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基于深度强化学习的高速列车驾驶策略优化 被引量:1
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作者 徐凯 张皓桐 +2 位作者 张淼 张洋 吴仕勋 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第1期25-37,共13页
深度强化学习(DRL)是提高高速列车能源效率和运行质量最有前途的技术之一,但目前仍然存在着一些问题,限制了其在实际应用中的效果。现有解决方案存在以下两方面问题:首先,在高速列车运行环境下,DRL在处理庞大状态空间时表现不佳;其次,... 深度强化学习(DRL)是提高高速列车能源效率和运行质量最有前途的技术之一,但目前仍然存在着一些问题,限制了其在实际应用中的效果。现有解决方案存在以下两方面问题:首先,在高速列车运行环境下,DRL在处理庞大状态空间时表现不佳;其次,由于固定奖励函数难以适应不同调度运行时刻下的能效差异,智能体将受到不准确信号的干扰,通常采用手动方式调整。鉴于此,本研究在极大值原理基础上,综合考虑影响列车能效的诸多因素,提出一种高速列车智能驾驶策略的分层次优化的深度强化学习算法(HODRL)。该算法从结构上分为分层优化层和强化学习层。分层优化层利用先验知识降低智能体的探索复杂度,并根据能效场景重塑奖励函数,以实现对能效和时间等多个目标探索的有效平衡;而强化学习层则采取双延迟深度确定性策略梯度(TD3)算法,将其用于连续的动作空间,以提高列车操控的精确度。通过实验验证了HODRL算法在提升能效和准时性等方面的有效性,该算法平均减少79.68%的无效状态空间,并让智能体获得正确的奖励信号,预计节能和智能体实际节能相比均值误差为1.99kWh,方差为0.91kWh。所提算法仅需要TD3算法15.26%的训练时间即可收敛,并与其他基线算法相比较,在时间误差为±0.1%并保证乘客舒适度时,相比PPO、DDPG、TD3、PMP算法分别能耗减少了1.29%,5.70%,1.69%,3.27%。研究结果可为进一步优化高速列车驾驶策略和保障高速列车安全运营提供有效参考。 展开更多
关键词 高速列车 分层次优化 深度强化学习 状态空间约束 奖励重塑
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铁路机务运输组织影响因素分析与优化研究
2
作者 边璐 刘敏 杨宁 《交通工程》 2025年第5期66-73,共8页
为探讨铁路机务系统运输组织工作中各影响因素的重要程度,并通过层级结构图揭示各影响因素的逻辑关系,直观呈现各个因素在整个系统中的作用机理。首先建立机务运输组织影响因素指标体系,使用DEMATAL(决策实验室法)得出各影响因素的性质... 为探讨铁路机务系统运输组织工作中各影响因素的重要程度,并通过层级结构图揭示各影响因素的逻辑关系,直观呈现各个因素在整个系统中的作用机理。首先建立机务运输组织影响因素指标体系,使用DEMATAL(决策实验室法)得出各影响因素的性质以及权重,并结合ISM(解释结构模型),绘制机务运输组织影响因素层级结构图,依照以上数据分析的结果,建立优化模型。结果表明,机车运用、列车运行图、运用管理、安全管理、人员运用等位于优化模型的第Ⅰ象限,他们在整个机务运输组织中发挥重要的直接作用,决策者以此作为业务指导与组织优化的理论依据。 展开更多
关键词 机务 运输组织 DEMATAL ISM 层级结构 优化
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考虑节能的铁路货物列车开行方案优化研究
3
作者 宋瑞 吴思瑶 +1 位作者 赵子琪 何维 《大连交通大学学报》 2025年第1期1-8,107,共9页
