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《北京交通大学》 2010年
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网络环境下单线列车运行图编制的优化算法研究

李峰  
【摘要】:单线列车运行图一直是列车运行计划编制工作的研究难点。与双线和多线铁路相比,在单线列车运行图中列车运行线之间的耦合作用更强,考虑的因素更为复杂。在我国铁路营运里程中,既有线中单线铁路的里程仍然占据了一定的比例,而且在路网中单线和双线以及多线之间相互耦合。因此,改善单线列车运行图的编制质量对其他线路,乃至整个路网的运行图质量有着极为重要的影响。 本文在阅读大量国内外文献的基础上,对网络环境下单线列车运行图编制的方法进行了一些研究。首先在前人研究的基础上,介绍了单线列车运行图编制的数学模型。以Dorfman所提出的离散事件模型为出发点,基于模拟技术和优化方法相结合的思路,设计了一种更有效的运行图编制问题的求解算法-ETAS方法,并在该方法的基础上对考虑车站股道、站台分配条件下的运行图编制模型和求解算法,以及列车出发时间调整问题进行了研究。本文的主要工作如下: 1.在介绍单线列车运行图编制模型的基础上,将模拟技术和优化思想相结合,设计了一种求解网络环境下单线列车运行图的ETAS方法。 (1)设计了扩展的能力检测算法,以避免列车在运行过程中产生的死锁现象。 (2)提出了一种基于列车在剩余路径中的所有冲突信息下的列车宏观运行决策方法,即ETAS方法,以改善TAS方法中所存在的缺陷。 (3)基于对求解质量和计算效率不同的需要,设计了三种不同的策略对列车在剩余路径中的所有冲突信息进行了预测和估计。 (4)考虑了列车加减速等微观行为的特征。以列车的加速度来衡量列车的微观运行状态。基于列车的位置,速度等局部信息给出了确定列车加速度的方法。 (5)分析了确定系统更新步长的几个因素,所设计的事件步长法既能够保证准确的描述列车微观运行特征,同时也能确保ETAS方法具有较高的运行效率。 2.讨论了在单线情形下,考虑在车站内股道分配条件下的列车运行图编制问题,建立了一个0-1混合整数规划模型,设计了一种SATA算法来求解所建立的模型。SATA算法的特点在于,在ETAS方法所获得的运行图(未考虑股道分配条件)的基础上,将运行图分解为离散序列,采用两种股道分配策略(确定性分配策略和非确定性分配策略)依次考虑离散序列中列车在车站内的股道分配信息,直至获得一个可行的列车运行图。 3.讨论了列车在始发车站的出发时间调整问题,指出了在一定范围内调整列车出发时间能够进一步改善列车运行图的质量。设计了一种两阶段的启发式方法(TDAS方法)以求解列车出发时间调整问题。第一阶段为在未疏解冲突图表中列车的冲突点布局阶段。通过对未疏解冲突图表中各个列车的冲突序列的特征的详细分析,指出了合理的冲突布局所需要满足的各项指标。在第二阶段中,基于ETAS方法获得的运行图中所反馈的列车在运行过程中的冲突延迟信息,设计了相应的列车出发调整策略,逐步的改善列车运行图的质量。
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