实施性。     

基于定序优化的高速铁路网络列车运行图优化

考虑车站各衔接方向的列车作业时间间隔约束关系,以列车旅行时间最少为目标,建立高速铁路网络列车运行图的优化模型。通过扩展网络松弛运行图的有向图表示形式,建立网络松弛运行图的定序优化线性规划模型。在构建冲突及其化解方案选择策略的基础上,通过组合平移列车作业、交换列车作业顺序、变更列车停站以等冲突化解策略,设计基于定序优化的高速铁路网络列车运行图铺划方法。算例分析验证相关模型与算法的有效性。     

铁路直通货物列车技术站接续方案优化研究

在研究铁路货物列车技术站接续特点的基础上,对直通货物列车接续方案选择方法进行了相关扩展并建立了相应的优化模型,通过分析得出各模型均可以采用最小费用流算法进行求解。设计算例的结果表明,各种扩展方法对于优化技术站直通货物列车的接续是有效的。     

基于再生能量利用的城市轨道交通节能时刻表的研究

再生能量在城市轨道交通系统中同一供电区间内相邻列车之间的可传递性已经在实践中被证实,为了提高再生能量利用率,针对城市轨道交通列车“行车密度高、站间距离短、日周期性强”的特点,本文提出了一种时刻表的优化方法.首先,分析再生能量在相邻列车间的传递过程,构建时刻表优化模型,通过调整列车在车站的停站时间使得制动列车产生的再生能量能够更多的供给牵引列车使用,从而提高再生能量的利用率.其次,设计遗传算法求解时刻表优化模型,得到优化的时刻表.最后,基于北京地铁亦庄线的线路数据做算例分析,结果表明该方法使得再生能量的利用量提高了48％.     

两条高铁并站的车站图形及适应性分析

随着我国高铁网的规划建设,两条高铁并站的情况越来越多,研究两条高铁并站图形及适应性对设计具有重要指导作用。高铁车站作业包括客车到发、越行、通过作业,以及立折列车作业、跨线列车作业等,从分析车站作业入手,跨线列车是影响车站布置的重要因素,车站应按照线路别和方向别布置进行研究。跨线列车处理方式的不同会导致车站图形和车站能力不同,线路别系列能够让两条干线技术标准均较高,两条干线能力得到最大限度发挥,调度指挥简单,适用于两干线均开行立折列车,建设时序不同步等情况;方向别系列是用道岔渡线代替跨线列车联络线工程,主要是为了节省联络线的工程投资,但外包正线会受到限制。各种图形有自身特点和适应性,应慎重选取。     

列车结构变动对车站通过能力影响的研究

在车站技术设备及作业组织方法不改变的条件下,列车结构变动是影响车站通过能力的主要因素,对车站到发线通过能力影响的程度主要取决于各种列车占用到发线的时间差。当时间差较大,客货列车占线时间比较小,则增开旅客列车对货物列车的影响较小。在固定作业时间不变的条件下,无调列车比提高对技术站通过能力产生正面影响。通过分析增加旅客列车和提高无调列车比对车站通过能力的影响因子,推导出车站通过能力变化情况的计算公式。以内江车站通过能力为例计算表明,如果车站固定作业时间保持不变,无调列车比由11%提高到30%,则到发线能力较原来提高8.2%,增效显著。     

并场车站场间渡线道岔信号控制方案探讨

并列车场场间渡线实现了跨场跨线列车运行,但其站场布置对信号控制系统要求较高。对设置场联轨道区段和调车信号机、双动道岔双控信号等场间渡线道岔控制方案进行研究分析,并进一步提出渡线道岔分场控制及经衔接道岔定反位进路敌对照查防护的平行隔开解决方案,既满足了跨线列车运行要求,又保证了运营安全。     

新乡铁路地区存在问题及解决措施的建议

新乡铁路地区位于京广、新月、新荷铁路的交汇处,由于历史原因,枢纽内作业交叉干扰较大。根据新乡铁路地区的现状、各车站车场作业分工、承担作业种类及作业量,分析目前该地区内在运营中存在的若干问题并提出了新建新月—新石联络线及新石—京广联络线建议方案,方案实施后可有效缓解地区能力紧张状况、缩短侯日通道直通车流走行距离,并一定程度提高京广线客车运输质量。     

利用正线夜间停放客车提高运营效率的可行性

如果一条线路只有一座车辆段,并设在靠近线路的端部时,必须使线路两端终点站的运营服务时间基本接近。非运营时间客车全部停放在车辆段的传统做法,使运营时间利用率低、运营与夜间维修和施工时间的矛盾日渐突出。通过对利用正线非运营时间停放过夜客车来提高运营效率的可行性研究,结合广州地铁1、2号线的现状分析,提出解决方案,可减少列车空走和司机劳动强度,提高服务水平,有效地提高正线运营效率。     

基于滚动优化的地铁列车节能运行协同控制方法

针对地铁列车节能运行问题,提出基于滚动优化的列车协同控制方法,将系统整体最优问题分解为基于时间推进的局部优化问题。考虑列车每次停站时同一供电分区内其它列车的操纵方案,实时计算下一站间运行净能耗最小的操纵方案。在计算操纵方案时,对传统的列车4阶段操纵策略进行改进,允许列车在运行途中进行2次牵引,减小列车牵引能耗并提高再生能的利用率。结果表明:相比列车基于传统4阶段的个体最优控制策略,采用本文提出的列车协同控制方法在不同发车间隔下均可提高再生能利用率并节约列车运行净能耗,平均节能率达8.37%。     

晚点情况下地铁列车间隔的实时调整方法

针对地铁列车站停时间意外延长所导致的出站晚点情况,讨论晚点列车对于后继列车在“列车间隔”与“运行能耗”两方面产生的不利影响,提出晚点情况下配备移动闭塞信号系统的地铁列车间隔的实时调整方法。