为了降低铁路运行能耗,通过仿真分析不同开行方案对运行能耗产生的影响,对车流进行合理有效的组织和优化,使得总能耗最小。据此,以车流组织时间消耗、铁路运输成本和铁路列车运行能耗最小为目标,建立优化模型,并针对模型特点,设计了基... 为了降低铁路运行能耗,通过仿真分析不同开行方案对运行能耗产生的影响,对车流进行合理有效的组织和优化,使得总能耗最小。据此,以车流组织时间消耗、铁路运输成本和铁路列车运行能耗最小为目标,建立优化模型,并针对模型特点,设计了基于优势基因结构的微进化算法(MEA),并进行求解。结果表明,所提出的考虑节能的铁路货物列车开行方案优化模型能够在有效降低列车运行能耗、减少车流组织时间消耗的同时降低总费用,具有更优的综合效益,所提算法相比于传统遗传算法(GA)也具有更好的求解质量和求解效率,研究结果能够为铁路绿色运营提供新思路。 展开更多
关键词 铁路节能 运行能耗 开行方案 车流组织 微进化算法
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基于列车群组运行的双线重载铁路群组计划优化研究 被引量:3
4
作者 倪少权 龚梓烨 宋宗莹 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第6期2479-2492,共14页
列车群组运行控制技术可以有效减小列车间隔、加大行车密度,为解决双线重载铁路运能紧张问题提供了新途径。其中群组计划是列车群组运行模式下铁路运输计划编制的基础,针对多元群组列车与单列混行情况下群组计划优化问题,提出双线重载... 列车群组运行控制技术可以有效减小列车间隔、加大行车密度,为解决双线重载铁路运能紧张问题提供了新途径。其中群组计划是列车群组运行模式下铁路运输计划编制的基础,针对多元群组列车与单列混行情况下群组计划优化问题,提出双线重载铁路多装卸站条件下群组计划的优化方法。首先对列车群组运行技术进行了简要介绍,阐述了群组计划的基本概念及其关键要素,分析了双线重载铁路群组列车在出发、到达、区间运行3种状态下的列车组间追踪过程,以及始发群组列车组群、通发群组列车组群、相同终到站解群和不同终到站解群4种场景下列车在站组群/解群的作业过程,提出了群组计划中各重要参数计算方法。在此基础上,以双线重载铁路全线开行列车数量最大为目标,考虑装车能力、组群/解群作业时间、到发线数量、列车接续等约束,构建群组计划优化模型,并根据模型特点设计了基于改进粒子群优化算法的求解方法。最后,以我国北部某铁路煤运通道为例进行实验,对模型和算法的有效性进行分析,结果表明:在群组运行条件下该线路输送能力提升了32.26%,且能满足各终到站需求。提出的优化方法在解决双线重载铁路群组计划优化问题上具有一定的可行性,能够促进列车群组运行控制技术在重载铁路运输领域的推广应用。 展开更多
关键词 重载铁路 群组运行 双线铁路 群组计划 多装卸站
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基于视觉因素的地铁调度人机界面优化设计评价 被引量:1
5
作者 李博 宣金鸽 +2 位作者 薛艳敏 余隋怀 王娟 《图学学报》 北大核心 2025年第1期200-210,共11页
为了优化地铁调度员的任务绩效。以CATIA构建虚拟人体模型并进行视域等级划分,将调度界面和视域进行栅格化处理并构建人机布局优化模型,调度界面进行模块化处理并分析各模块的重要程度,以粒子群算法为基础引入惯性权重得出最优布局方案... 为了优化地铁调度员的任务绩效。以CATIA构建虚拟人体模型并进行视域等级划分,将调度界面和视域进行栅格化处理并构建人机布局优化模型,调度界面进行模块化处理并分析各模块的重要程度,以粒子群算法为基础引入惯性权重得出最优布局方案。以人机界面信息显示优化策略为准则,对人机界面的色彩、字体、图标进行优化设计,搭建眼动实验平台,选用AOI首次注视时间、AOI注视持续时间、AOI注视次数和AOI平均反应时及热点图作为人机界面任务绩效的判断指标。得到结果为:①人机布局优化模型布局设计将调度员注意力提升52%;②AOI首次注视时间、AOI注视持续时间和AOI平均反应时P值均小于0.05,具有显著性差异;优化后的调度界面AOI平均反应时提升50%;③AOI注视次数虽P值大于0.05,在统计学上无意义,但数据对比分析具有现实意义;④热点图符合视域的等级划分,眼动轨迹主要集中在最佳视域区域。通过构建的人机布局优化模型得出的布局方案和信息显示优化策略进行人机界面设计,有助于促使调度员注意力合理分配,提升调度员的任务绩效,为人机界面优化设计提供参考。 展开更多
