铁路车站股道运用排序模型与算法

遵守车站股道运用条件,在引入时间窗、权重和有限度3个参数的基础上,利用排序理论构建车站股道运用排序模型。结合列车在车站的实际作业过程和进路编排,利用启发式算法对模型求解,得到股道运用初始方案。基于排序原则选择、进路编排方式和多方案选优3种解改进策略对股道运用初始方案进行改进,得到股道运用改进方案。利用现代柔性理论,设置1个人—机交互接口,以股道运用可行性为第1优化目标、均衡性为第2优化目标,建立股道运用的柔性模型,按照人—机交互会话的方式进行求解。采用该模型与算法编制的铁路车站股道运用自动编排系统,目前已在广州东站和韶关站初步运用。     

CTC条件下铁路客运站股道运用决策支持系统

结合车站自律机、联锁系统、客运站股道运用技术作业及其要求,设计了基于分散自律控制原则的系统模型、功能与体系结构。运用现代排序理论,构建了股道运用实时调整可控排序模型和耦合模型,提出了基于合成分派规则的三步算法与股道运用通用启发式算法,求解股道运用系列决策问题,解决铁路行车及调车作业之间的干扰问题,并开发了CTC条件下铁路客运站股道运用决策支持系统。分析结果表明:合成分派规则的平均优化解明显优于基本分派规则的平均优化解,合成分派规则EDD+FIFO获得的解最优;实时调整时宜直接采用合成分派规则,尤其是规则EDD+FIFO,求解耦合问题时应综合考虑各种分派规则。可见,系统的功能、性能和技术指标均能满足股道运用智能编制和实时调整的现实需求。     

铁路客运站股道运用窗时排序模型与算法

股道运用计划是实现CTC条件下客运站分散自律控制的关键。以时刻表、股道和站台为研究对象,结合进路编排、维修和列车早晚点时间窗,在分析股道运用平行机排序和多目标排序问题的基础上,运用现代排序理论,以总费用最小和股道均衡使用为目标函数,建立股道运用第一类多目标窗时排序模型。采用基本和合成分派规则、解改进优化策略,设计自律优化算法和3步算法制订和调整股道运用计划。实例表明:软时间窗下的规则解、近似解平均比硬时间窗下的解优化17.8%、14.1%,硬时间窗解收敛速度较快,采用θ规则在两类时间窗下均能得到较优解;制订计划时,宜综合采用各种分派规则尤其是规则6和θ规则,调整时宜直接采用规则10、12。提出的模型及算法能快速、合理地制订股道运用计划,有效解决带有时间窗的股道运用问题,并充分运用车站的各项资源。     

一车多件货物装载布局优化模型与算法

以三维多层货物装载布局问题为研究对象,结合货物运输安全特征,综合考虑装载货物合重心、总重量、总体积、车辆边界及货物之间不干涉等约束因子,以最大化承载车辆标记载重量和有效容积综合利用率为优化目标,建立一车多件货物装载布局优化模型。为保证货物布局的平整性和平衡性,提出基于人工装载经验的s中心骨架、带已布物群约束的布局、形状相似的概念,采用空间合并、融合、小块预留技术,在构造待布空间的匹配货物集、中心骨架及其移动策略的基础上设计一车多件货物装载布局优化算法。实例表明:所提出的模型和算法能快速制定合理的三维多层货物装载布局方案,有效运用承载车辆,满足货物运输安全的要求。     

高速铁路车站股道运用与列车运行调整综合优化方法

股道运用是高速铁路车站作业组织的核心,车站股道运用与列车运行相互影响、相互制约。为缓解晚点对列车正常运行秩序的影响,以相邻若干高铁车站股道运用与列车运行调整综合优化为对象,统筹考虑各站股道、进路占用的唯一性及其最小安全间隔时间、车底周转计划等约束,以最小化列车到发时刻波动性和车站股道运用方案波动性为优化目标函数,构建综合优化模型;以列车在站到发时刻为纽带,设计基于模拟退火算法思想的综合优化算法,制订高速铁路车站股道运用与列车运行调整综合优化方案。算例表明：所提方法能快速解决线路级高速铁路车站股道运用与列车运行调整综合优化问题,有效降低股道运用站间影响及晚点对后续车站的影响;合理设置初始Markov链长有利于提高算法效率;立折旅客列车晚点对方案的波动性影响最大,终到、经停旅客列车的影响最小,在调整过程中应优先保证立折旅客列车的正点运行;若调度员决策偏好到发时刻稳定性,可优先调整终到旅客列车的方案,若决策偏好股道运用稳定性,优先考虑经停旅客列车;所提方法能够为高速铁路列车运行计划实时调整提供决策支持。     

