考虑作业环节完整性的企业车站进路选择优化

传统企业车站进路选择优化问题,即当多项作业出现在同一时空,以行车作业优先,调车作业在冲突节点前停车等待至行车作业驶离冲突节点再继续作业。现实生产过程中易造成调车作业长时间停滞等待,导致调车作业无法准时到达目标地点,破坏了调车作业环节的完整性,损害了企业车站的利益。基于企业车站行车作业与调车作业并存且调车作业数量要远大于行车作业的特点,同时考虑调车作业环节完整性,将调车作业设定一个能充分完成作业的时间标准值,并动态实时更新作业过程中节点占用时间,以判断进路冲突并进行疏解,建立以调车作业时间成本、行车作业时间成本最小的多目标进路选择优化模型。为加快遗传算法的搜索效率,结合K短路算法特点改进了遗传算法,并且以进路为基本单元针对性地设计了个体编码方案、交叉变异策略,求解该模型。最后,以具有代表性的某企业车站为例进行了验证。研究结果表明：考虑作业环节完整性的进路选择优化模型得到的进路选择方案能够有效地避免作业冲突,并且能够依据作业的优先级为车站作业选择合理的进路,快速有效地得出满意的作业方案,满足车站工作的需求。与传统进路选择方案相比,总的作业时间降低了23.26%。研究成果对该企业车站进路选择...     

基于时间连续性的企业枢纽车站进路选择优化

企业铁路车站的线路结构及作业方式较普速铁路车站更为复杂,其货运调车作业的进路选择较客运行车作业有明显不同。根据企业铁路枢纽站行车作业与调车作业并存以及调车作业繁多的场站特性,考虑调车作业的进路选择具有时间连续性即前项作业的完成情况直接影响后续作业的进行,建立进路冲突延误时间最小及走行时间最少的多目标进路选择及时间安排模型,并设计遗传算法求解。以某一具有代表性的大型企业铁路枢纽车站为例,结果表明:优化后的进路方案可避免部分进路冲突延误,最大程度上保持调车作业的时间连续性,对于进路冲突亦可进行时间调整疏解,较未考虑调车作业时间连续性的方案优化幅度达到21.6%。     

客运专线车站股道分配方案的均衡性研究

通过对客运专线车站作业流程和作业特点的分析，提出了建立实现股道分配线路空闲与繁忙期均衡的多目标线性规划模型，并以某一典型客运专线车站为实例，比较了不同的分配方案，对提出的均衡性评价模型进行验证。该模型的建立可求解列车分配无冲突的进路和站台问题，从而提高车站股道利用率以及车站服务水平。     

基于Petri网模型的高铁6‰下坡道延续进路防护方法

针对大于6‰下坡道高铁车站的延续进路防护问题，以成兰线某车站为例，研究基于Petri网模型的防护方法。以车站平面布置图为依据，建立相应的延续进路防护资源分配约束模型，包含6‰下坡道防护模型和延续进路防护故障诊断模型。通过6‰下坡道防护模型对延续进路涉及到的轨道区段占用权进行分配，实现延续进路的安全性防护；延续进路防护故障诊断模型采用形式化验证方法，通过被标记的故障库所对不可行的延续进路排列报错，实现延续进路运行计划的安全性验证。利用Petri网的可达性、有界性、安全性，对车站延续进路可能产生的列车碰撞和冲突进行仿真验证，验证结果可为列车运行计划的排列提供参考。     

编组站作业计划自动执行功能研究

实现编组站作业计划的自动执行能力,核心在于实现编组站内各作业所需进路的自动优化选择,为每一项作业合理的安排走行进路及进路排序时机。本文以某编组站为背景,通过绝缘节和道岔节点,构建了车站网络的抽象描述方法。以作业准点率最大,作业总延误时间最小及进路总路径长度最短为优化目标,以进路冲突、作业时间冲突、满足作业计划要求等为约束条件建立了编组站进路选择的多目标优化模型。利用进路选择的0-1特性,提出了适合求解进路选择模型的遗传算法。实际案例证明:该模型可以较好地实现优化目标,有效调整进路在时间和空间上的相互干扰,实现了作业计划的自动执行功能。     