关键词 地铁调度员 人机界面 眼动实验 粒子群算法
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优化时间窗改进Dijkstra算法的无人驾驶磁悬浮车路径规划 被引量:1
6
作者 古玉锋 凌浩 +1 位作者 赵耀晶 黎程山 《计算机应用研究》 北大核心 2025年第7期2080-2085,共6页
针对无人驾驶磁悬浮车同轨道多车运营及车辆密度大的特点,研究了一种基于优化时间窗改进Dijkstra算法的磁浮车路径规划算法,考虑了路径冲突、调度成本等一系列现实问题,将Dijkstra算法与时间窗相结合,顺序规划各磁浮车的路径。首先,在... 针对无人驾驶磁悬浮车同轨道多车运营及车辆密度大的特点,研究了一种基于优化时间窗改进Dijkstra算法的磁浮车路径规划算法,考虑了路径冲突、调度成本等一系列现实问题,将Dijkstra算法与时间窗相结合,顺序规划各磁浮车的路径。首先,在路径规划前预处理地图信息,根据地图节点生成最短路径索引,按照索引寻找路径。其次,利用时间窗校验路径冲突;然后,对冲突路径具体分析,冲突时间较短的路径通过车辆变速方式实现避让,避免了路径重规划,在无碰撞的基础上订单运行时间得到了优化。最后,利用OpenTCS进行算法仿真。结果表明:优化时间窗后的Dijkstra算法平均执行时间为0.328 ms,车辆每千米运行时间为36.64 s。在无路径冲突的前提下,提高了订单执行的实时性及车辆运行效率,且随着运行里程数的增加,算法的优势越明显,能满足无人驾驶磁悬浮车的无碰撞路径规划要求。 展开更多
关键词 轨道交通 磁悬浮车 智能路径规划 DIJKSTRA算法 优化时间窗
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严重干扰下考虑空车调拨的动车组运用计划实时调整方法 被引量:1
7
作者 钟庆伟 庾映雪 +3 位作者 田金玉 张永祥 闫旭 彭其渊 《铁道运输与经济》 北大核心 2025年第1期82-91,101,共11页
研究严重干扰场景下高速铁路网络动车组运用计划实时调整问题,根据调整后列车运行图,以偏离原动车组运用计划程度最小、取消车次数量最少、动车段(所)日常库存偏离最少及空车调拨次数最少为目标,在考虑车组改编及日常检修限制等安全约... 研究严重干扰场景下高速铁路网络动车组运用计划实时调整问题,根据调整后列车运行图,以偏离原动车组运用计划程度最小、取消车次数量最少、动车段(所)日常库存偏离最少及空车调拨次数最少为目标,在考虑车组改编及日常检修限制等安全约束条件下,基于车次接续建立两阶段整数线性规划模型。第一阶段模型旨在生成多种与原动车组运用计划方案相似的可行路径集合;第二阶段模型则保证具体执行各路径动车组的一致性,以及各备选动车组与其可能执行路径之间的检修可行性。最后以郑州局集团公司所辖部分高速铁路网络为例,对提出模型及算法的有效性进行验证,计算结果表明该方法能够快速实现多个场景问题的求解,为严重干扰下考虑空车调拨的动车组运用计划调整提供参考。 展开更多
关键词 高速铁路 动车组运用计划实时调整 整数线性规划模型 改编 空车调拨
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考虑存车条件的动车组交路计划优化方法 被引量:1
8
作者 牛家鑫 赵鹏 +2 位作者 乔珂 张璞 魏利亨 《铁道学报》 北大核心 2025年第1期11-20,共10页
