2023年列车编组计划研究综述.docx

列车编组方案研究综述 车流组织是铁路行车组织的一项重要内容，需要确定车流由始发站运送到终到站所经由的路线即车流径路以及直达列车运行方案和车流的改编方案即车流的编组方案。由于路网上到达、出发站很多，车流和列流繁多，因此编组方案数量非常庞大。在众多方案中选择经济有利的方案，属于大规模的组合优化问题。因此车流组织的优化涉及两方面，其一是车流径路（ＣａｒＲｏｕｔｉｎｇＰｒｏｂｌｅｍ，ＣＲＰ）；其二是货物列车编组方案（ＴｒａｉｎＦｏｒｍａｔｉｏｎＰｌａｎ，ＴＦＰ），也简称编组方案。编组方案统一安排全路车流组织方案，具体规定货运站、编组站、区段站等编组货物列车的发站、到站、列车种类、编组内容、车流编挂方式（编组要求）和车次。编组方案在铁路运输组织工作中具有十分重要的作用，如保证优质效劳、加速车辆周转、加快货物送达、联系货运方案和运行图、疏导车流保障畅通等。本文根据国内外ＴＦＰ优化的大量文献，对研究成果进行系统分类并就其特点进行比照和评述。 国外编组方案优化模型并不完全适合我国的实际情况，但是其研究思路值得借鉴。 各类建模方法综述： 1、动态规划法 该类方法将ＴＦＰ（ＴｒａｉｎＦｏｒｍａｔｉｏｎＰｌａｎ）抽象为一个多阶段决策网络图，一个车站对应一个阶段，每个阶段的点代表前方车站通过该阶段的车流的所有组合情况，然后根据Ｂｅｌｌ－ｍａｎ最优化原理求解。该方法能够获得全局最优解，但也摆脱不了车流组合指数增长的固有缺陷。 2、网络流方法 该类建模方法将各个车站视为点，各编组去向视为弧，各开行方向的集结消耗视为弧的固定消耗（每个站所有去向的集结消耗相同），改编中转额外消耗视为该弧的长度，从而将车流组织问题转化为具有固定消耗的网络流模型。 3、数学规划模型 该类模型采用数学规划方法求解，该类建模方法可以追溯到文献。根据决策变量的类型，可分为０－１规划模型（还可细分为线性０－１规划模型和非线性０－１规划模型、混合整数规划模型、二次０－１规划模型。在处理含有径路选择的问题时，０－１规划模型的改编变量相当于车流在某站是否进行首次改编，这意味着技术车流量为递推形式，因此其模型的具体化将导致高次项出现。与之不同，混合整数规划模型以车流在途各站的改编量代替。其中二次０－１规划模型非常巧妙，将编组方案归结为车流“独立的作业方式〞的组合，通过排除非独立的作业方式减少变量数目，建立线性紧约束，系数矩阵的元素均为０或１且分布具有稀疏性和分块对角特点。 编组方案数学规划建模特点总结 对于编组方案优化问题的求解，早期的研究者们主要根据铁路运输组织的实践提出各种近似处理的方法和技术，尤以２０世纪７０年代的筛选法为代表；而后期的研究者们那么以模型和算法并重，在对该问题的模型化描述根底上采用各种启发式算法求解。 1、传统求解方法 传统求解方法具体包括绝对计算法、表格计算法等。其中，绝对计算法实质上是穷举法。该类方法主要原理是，筛除不利方案之后，对所有的编组方案逐一计算车小时消耗，方案值最小的即为最优方案。该方法的算法思想简单，但计算工作量很大。当支点站数较多时，其选优难以实现。表格计算法，首先通过一定的判别条件删除或者排除局部不利方案到达精简方案的目的，其次对保存方案采用绝对计算法比选择优。根据直达列车集结车小时消耗和无改编通过节省，提出诸如绝对条件、必要条件和充分条件的判别条件。该方法直观、简便，在支点站数不多而且根本呈直线方向上，能够方便地找出最优或者接近最优的方案，应用较为普遍。 