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高速铁路列车运行图冗余时间布局优化方法研究
| 论文题名： | 高速铁路列车运行图冗余时间布局优化方法研究 |
| 关键词： | 高速铁路;列车运行图;冗余时间布局;贪心算法 |
| 摘要： | 列车运行图是铁路运输企业实现列车安全、正点运行和经济有效地组织铁路运输工作的列车运行生产计划。高速铁路以安全舒适、快速便捷、正点可靠为主要竞争优势吸引客流，其按图行车程度大小，直接影响铁路运输组织秩序和客运服务质量。然而在列车运行图实施过程中不可避免地会受到外界干扰，使得列车到发时刻偏离计划。在列车运行图中预留一定的冗余时间，使其具备良好的弹性，是提高正点率的重要手段。然而过多的冗余时间会降低列车旅行速度和区间能力利用率，因此，在限制冗余时间总量条件下，研究如何分配冗余时间，即优化高速铁路列车运行图冗余时间的布局，对提升运行图弹性，保障运输组织秩序和强化高铁客运优势具有重要的理论和现实意义。 本研究针对既有研究的局限性，提出两方面创新点，一是考虑时间窗约束建立冗余时间布局优化模型，使优化调整后的局部运行图对整体运行图影响较小，能一定程度上保持与整体运行图的衔接关系。二是基于初始晚点回溯提出列车运行图仿真方法，增加仿真过程中干扰场景设置的真实性与合理性。 本研究首先分析了列车运行干扰与晚点现象，引出列车运行图弹性内涵并给出其定义，提出研究的前提假设。在此基础上建立运行图弹性评价指标，提出弹性现实评价与弹性实验评价方法。之后分析列车运行图冗余时间提升运行图弹性作用，设计并提出列车运行图冗余时间布局优化方法框架。框架的核心是考虑时间窗约束的列车运行图冗余时间布局优化模型，该模型基于随机性资源约束项目调度理论（SRCPSP），以优化运行图弹性评价指标为目标函数，在运行图可行性安全性约束基础上，考虑减小对原始运行图其他运行线影响，添加列车到发时间窗约束，设计了改进贪心算法对模型进行求解。框架中另一重要部分是基于初始晚点回溯的列车运行图仿真，研究采用马尔可夫链对司机驾驶行为产生的列车到发时刻波动影响进行模拟，设计了仿真方法和仿真流程，提出了从列车运行实绩历史数据回溯初始晚点方法，用初始晚点拟合干扰分布，设计了干扰场景库与生成方法，基于此提升仿真的真实性与合理性。最后以京沪高铁北京南—济南西区段部分列车运行图为案例，完整应用列车运行图冗余时间布局优化方法，验证了时间窗约束有效性，对比评价运行图弹性，验证了优化方法有效性，统计优化结果共性，给出冗余时间布局具体建议。 |
| 作者： | 周政铎 |
| 专业： | 交通运输规划与管理 |
| 导师： | 周黎 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中国铁道科学研究院 |
| 学位年度： | 2023 |
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