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高速列车运行控制与调度一体化的研究
| 论文题名： | 高速列车运行控制与调度一体化的研究 |
| 关键词： | 高速列车;运行控制;路径选择;车辆调度 |
| 摘要： | 高速列车调度是解决高铁网络运力资源配置的有效手段，是编制高速列车日常运行计划及列车运行图的重要依据，同时也是处理高速列车扰动、调整列车运行的有效手段。高速列车的调度效率直接影响高铁网络的服务水平及运营效益，因此科学高效的高速列车调度具有重要的现实意义。另外，高速列车的运行控制能指导列车的具体运行过程，将运行控制与调度结合在一起研究，可以在得到列车实时速度和位移的条件下优化列车调度，定量地分析列车旅行时间、能耗等评价指标，保证高速列车的调度更具科学性、合理性。 本文根据国内外列车运行控制、列车调度等领域的既有文献，研究了高速列车运行控制与调度一体化的问题，建立了高速列车运行控制与调度一体化模型，并设计了求解算法，最后用仿真方法和启发式算法结合模拟列车运行，验证了本文模型与算法的有效性。 论文的主要工作如下: 1、从缩短旅行时间、减少能耗和保证行车安全的角度出发，引入了惰行控制，提出了时间——能耗均衡较优的列车运行控制策略（Time-Energy BalancedStrategy，简称TEBS），建立了单双线混合高铁网络条件下不同等级列车混行的运行动力学模型，并设计了仿真算法模拟列车运行，验证了TEBS和仿真方法的有效性。 2、分别提出了扰动条件下基于事件和基于时间的高速列车运行调整模型与算法。基于事件的模型主要通过约束事件发生时刻、列车在各区间最短运行时间等寻找较优的调整方案，同时设计了改进的二阶段贪婪算法进行模型求解。基于时间的模型定义了包括赶点策略在内的列车运行调整策略，在列车运行控制基础上进行实时调整，并设计了相应的仿真算法求解。 3、提出了高速列车运行控制与路径选择问题的优化模型及算法。模型在保证列车安全车距约束条件下，加入了各路径运力需求的约束。基于列车运行仿真，本文对列车径路进行优化，降低列车运行时间及列车运行总能耗，并设计了基于列车运行控制的改进遗传算法(Genetic Algorithm based on Train Control，简称GATC)来实现模型的求解。 4、通过一系列的仿真实验验证了本文提出的模型与算法的有效性。结果证明本文提出的TEBS比基本控制策略的时间——能耗综合函数值高出10％-20％;基于事件的高速列车运行调整方法时间短但不涉及速度实时控制，适用于大规模网络，而基于时间的高速列车运行调整方法时间略长但结果更精确，适用于小规模网络;此外，高速列车运行控制与路径选择问题的优化模型及算法可以在较短时间内得到较优的列车路径分配结果，使列车运行时间和能耗最小。 |
| 作者： | 孙亚华 |
| 专业： | 交通运输规划与管理 |
| 导师： | 曹成铉 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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