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原文传递城市轨道交通快慢车线路通过能力优化研究

论文题名：	城市轨道交通快慢车线路通过能力优化研究
关键词：	城市轨道交通;快慢车模式;通过能力优化;列车追踪间隔;人工蜂群算法
摘要：	随着城市化进程的发展，城市轨道交通线路不断向外围扩展，形成了连接周边卫星城市和机场等重要交通枢纽的市域快线等，该类线路的特点是线路距离长，发车间隔较大，客流存在分布不均的情况，普通的站站停运营模式已经不能满足乘客的出行需求。快慢车组合运营模式是作为优化该类线路运营模式的重要手段，然而快慢车模式采用非平行运图，其运营组织方式和线路布置都较为复杂，导致线路的通过能力降低，影响列车运行效率。在此背景下，本文开展城市轨道交通快慢车线路通过能力优化研究，从列车运行控制层面优化列车追踪间隔，实现线路通过能力的优化。　　论文介绍了快慢车组合运营模式的概念，对快慢车模式的特点进行分析。针对国内的快慢车线路大多采用共线共轨的运行方式，从停站时间、越行组织、列车编组和交路计划4个关键指标深入分析快慢车组合运营模式下线路通过能力的影响因素。最后给出快慢车模式下线路通过能力的计算方法，为后续研究列车运行控制和线路通过能力优化建模提供了理论基础。　　在此基础上，分析了列车的运行过程，通过牵引计算和受力分析给出了列车的运动方程，并从单质点和多质点角度对列车的运行状态进行仿真。从而推导出列车的追踪间隔模型和最小追踪间隔计算方法，建立以最小追踪间隔为优化目标，以列车运行速度为决策变量，以安全性、列车停车精度、准点性和乘客舒适度为约束条件的快慢车线路通过能力优化模型，为后续引入智能优化算法提供了实际的优化对象。　　采用智能优化算法对线路通过能力优化模型进行求解。选择较为先进的ABC算法，针对算法收敛性能和全局搜索性能方面的不足，通过二项交叉操作对算法的开发能力进行改进，提出改进后的基于交叉操作的全局人工蜂群（CGABC）算法。为了验证改进后算法的先进性，选取标准测试函数Sphere和Rastrigin分别对CGABC算法、ABC算法和PSO算法进行测试，测试结果显示改进后的算法在收敛性能、全局搜索性能和求解精度上都有很大的提升。　　针对列车在区间运行的追踪间隔“富余”但是在站台区域的追踪间隔受到限制，通过合理的调整进站限速区间可以有效缩短最小追踪间隔，设计CGABC算法的优化求解流程，对进站限速起点进行优化求解，选取最优限速起点，得到优化后的列车运行曲线和最小追踪间隔，从而实现了线路通过能力的优化。　　以某城市轨道交通线路的实际线路数据和车辆数据作为案例，采用Matlab平台进行仿真验证，得到优化后的列车运行曲线和最小追踪间隔图。结果表明，优化后列车最小追踪间隔由102s降为88s，满足了城市轨道交通追踪间隔90s的设计标准，优化后列车的运行曲线更加合理，线路运行时间提高了2%，在可以接受的范围之内，优化后线路通过能力由26对/h增加到了32对/h，线路通过能力提高了23.1%，总体上达到了通过能力优化的目标，提高了列车的运营效率。
作者：	吴军
专业：	交通运输工程
导师：	徐永能;王恒
授予学位：	硕士
授予学位单位：	南京理工大学
学位年度：	2021