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《北京交通大学》 2010年
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客运专线列车运行调整的策略、模型与算法

石雨  
【摘要】:对于以高速度、高密度、高正点率和高安全性为主要特征的客运专线而言,实时性要求高、需满足多目标优化、多约束条件的列车运行调整问题已经成为客专调度领域前沿性的研究方向。为此,论文在回顾国内外研究状况的基础上,将客运专线列车运行调整问题转化为车间调度问题,并针对局部调整和大面积调整分别提出了实用可行的调整策略、模型及算法。研究的重点包括: (1)从调度问题的一般性描述出发,通过三元表示法、分类及特点、调度规则三个侧面阐述了调度问题的基本理念;同时,依托整数规划模型、析取图模型和比选图模型解析了调度问题的建模原理;在此基础上,论文揭示了客运专线列车运行调整问题的内涵,并对其起因和运行调整方案的编制作出了说明。 (2)论文在定义了列车等级、列车调整等级、可恢复晚点与局部调整、不可恢复晚点与大面积调整等概念的基础上,从调整原则与调整措施两方面研究了客运专线列车运行调整策略,并着重指出:列车运行调整原则应包括具有指导意义的工作原则和用于实际操作的技术原则;适用于大面积调整的列车运休措施要根据具体情况重点解决好运休列车的确定、运休地点的选择、运休后接续列车的安排、旅客的换乘组织及动车组的调配等相互作用、互为约束的5个问题及其涉及的20个约束条件。 (3)论文详细阐述了与客运专线列车运行调整有关的追踪列车最小间隔时间和列车运行过程中存在的缓冲时间,指出追踪列车最小间隔时间具有实时动态变化的特性,并讨论了区间运行时分中、停站时间中及列车追踪间隔时间中的缓冲时间及其适用条件。 (4)论文重点研究了包含局部调整模型与大面积调整模型在内的完整的客运专线列车运行调整模型,其中,局部调整模型包含了加权总晚点时间损失最小化和正点率最大化2个目标函数、6个约束条件及7个重要性质;而大面积调整模型主要围绕调整策略中提出的部分列车运休措施,抽象出调度区段内所有列车在终到站总晚点时分最小及旅客总损失时间最小2个目标函数及18个约束条件。值得指出,该模型是在原有比选图模型的基础上,利用重新定义的权重(调整等级)实现了对原有模型的功能改进。 (5)为了有效求解客运专线列车运行调整模型,论文分别对局部调整模型和大面积调整模型进行了详细的算法设计和说明。 (6)以目前我国客运专线使用的CTCS-2级和CTCS-3级列控系统为基础,论文深入地研究了客运专线列车运行调整模型与列控系统之间的协同关系,并基于二者之间存在的执行与反馈的信息闭环,结合连续式一次制动模式曲线,探讨了用于指导司机进行加速赶点操作的速度指导曲线及其具体用法。 (7)论文参考京沪高速铁路仿真实验系统中沪宁段的实验数据,以局部调整和大面积调整为仿真背景,开发了一个基于客运专线列车运行调整模型、且可分析不同调整策略下运行调整结果的仿真实验系统;同时,利用该系统模拟出不同的仿真场景,并通过应用各种调整策略的仿真实验获得具有分析价值的实验结果。
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