2、现代优化算法 从数学上描述ＴＦＰ，模型的规模将随车流和路网结构的复杂性而变得非常庞大。因此，编组方案编制问题属于超大规模的组合优化问题，是ＮＰ－ｈａｒｄ（Ｎｏｎｄｅｔｅｒ－ｍｉｎｉｓｔｉｃＰｏｌｙｎｏｍｉａｌ－ｈａｒｄ）问题，求解非常困难，应用传统的分支定界或者逐步寻优方法进行求解时，在精确性和可靠性方面都不能完全保证。在采用启发式算法求解ＴＦＰ方面有： 蚁群算法（ＡｎｔＣｏｌｏｎｙＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ，ＡＣＯ） 模拟退火算法（ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＡｎｎｅａｌｉｎｇ，ＳＡ） 遗传算法（ＧｅｎｅｔｉｃＡｌｇｏｒｉｔｈｍ，ＧＡ） 禁忌搜索算法（ＴａｂｕＳｅａｒｃｈ，ＴＳ） 神经网络算法（Ｂａｃｋ－ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎＮｅｕｒａｌＮｅｔｗｏｒｋ，ＢＰＮＮ） 通过运输组织优化，特别是区域路网车流组织优化以减少运营本钱和各种相关费用，提高运输效率和经济效益，一直是国外铁路系统规划与优化领域研究的热点之一。２０世纪８０～９０年代是研究的顶峰期，来自美国、加拿大等铁路货运兴旺国家的研究者们深入研究取得许多成果。国外编组方案优化模型并不完全适合我国的实际情况，但仍有一定的借鉴作用。为了便于与国内ＴＦＰ研究特点进行比照，现也从研究对象和范围、建模方法以及求解算法３个方面分别介绍国外相关成果。 该领域的文献根本都从战术层规划角度建立混合整数规划（ＭｉｘｅｄＩｎｔｅｇｅｒＰｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ，ＭＩＰ）模型，其中决策变量为０－１型的编组去向方案和实数型的车流改编量，一般都考虑组织要求（车流平衡约束）和物理限制（车站的改编能力、调车线数量）两大类约束。 （１ ）编组去向方案优化 编组去向方案优化问题（ＲａｉｌｒｏａｄＢｌｏｃｋｉｎｇＰｒｏｂ－ｌｅｍ，ＲＢＰ），其目标是确定每个站编组的去向以及每支车流的径路和接续方案。ＲＢＰ以车流ＯＤ作为考虑对象而非列车，这不同于其他研究问题。ＲＢＰ的求解结果为ＴｒａｉｎＢｌｏｃｋｉｎｇＰｌａｎ（ＴＢＰ），作为车站的Ｂｌｏｃ－ｋｉｎｇＰｏｌｉｃｙ。ＴＢＰ确定编组站的改编负荷和网络中车站作业分工。 列车运行方案优化问题，其研究目标是确定列车的径路、开行数量以及编组去向分配方案（Ｂｌｏｃｋ－ｔｏ－ＴｒａｉｎＡｓｓｉｇｎｍｅｎｔ，ＢＴＡ），也即是列车的编组内容。ＴＢＰ作为该问题的输入或者给定条件。 编组方案的编制都具有分阶段特点，但是却又有差异。国外是从问题的逻辑上进行分层：一般先生成编组去向方案，确定每个车站的编组去向和每支车流的径路和接续方案；然后确定列车运行方案，包括列车的径路、开行数量以及编组去向分配方案ＢＴＡ，其中ＢＴＡ确定了列车的编组内容；最后确定列车营运方案，以前两者为根底，安排列车运行的始发终到时刻等调度问题，实现编组方案与列车运行图之间的衔接和协调。 而国内那么是根据车流的性质在编组方案的内容上进行分阶段考虑：先确定装车地直达和空车直达列车编组方案，未被其吸收的直达车流向就近的技术站集中，然后编制技术站列车编组方案，最后对剩余的车流再确定区段管内列车编组方案。处理方式的差异主要是由于管理体制的不同。国外铁路多为公司性质，而我国铁路以国有为主，采用铁道部、铁路局、站段三级管理体制。 