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基于稳定性的客运专线运行图编制与评价问题研究

陈军华  
【摘要】: 长期以来,我国铁路运能紧张,重视能力的加强与利用,而忽视运行图的能力储备与稳定性要求。客运专线的建设,必将极大缓解运能与需求之间的矛盾,从而对运输质量和运行图稳定性提出了更高要求。基于稳定性的运行图编制问题是个很有研究前景的领域,本文将在这一领域作深入的研究和探讨。 论文从分析影响运行图稳定性的机理出发,结合我国客运专线的具体特点,在研究界定客运专线运行图稳定性概念的基础上,建立了评价运行图稳定性的相关指标函数,提出了将运行图稳定性的解析法评价和仿真法评价相结合的评价方法,建立了基于稳定性的“两阶段模型”并提出了相应的算法用于编制具有一定稳定性的运行图。主要包括以下几个方面内容: 1)从理论上研究界定运行图稳定性概念,提出了运行图稳定性应由运行图正常工作状念、运行图抗干扰的能力和运行图自我恢复能力三方面来描述的观点。并在总结借鉴运行图稳定性既有描述的基础上,建立了基于随机的运行图稳定性五个评价指标函数。 2)引入着色赋时petri网分别建立了列车固定闭塞和准移动闭塞情况下区间运行、车站联锁控制系统的运行模型,利用Exspect软件搭建了仿真系统用于对运行图稳定性进行仿真评价。 3)给出了运行图稳定性评价的解析法和仿真法的步骤并在分析两种方法的优缺点的基础上,提出了将两种方法相结合的评价思路,并以京津客运专线为实例,验证了评价方法的有效性。 4)在构建可行性运行图编制的0-1规划模型,并设计模型启发式算法和多种冲突模式疏解方式的基础上,通过研究干扰时间随机分布与缓冲时间分布关系,引入灰色规划建模理论,建立了灰色机会约束规划模型来描述稳定性运行图的编制问题。为解决模型所具有的目标多样性、目标变动性和约束可变性的困难点,将灰色模拟技术和多目标遗传算法相结合,提出了求解多目标灰色机会约束规划模型的改进NSGA-Ⅱ遗传算法,从而形成了基于稳定性的运行图编制的两阶段模型与算法。 5)搭建了基于稳定性的运行图编制与评价一体化的平台。采用MVC(Model,View,Control)软件系统构建方法对系统进行了用例分析、功能设计、模块组件划分、流程设计,保证系统的易维护性和可扩展性,并以武广客运专线武长段为实例,验证基于稳定性运行图编制模型算法的有效性。


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