动车组交路计划是高速铁路运输生产计划的核心问题之一。在研究编制动车组交路计划时充分考虑夜间停放、到发线运用条件等以确保计划的可实施性。以一级检修周期为时间跨度构建动车组运用接续网络,考虑夜间存放地点、车站到发线运用、... 动车组交路计划是高速铁路运输生产计划的核心问题之一。在研究编制动车组交路计划时充分考虑夜间停放、到发线运用条件等以确保计划的可实施性。以一级检修周期为时间跨度构建动车组运用接续网络,考虑夜间存放地点、车站到发线运用、检修里程和检修时间等约束,建立以动车组使用数量最小为目标的混合整数线性规划模型,开发两阶段分支定界算法进行求解。以某动车运用所担当的列车为案例,分析结果表明:在动车组夜间存放地点和到发线运用合理的情况下,构建的模型相比既有人工编制方法可以有效节省动车组使用数量,同时能编制动车组车站到发线运用方案及夜间存放方案,节约铁路部门运营成本,为相关人员编制动车组交路计划提供辅助参考。 展开更多
关键词 动车组 动车组交路计划 混合整数线性规划 到发线运用
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国外重联编组运营组织模式应用案例分析及对我国城市轨道交通运营组织的启示 被引量:2
9
作者 安轲 《城市轨道交通研究》 北大核心 2025年第1期222-227,共6页
[目的]在城市轨道交通客流时空不均衡性日益明显的背景下,现有运营组织模式难以适应复杂的客流,有必要对重联编组运营组织模式进行探讨,进而实现不同特征客流与运能的灵活匹配。[方法]通过文献资料分析法,以具有代表性的德国时空重联运... [目的]在城市轨道交通客流时空不均衡性日益明显的背景下,现有运营组织模式难以适应复杂的客流,有必要对重联编组运营组织模式进行探讨,进而实现不同特征客流与运能的灵活匹配。[方法]通过文献资料分析法,以具有代表性的德国时空重联运营模式和日本“翼型列车”运营模式为例,分析了柏林S-Bahn(城市快铁)、慕尼黑S-Bahn及横须贺·总武快速线等线路的运营组织模式和相关技术特点,并对不同重联编组运营组织模式的特征及适用性进行分析,进而提出对我国城市轨道交通运营组织模式创新的合理建议。[结果及结论]在我国重联编组运营组织模式推动与实施的过程中,应分别针对客流时段不均衡性、空间不均衡性及客流时空复杂性显著的线路,采用不同时段不同编组、不同区段不同编组,以及直通运营、交路方案与重联编组组合的运营模式。高效的列车解编技术是重联编组运营组织模式的关键技术之一,应根据线路实际条件采取在线解编或车辆段解编,进一步提高城市轨道交通线网的服务水平。 展开更多
关键词 城市轨道交通 运营组织模式 重联编组
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站所一体化下闭塞分区追踪运行动走线高峰时段收发车能力影响因素研究 被引量:2
10
作者 熊盛 宋政雨 +1 位作者 陈韬 徐梦婷 《铁道运输与经济》 北大核心 2025年第1期102-114,127,共14页
随着新建高速铁路车站和动车运用所规模进一步扩大,部分动车所动走线高峰时段收发车能力在实际运用中难以达到设计值,存在能力不足的情况,有必要探究站所一体化下动走线高峰时段收发车能力的影响因素。研究探讨了站所一体化下闭塞分区... 随着新建高速铁路车站和动车运用所规模进一步扩大,部分动车所动走线高峰时段收发车能力在实际运用中难以达到设计值,存在能力不足的情况,有必要探究站所一体化下动走线高峰时段收发车能力的影响因素。研究探讨了站所一体化下闭塞分区追踪运行动走线高峰时段收发车能力计算方法,基于列车运动学,分析了动走线追踪间隔时间的影响因素。从站所一体化下动走线追踪间隔时间、动走线布置及站所高峰时段行车组织方案等方面,对动走线高峰时段收发车能力影响因素进行定性及定量研究,并设计实例进行验证。研究结果表明,压缩动走线追踪间隔时间、提升轮对踏面检测设备限速值、缩短动走线长度、增加动走线数量、合理的动走线管理运用形式和优化高峰时段车站行车组织方案都可以提高动走线高峰时段收发车能力。研究为复杂站所关系动走线设计、运用优化提供了技术支撑。 展开更多
关键词 站所一体化 动走线 收发车能力 间隔时间 行车组织