高速铁路车站列车进路分配方案的优化与调整

考虑高速铁路车站咽喉区和到发线的相互制约关系,以及车站接发各种类型列车的作业过程与列车进路的关系,结合道岔分组的方法,建立咽喉区和到发线一体化运用的列车进路分配方案优化模型。在此基础上,考虑列车晚点的情况,以车站作业过程占用车站设备的不均衡性最小和列车进站延误时间最短为目标,建立后续列车进路分配方案的动态调整模型。2个模型均采用运筹学软件LINGO中内置的分支定界算法求解。通过算例验证模型的合理性和求解方法的可行性。结果表明:当列车按照图定时刻正点运行时,采用优化模型得到的列车进路分配方案可以保证列车按照图定时刻进出站;当某列车晚点时,该列车的进路可能与后续列车的进路有交叉干扰,此时则应采用动态调整模型对后续列车的进路分配方案进行调整,在后续列车允许有延误时间的约束下,生成新的后续列车进路分配方案,有效保证列车进路的畅通,并使车站设备运用的均衡性更优。     

大型客运站股道分配问题的模型与算法

铁路大型客运站的股道分配问题是指在列车运行图与车站平面图的时空约束条件下,为列车分配无冲突的进路和站台。本文提出一种基于约束规划的方法讨论这个问题。首先将约束条件分为硬约束和软约束,它们分别反映车站作业安全要求以及对股道和进路的选择偏好;然后将求解过程分为约束识别、值排序以及Back-tracking搜索3个步骤。对某大型客运站的案例分析表明,该方法可以求解大型客运站的股道分配问题。这一方法为检验列车运行图的可行性以及制订车站作业计划提供技术支持。     

铁路车站进路选择优化模型及求解算法的研究

铁路车站进路选择是车站运输组织的基础,合理地安排车站内各项作业的运行进路及其排列时机有利于提高运输生产效率,节约生产成本。本文以一般技术站为背景,从数学规划的角度研究车站进路的自动选择方法。通过定义衔接点和承载点,建立了车站网络的描述方法。以作业晚点时间最短以及各进路的总走行时间最短为目标,以避免车站作业的时空交叉、满足作业计划要求为约束构建了车站进路选择的数学规划模型。利用进路选择和进路排列时间的映射关系,把进路选择模型转化成一个等价的0-1整数规划模型。针对模型的非线性特点,以模拟退火算法为基础,提出了适合求解进路选择模型的复合优化算法。通过算例验证了模型的正确性以及求解算法的有效性。     

CTC系统残留光带监控方案研究

信号调度集中系统是依靠动、静态数据监控站场轨道区段状态，完成阶段计划兑现工作的，是铁路运输组织的指挥中枢。在信号设备和轨道电路故障、人为操作错误及施工维修等场景下，调度集中系统显示终端会偶发残留锁闭白光带和占用红光带，造成计划自动触发操作中联锁条件检查失败，增加人工劳动强度的同时，还影响行车效率和安全。为此，利用系统中车站自律机的动态进路指令和排路命令，以及静态联锁进路和进路对象的关联关系，构建站场轨道区段状态与计划触发和排路操作的完整业务链路，依靠轨道区段的状态预置和对象状态迁移监控技术，实现残留光带持续安全可靠监控功能。仿真试验表明：该方案在调度集中系统正常工作状态下，满足设计需求，提升了阶段计划兑现效率，保障运营安全。     