铁路客运站候车室运用计划编制优化方法

以铁路客运站候车室运用计划编制为研究对象,构造候车区能力差额函数,以旅客走行距离最短为第一优化目标、候车能力利用最大为第二优化目标,建立铁路客运站候车室运用计划编制优化模型,设计基于区、室、时刻和交互优先策略的解改进优化策略,提出相应的启发式求解算法。算例结果表明:所提出的方法能够快速合理地制订出铁路客运站候车室运用计划。     

基于关键站点识别的区域轨道交通路网抗干扰性研究

区域轨道交通系统是一个开放的巨系统,易受突发事件干扰且处置难度大。为研究突发事件影响下区域轨道交通路网(RRTN)吸收和抵御干扰的能力,以粤港澳大湾区轨道交通系统为研究背景,采用复杂网络理论,基于度、中介中心度、紧密中心度和聚类系数等指标挖掘区域轨道交通路网拓扑特征,统筹考虑物理网和秩序网评价指标,分析基于度与介数、TOPSIS全要素的权重确定方法,提出基于网络融合的区域轨道交通路网关键站点识别方法,采用网络效率与网络连通度,仿真分析蓄意、随机攻击模式下区域轨道交通路网抗干扰性能。研究结果表明：区域轨道交通物理网、秩序网均不是无标度网络,但后者具备小世界网络特征,且区域轨道交通路网是介于随机网络与无标度网络之间的特殊网络。区域轨道交通路网面对蓄意攻击呈现脆弱性,在对区域轨道交通路网的关键站点加以保护后,面对随机攻击具有更强的抗干扰性能。与基于节点度、度与介数的评价方法相比,所提出的基于网络融合的关键站点识别方法执行效果更好,对区域轨道交通路网抗干扰性能研究更有效。     

区域铁路车站股道运用在线融合实时调整优化方法

区域铁路网络化运营背景下相邻车站股道运用经由列车运行和到发时刻呈现强关联及时效性特征,易受突发事件影响,股道运用在线调整是列车运行调整的重要内容。基于双层规划理念,兼顾区域铁路多站股道运用在线协同编制和列车时刻表调整,构造抗二次干扰能力评估函数,统筹考虑列车最小停站时间、接发车和股道占用最小安全间隔时间、进路占用等约束,建立以时刻表波动性最小和抗二次干扰能力最大为优化目标的列车时刻表动态调整模型、以股道占用整体波动性最小和均衡性最大为优化目标的多站股道运用在线实时调整优化模型,并以车站实际到发时刻为融合因子,构建区域铁路车站股道运用在线融合调整双层规划模型;基于多站股道运用、时刻表之间的正反馈-负反馈作用机制和模拟退火思想,设计多站股道运用在线融合实时调整启发式求解算法,提出一种兼顾调整方案波动性、抗二次干扰能力和均衡性的区域铁路车站股道运用在线融合实时调整优化方法。算例分析表明：所提方法在兼顾调整方案波动性、抗二次干扰能力和均衡性的同时,能高效制订出合理的区域铁路多站股道运用在线融合调整方案,满足实时调整强时效性的要求,能够为区域铁路多站股道运用在线协同编制和列车运行实时调度管理提供...     

铁路集装箱混合货物平衡装载布局优化模型与算法

铁路集装箱装载布局逐步发展成为在不同规格和不同类型货物混合平衡装载制约下追求装载空间容积和载重量综合利用率最大化问题，其研究对货物高效安全运输尤为重要。本文针对铁路集装箱混合货物平衡装载布局问题，给出铁路集装箱装后重心平衡和集重容许弯矩约束量化方法，以集装箱综合利用率最大化为优化目标，构建铁路集装箱混合货物平衡装载布局优化模型；区别于直接将货物构造为货物块的方法，给出了一种基于混合货物分类方法和待装货物结构判断指标的货物块单元构造方法，并设计一组货物块单元选择和放置方法及剩余空间更新规则，提出铁路集装箱混合货物平衡装载布局优化算法。算例结果表明：所提方法在保证集装箱装载空间容积和载重量的平均综合利用率不低于87%的同时，有92.8%和97.87%以上的概率满足装载重心平衡和集重容许弯矩约束，可有效提高货物块与剩余空间适配度，客观反映装载空间利用情况，并达到平衡装载要求，为铁路集装箱货物装载布局提供决策支持。