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协同能力目标和停站需求的高速铁路列车基本运行图优化 被引量:2
11
作者 高金科 滕靖 曲思源 《同济大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期263-271,共9页
考虑高速铁路站、车一定的服务频次要求,提出列车运行图生成与压缩的协同优化的混合整数规划模型。模型以铺画一定数量列车运行线占用列车运行图横轴的时间长度和所有列车全程旅行时间最小为优化目标,提出二阶段求解算法:先固定标杆列... 考虑高速铁路站、车一定的服务频次要求,提出列车运行图生成与压缩的协同优化的混合整数规划模型。模型以铺画一定数量列车运行线占用列车运行图横轴的时间长度和所有列车全程旅行时间最小为优化目标,提出二阶段求解算法:先固定标杆列车运行线,求解列车停站方案、越行方案、股道运用方案,即生成列车运行图;在不改变上述3个方案下,减少列车运行图中的非必要的冗余时间,并向前移动列车运行线,即压缩列车运行图。以京沪高速铁路为案例,结果表明,二阶段法可降低两列车之间运行关系判定的复杂度,实现对模型大规模数据的快速有效求解。 展开更多
关键词 高速铁路 站车服务频次 列车运行图生成与压缩 二阶段
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考虑均衡服务和停站协同的城际铁路周期运行图优化 被引量:1
12
作者 周文梁 闫璐云 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第2期557-568,共12页
城际铁路作为城市群中旅客出行的骨干,对促进城市群内城市之间人员往来和各生产要素流动具有重要意义。周期列车运行图使得列车等时间间隔运行、具有周期规律性,能够为居民提供更便捷的出行服务。为通过均衡各OD(起讫点)服务列车发车和... 城际铁路作为城市群中旅客出行的骨干,对促进城市群内城市之间人员往来和各生产要素流动具有重要意义。周期列车运行图使得列车等时间间隔运行、具有周期规律性,能够为居民提供更便捷的出行服务。为通过均衡各OD(起讫点)服务列车发车和降低列车旅行时长来提高旅客出行效率,进而提高城际铁路旅客服务水平,在构建周期时间-空间网络的基础上,以最小化列车总旅行时间和OD列车服务均衡性为目标,考虑OD最小服务列车数量约束、列车最大旅行时长约束等条件,建立考虑停站的城际铁路周期列车运行图优化的多目标整数规划非线性模型,进而设计一种基于有向图弧权优化的启发式算法对模型进行求解。算法为了体现不同列车对相同有向弧使用成本的差异性,提出一种基于列车的差异化弧权体系,实现相同有向弧为不同列车设置不同惩罚权值,以引导不同列车选择不同运行路径。最后以京津城际铁路周期运行图编制为例,对比分析单目标优化时间、单目标优化OD服务均衡、固定列车停站优化和考虑列车停站优化多种情形下的优化结果,相比初始运行图而言,各优化结果分别提高了列车旅行时间和OD列车服务均衡性7%、36%、32%及38%的整体效益。研究结果可为城际铁路运营管理部门进一步优化周期列车运行图和提高旅客服务质量提供参考。 展开更多
关键词 城际铁路 周期运行图 OD服务均衡 停站协同 启发式算法
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涡流制动装置在动车组转向架的安装方案研究 被引量:1
13
作者 刘超 赵文学 +2 位作者 范军 韩庆利 陈秉智 《机车电传动》 2025年第2期80-88,共9页
为使动车组制动方式更加经济环保,文章在既有时速400公里动车组转向架基础上,开展线性涡流制动装置安装方案研究,并结合转向架结构及其限界要求,对构架和轴箱结构进行适应性改进。为确保改进结构安全可靠,对构架组成和轴箱组成进行了静... 为使动车组制动方式更加经济环保,文章在既有时速400公里动车组转向架基础上,开展线性涡流制动装置安装方案研究,并结合转向架结构及其限界要求,对构架和轴箱结构进行适应性改进。为确保改进结构安全可靠,对构架组成和轴箱组成进行了静强度和疲劳强度仿真分析,并开展试验验证工作;根据涡流制动缓解、工作和故障工况占比,对轴箱轴承使用寿命进行计算校核;针对涡流制动装置的缓解和制动工况,对整车动力学性能进行了仿真分析。结果表明,改进后的转向架各零部件结构安全可靠,可满足高速安全运用要求。该研究方案可为高速动车组涡流制动设计方案提供参考。 展开更多