基于区域计算机联锁的CTC系统研究

区域计算机联锁实现了车站联锁、区间闭塞和调度指挥一体化控制,在我国铁路有广阔的应用前景,本文对基于区域计算机联锁的调度集中(CTC)系统进行研究,有实际意义。本文给出一种基于区域计算机联锁的CTC车站系统的结构和方案。系统采用智能化分散自律设计原则,依据列车运行调整计划来自动控制区域范围内车站的列车进路,同时,在列车运行调整计划的基础上,解决了区域范围内车站的列车作业与调车作业在时间与空间上的冲突,实现了列车和调车作业的统一控制。以大秦线的王岭线路所、秦皇岛北站为例,讨论了区域控制后运输组织的变化,详细分析CTC功能的改变,并研究了CTC车站自律机、车务终端、电务终端的相应处理。该方案结构简单、可节省投资;系统运行稳定,可提高运输指挥效率。     

铁路技术站进路调度问题优化研究

进路调度是铁路技术站阶段计划编制的关键问题之一,在于同时指派并调度到发车场中各技术作业的进路及其开始时刻。引入工作和活动描述调度对象,并定义进路模式,同时囊括进路和时刻选项,将包含进路指派和时刻调度决策的进路调度问题转换为只需指派进路模式给活动的约束指派问题。构建最小化总加权偏移和走行时间,且满足唯一性、时空一致性和资源占用约束的0-1线性规划模型,提出极大关联技术建模复杂的时间一致性和轨道区段占用约束。通过调整调度对象和进路模式的生成规则,拓展标准模型描述更多的运营和安全要求,并设计迭代算法通过求解一系列辅助模型应对标准模型的不可行问题。以某编组站到达场为例,验证所提出方法的可行性和有效性。     

高速铁路大站作业计划鲁棒性链式优化研究

提出运用作业链来描述高速铁路车站中列车作业全过程,重点研究高速铁路车站技术作业计划鲁棒性优化问题。基于给定车站列车到发时刻表,在不改变列车到发时序的前提下,通过优化所有列车作业链的空间资源序列,同时考虑有调车作业列车的调车时机,从而一体化地优化列车作业与调车作业,降低列车间的相互影响,提高作业计划鲁棒性。具体方法是以列车间总冲突系数最小为优化目标,建立基于列车时-空资源占用函数的模型。设计改进的GRASP算法求解模型,优化随机特性参数α的设置,并增加路径重连过程。开发高速铁路列车运行计划网络协同辅助决策支持系统中的车站作业子系统,并以北京南站高速场的实际数据做实例分析,验证模型与算法的可行性,实验结果表明,改进算法可提高求解适应性和效率,提升车站技术作业计划的鲁棒性。     

铁路车站到发线优化分配研究

金华东站作为金华车务段辖内唯一的一等区段站，现阶段车站到发线利用率高达83.3%，过高的作业量将显著影响车站通过能力和接发效率。到发线股道优化分配是提升铁路区段站通过能力和提高列车接发效率的重要途径。利用标准差的方法，构建优化到发线分配的非线性整数规划模型，设计改进遗传算法求解。采用定向变异策略代替传统的概率变异，以解决传统概率变异操作可能造成可行方案被剔除和收敛慢等问题。结合金华东站某一时段的接发列车计划进行股道调整分配，以验证模型和算法的合理性和有效性。求解结果表明，股道占用时间标准差的最优结果值分别为15.40和14.13，优化后的股道占用情况与原始计划相比更均衡；同时，结果也表明采用定向变异策略求解具有收敛速度快的优势。研究成果可为铁路车站股道优化分配问题提供决策支持。     