关键词 高速列车 高速动车组 涡流制动 转向架 仿真 试验台试验
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考虑值乘能力差异的地铁跨线乘务轮班计划优化方法
14
作者 李昊 陈绍宽 +3 位作者 徐彬 石梦彤 肖迪 陈梓琦 《交通运输系统工程与信息》 北大核心 2025年第2期253-260,351,共9页
针对地铁列车跨线运营模式,本文研究跨线运营模式下乘务员值乘能力与值乘任务的匹配度问题,分析乘务员值乘能力差异对乘务轮班计划的影响。建立考虑值乘差异的数学模型,构造基于轮班路径和禁忌序列的网络图简化模型,设计网络图搜索和结... 针对地铁列车跨线运营模式,本文研究跨线运营模式下乘务员值乘能力与值乘任务的匹配度问题,分析乘务员值乘能力差异对乘务轮班计划的影响。建立考虑值乘差异的数学模型,构造基于轮班路径和禁忌序列的网络图简化模型,设计网络图搜索和结合差分进化策略的粒子群算法对模型分阶段求解。结合某市地铁部分线网乘务数据开展案例研究。结果表明:相较跨线运营模式下仅值乘本线任务的乘务员,具备值乘跨线任务能力的乘务员轮班周期内值乘班次数降低了1.58%~6.79%,两类乘务员值乘能力与值乘任务的匹配度均不低于95.77%;相较所有乘务员仅值乘本线乘务区段的分线值乘模式,跨线值乘模式下乘务员平均工作强度降低了3.79%~4.78%,工作强度标准差降低了22.67%~26.16%,改善了乘务员值乘强度均衡性。 展开更多
关键词 城市交通 值乘能力 网络图模型 乘务轮班计划 跨线运营
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市域与地铁贯通运营下列车周期运行图与车底周转一体化编制
15
作者 王义惠 巨妙玉 +3 位作者 黄雯铮 任艾 周达天 孟令云 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第5期2013-2026,共14页
随着城市群、都市圈的逐渐形成,市域铁路与地铁的贯通运营在未来轨道交通的规划建设中需要广泛考虑,其不仅能够为乘客提供直达的便利,还能够降低运营成本。为了满足跨区出行的通勤客流需求,提高乘客的直达率,并通过采用编制周期运行图... 随着城市群、都市圈的逐渐形成,市域铁路与地铁的贯通运营在未来轨道交通的规划建设中需要广泛考虑,其不仅能够为乘客提供直达的便利,还能够降低运营成本。为了满足跨区出行的通勤客流需求,提高乘客的直达率,并通过采用编制周期运行图以减少运营公司的工作量,需要对市域铁路与地铁贯通运营下的列车周期运行图与车底周转计划进行一体化优化。以最小化列车总旅行时间、列车总折返时间、均衡性总偏差和乘客总等待时间为目标,建立多目标混合整数非线性规划模型。对模型中的非线性约束将其线性化,并采用拉格朗日松弛算法以松弛目标函数,从而降低问题规模,使得模型易于求解。基于京雄R1线与大兴机场地铁线的“一”字形贯通线路的基础数据,设计仿真测试案例,验证模型和算法的可靠性。研究结果表明:早高峰时段内,相比于独立运营,开行贯通列车不仅能够很大程度提高跨线直达率,同时还能减少运用列车数量;贯通列车的开行使得跨线乘客的直达占比69.86%,有效提升了乘客的出行效率;在可接受时间内能够得到有效的周期运行图,并保证乘客等待时间合理。通过对市域铁路与地铁贯通运营下运行图与车底周转一体化编制的研究,为我国发展“四网融合”提供周期运行图与车底运用方面的参考。 展开更多
关键词 市域铁路 地铁 贯通运营 周期运行图 拉格朗日松弛算法
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城际与市域铁路过轨运输下列车时刻表和停站方案协同优化
16
作者 陈喜春 杨阳 田小鹏 《交通运输系统工程与信息》 北大核心 2025年第4期241-253,共13页
在城际与市域铁路过轨运输模式下,协同优化列车时刻表和停站方案,有利于降低旅客换乘频次,提升旅客出行质量。首先,采用小时OD(Origin-Destination)客流作为旅客出行需求输入,通过列车候选停站方案反映过轨运输模式下可能的停站选择,借... 在城际与市域铁路过轨运输模式下,协同优化列车时刻表和停站方案,有利于降低旅客换乘频次,提升旅客出行质量。首先,采用小时OD(Origin-Destination)客流作为旅客出行需求输入,通过列车候选停站方案反映过轨运输模式下可能的停站选择,借助时空网络分别引入基于弧段的列车与客流变量,建立多商品流约束刻画列车运行轨迹和旅客出行过程,采用耦合约束实现列车与客流的时空匹配,构建以最小化列车运行成本和旅客出行成本为目标的混合整数线性规划模型;其次,在拉格朗日松弛框架下,将所建模型分解为列车时空路径、停站方案选择和客流需求分配这3个易求解的子问题,设计基于对偶解的启发式方法求解原问题可行解;最后,为验证所提方法的有效性,以两组实际线路为背景进行案例分析。研究结果表明:本文方法能够生成响应旅客需求的列车服务方案,其中,超过80%跨线客流选择直达列车提升出行顺畅性,同时,各OD对的列车停站次数与客流分布趋势基本一致;对于17个车站和80列列车的案例,本文方法能够在合理计算时间内获得优于求解器的解。 展开更多
关键词 铁路运输 列车时刻表 时空网络 停站方案 拉格朗日松弛
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基于牵引力动态分配的城轨列车运行节能优化研究
17
作者 向超群 范子寅 +3 位作者 李兆龄 成庶 杜京润 于天剑 《铁道学报》 北大核心 2025年第10期70-80,共11页
为降低城轨列车牵引过程中的电能消耗,提出一套基于牵引力动态分配的节能优化方案。建立列车动力学模型和牵引效率模型;将目标速度曲线和载客量代入动力学模型,计算列车实时所需的整车牵引力;根据牵引效率模型提出牵引力动态分配策略,... 为降低城轨列车牵引过程中的电能消耗,提出一套基于牵引力动态分配的节能优化方案。建立列车动力学模型和牵引效率模型;将目标速度曲线和载客量代入动力学模型,计算列车实时所需的整车牵引力;根据牵引效率模型提出牵引力动态分配策略,将整车牵引力分配到各节动车。牵引力动态分配策略先离线完成牵引力分配方式寻优以及决策表编写,再基于决策表在线完成牵引力分配,既可保证寻优精度,又能满足列控系统对信号传递的实时性要求。为检验节能优化方案效果,设计一个仿真测试程序用于模拟列车自动驾驶系统(ATO)和中央控制单元(CCU)的牵引控制流程,并以长沙地铁6号线的三段区间为算例进行仿真分析。仿真结果显示,节能优化方案明显提高列车牵引效率,最多可降低10.41%的牵引能耗。 展开更多
关键词 节能优化 牵引效率模型 牵引力动态分配 决策表
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高铁客运枢纽站股道运用计划编制优化方法
18
作者 张英贵 王宇航 +1 位作者 胡睿华 张云丽 《中国铁道科学》 北大核心 2025年第4期222-234,共13页
针对高铁客运枢纽站本线和转线列车共站运行、车站咽喉区作业交叉较严重的问题,首先,分析2种列车的在站作业特点,提出股道线束划分方法;其次,以高铁客运枢纽站股道运用计划股道占用均衡程度和计划自身抗干扰性为优化目标,考虑车站列车... 针对高铁客运枢纽站本线和转线列车共站运行、车站咽喉区作业交叉较严重的问题,首先,分析2种列车的在站作业特点,提出股道线束划分方法;其次,以高铁客运枢纽站股道运用计划股道占用均衡程度和计划自身抗干扰性为优化目标,考虑车站列车技术作业时间标定、列车对于客运资源的占用和客运资源占用冲突等约束条件,构建繁忙高铁客运枢纽站股道运用计划编制0-1整数规划模型,并设计改良遗传算法;最后,以某繁忙高铁客运枢纽站为背景进行案例分析。结果表明:设计算法收敛性较好,能确保编制形成的股道运用计划为全局优化解;对比车站原班计划,所提方法编制的股道运用计划在股道占用均衡程度和计划自身抗干扰性上分别提升了约99.1%和23.5%;采用所提方法编制计划时,应均衡考虑股道运用计划的股道占用均衡程度和计划自身抗干扰性;发生列车晚点时,若列车晚点时分为最小股道占用时间间隔的整数倍,应适当推迟列车实际进站时刻以缓解晚点对股道运用计划的影响。 展开更多