高速铁路动卧开行日列车运行图与维修天窗协调优化

高速铁路夜间开行的动卧列车会与综合维修天窗在时间和空间上产生冲突。协调行车和天窗对线路通过能力的占用,能够优化铁路运力资源配置,提升列车服务质量和天窗作业效率。对动卧列车等线开行模式与分段矩形天窗的配合进行研究。考虑到车站夜间例行安排的维修施工,将天窗单元分类为“车站天窗”与“区间天窗”,二者组合构成维修调度命令中的天窗分段。采用整数规划方法构建动卧开行日列车运行图和维修天窗协调优化模型,最小化相邻天窗错位时间和列车总旅行时间,以减少天窗分段数量,更利于调度命令传达,作业灵活且安全地实施,同时保证动卧列车开行质量。运用图着色问题推论添加车站到发线能力约束以满足列车可用到发线数量的限制。代入京广高铁动卧列车案例,使用Gurobi实现求解。综合优化的运行图上,车站天窗和区间天窗构成11个天窗分段,比实际少13个,各维修工区管辖区段内的天窗计划更加简化;7对动卧列车的车站到发、区间运行均不与车站天窗、区间天窗冲突;列车的总旅行时间减少了173 min,列车停站次数由82次减少到66次。多组案例讨论了车站天窗、天窗错位、到发线数量等因素对列车等线位置和时间的影响。研究结果为进一步优化高铁动卧列...     

信号系统提升车站折返能力的研究

影响城市轨道交通通过能力的关键因素是折返站的折返间隔,提高车站折返间隔可采用合理配置车站配线、优化信号系统控制、优化车辆性能、压缩停站时间等措施。文章从分析典型站折返的作业项目和作业时间入手,提出影响折返间隔的因素和优化措施;并重点从优化信号系统控制的角度,根据联锁进路控制原理、列车控制原理,提出通过联锁设计、ATP设计、ATO设计以及设备选型来提高折返站折返能力的方法。     

调度集中系统调车进路办理改进方案

为了使调度集中系统（CTC）更好地适用于普速铁路，克服目前调车进路需要人工按钮办理的缺点，提出改进方案：新增CTC系统与车站管理信息系统的接口，以获取车站调车作业计划；结合车站机车摘挂作业流程，快速编制机车摘挂计划，并实现调车进路触发；减少车站调车进路误办概率，实现调车进路办理条件检查和安全卡控；CTC站场图界面增加调机（本务机）号显示及自动实时跟踪等功能，提升CTC系统在普速铁路运用的适用性。     

基于区域联锁的CTC分机方案研究与建模

提出一种基于区域计算机联锁的调度集中(CTC)分机结构和方案。研究了中心站设置CTC分机和区域联锁的前提下,根据列车运行调整计划自动控制不同区域的联锁进路;将区间中继站或无道岔车站的进路控制纳入中心站,实现中心站对相邻区域进路控制范围扩展;为提高区间列车进路安全控制水平,将区域内区间信号控制纳入到联锁控制范围。最后采用UML建立了区域联锁CTC分机的用例图和序列图的模型。     

客专列控中心与既有线列控中心的比较

既有线CTCS-2级提速区段中,车站列控中心设置在信号机械室,与车站计算机联锁系统、CTC（TDCS）系统接口,根据调度命令、进路状态、线路参数产生进路及临时限速等相关控车信息,通过有源应答器传送给列车,确保列车运行安全。     

调车作业分散自律控制系统的研究

通过分析我国铁路车站调车作业流程,提出调车作业分散自律控制系统模型,指出其实质就是将车站值班员的经验、知识和各种规章制度进行计算机形式化描述.通过空间冲突法和时间冲突法对列调车作业相互干扰问题进行智能疏解,得到列车进路指令序列和调车进路指令序列.根据实际列车运行位置、调车作业申请和当前时刻,自动匹配进路指令序列,生成列车进路命令序列和调车进路命令序列,自动下达车站联锁系统执行.采用多智能体技术和面向服务技术构建车站分散自律控制逻辑单元,实现调车作业以车站为自治域的分散自律控制.     

重载铁路调度集中系统的研究

分散自律调度集中系统是将列车运行调整计划下传到各个车站自律机中自主自动执行;在列车运行调整计划的基础上,解决列车作业与调车作业在时间与空间上的冲突,实现列车和调车作业的统一控制.在重裁铁路上实施调度集中要解决重载运输干线上高密度列车运行条件下列车进路的自动排列.并对调车作业和列车作业进行冲突检测和调整.给出了重载铁路分散自律调度集中系统的整体结构,详细研究了针对重载运输组织的系统功能和特点.对重载运输铁路调度集中具有借鉴和示范作用.