关键词 高铁客运 运输组织 枢纽站 股道运用 计划编制 线束占用 抗干扰性
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铁路长大坡道线路考虑维修天窗设置的列车运行图优化
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作者 田志强 刘磊 +2 位作者 孙国锋 张俊峰 梁辉 《交通运输系统工程与信息》 北大核心 2025年第3期288-298,共11页
在铁路长大坡道线路场景下,列车运行过程存在持续时间较长的牵引和制动阶段,通过充分考虑同一供电分区内牵引阶段与制动阶段列车工况重叠,能为列车节能运行提供有利条件。首先,基于长大坡道线路特点,分析列车到发时刻对工况重叠的影响;... 在铁路长大坡道线路场景下,列车运行过程存在持续时间较长的牵引和制动阶段,通过充分考虑同一供电分区内牵引阶段与制动阶段列车工况重叠,能为列车节能运行提供有利条件。首先,基于长大坡道线路特点,分析列车到发时刻对工况重叠的影响;其次,为避免供电冲突,考虑同一供电分区维修天窗起止时刻相同,并综合考虑列车运行与维修天窗开设等约束,构建以列车工况重叠时间最大化,总旅行时间最小化为优化目标的混合整数规划模型,基于模型特点运用ε-约束法和GUROBI求解。最后,通过案例验证模型和算法的有效性。结果表明,本文设计的算法能有效求解案例,与优化前相比,列车总工况重叠时间增加了24.39%。研究成果能为长大坡道线路运输组织决策过程提供科学参考。 展开更多
关键词 铁路运输 列车工况重叠时间 ε-约束法 列车运行图 维修天窗 长大坡道
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城轨车底出段时空路径与列车时刻表一体化优化研究
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作者 李超 唐金金 +3 位作者 白紫熙 赵晴晴 董秋含 邵欣昀 《铁道学报》 北大核心 2025年第2期24-34,共11页
为在满足乘客出行需求的条件下降低列车运行成本,确保列车运行图的可行性,重点针对车底出段时空路径与时刻表一体化优化问题进行研究。其中,车底出段时空路径规划问题用于确定车底的出段位置及其驶入正线车站的到达时间,时刻表问题用于... 为在满足乘客出行需求的条件下降低列车运行成本,确保列车运行图的可行性,重点针对车底出段时空路径与时刻表一体化优化问题进行研究。其中,车底出段时空路径规划问题用于确定车底的出段位置及其驶入正线车站的到达时间,时刻表问题用于确定担当运输任务列车的到发时刻。车底出段时空路径及时刻表的合理性是列车运行图可行性的重要保障。引入列车区间运行模式作为状态维度,构建描述车底运行的时空状态网络。基于此,进一步考虑客流需求与列车运行约束,以最小化列车运行成本与乘客出行成本为目标,实现车底出段时空路径与列车时刻表的一体化优化。通过拉格朗日松弛,将原问题转化为经典的最短路搜索问题,并提出启发式动态规划算法进行求解。以重庆地铁3号线为例验证模型与算法的有效性,结果表明:相比基于经验编制得到的列车运行计划,该模型与算法能够有效地降低乘客的出行成本和企业的运营成本,列车运行计划的总成本降低27.18%。 展开更多
关键词 城市轨道交通 出段时空路径 列车时刻表 时空状态网络 启发式动态规划
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