编组方案的构成内容 国外的列车并不区分装车地直达和技术直达，列车编组内容以编组去向（车流组号）为单元，每列车允许挂有多个组号，在组号到达其终到站之前，整个组号的编组内容不会发生变化，这同于我国的分组列车。但是在模型中没有表达换挂车组（局部改编）与改编费用消耗的差异。另外，我国的编组方案优化过程中，一般不涉及开行列车数量，而是在其内容编制完后确实定与检查阶段，根据吸收的车流量和列车编成辆数计算。我国编组方案不涉及时刻表，这另由列车运行图确定。其中，编组方案中确定的列车始发终到站、运行径路、行车量等信息以及相关作业时间标准都是其编制的条件和参数。国外研究列车营运方案时，考虑了列车调度问题，有些类似我国的根本运行图，以此为根底周期循环。根据其研究时间范围，调度方案有ｄａｉｌｙ第２期货物列车编组方案国内外研究综述ｐｒｏｂｌｅｍ和ｗｅｅｋｌｙｐｒｏｂｌｅｍ之分，其中后者一般研究１～２周的时间，称之为ｓｃｈｅｄｕｌｅｌｅｎｇｔｈ或者ｐｌａｎｎｉｎｇｈｏｒｉｚｏｎ，前者结果的简单复制是后者的特殊方案（不一定最优甚至可行），相比前者，后者的规模更大也更复杂。同时时间维的引入，能够方便刻画重空状态转换以及列车接续等组织过程，使得车流和货车流成为名副其实的动态流。为了解决该问题，国外学者借鉴了动态交通分配中的离散时间时空网络法构建时空网络 第二篇：列车运行控制综述报告列车运行控制系统课程设计 学 院：交通运输学院 指导老师：张喜 姓 名：张建磊 学 号：12251202 班 级：运输122023 列车运行控制系统技术方案设想 磁悬浮列车运行控制系统技术方案设想 。高速磁悬浮列车作为一种新型交通工具，具有快捷、平安、舒适、无磨擦、低噪声、低能耗易维护、无污染等优点.高速磁悬浮运行控制系统就如同人的大脑，负责安排整个交通系统平安可靠有效的运转，使磁悬浮列车的特点充分展现出来.目前，仅日德对高速磁悬浮运行控制系统的研究技术比较成熟，分别建立了山梨试验线（yamanashi）和埃姆斯兰特（enslard）（简称tve）试验线，并取得了试验成功.在国内，随着上海磁悬浮试验线的建立，对高速磁悬浮ocs的研究那么刚刚起步。本文仅对列车运行控制系统的设计方面进行简单的研究。 关键词：磁悬浮列车、列车运行控制、速度防护、车地传输技术、测速定位技术 1.磁悬浮列车的特点 由于磁悬浮列车具有快速、低耗、环保、平安等优点，因此前景十分广阔。常导磁悬浮列车可达400至500公里/小时，超导磁悬浮列车可达500至600公里/小时。它的高速度使其在202300至1500公里之间的旅行距离中比乘坐飞机更优越。由于没有轮子、无摩擦等因素，它比最先进的高速火车省电30%。在500公里/小时速度下，每座位/公里的能耗仅为飞机的1/3至1/2，比汽车也少耗能30%。因无轮轨接触，震动小、舒适性好，对车辆和路轨的维修费用也大大减少。磁悬浮列车在运行时不与轨道发生摩擦，发出的噪音很低。它的磁场强度非常低，与地球磁场相当，远低于家用电器。由于采用电力驱动，防止了烧煤烧油给沿途带来的污染。磁悬浮列车一般以4.5米以上的高架通过平地或翻越山丘，从而防止了开山挖沟对生态环境造成的破坏。磁悬浮列车在路轨上运行，按飞机的防火标准实行配置。它的车厢下端像伸出了两排弯曲的胳膊，将路轨紧紧搂住，绝对不可能出轨。列车运行的动力来自固定在路轨两侧的电磁流，同一区域内的电磁流强度相同，不可能出现几辆列车速度不同或相向而动的现象，从而排除了列车追尾或相撞的可能。 磁悬浮列车虽然具有这么多的好处，但到为止，世界上只有上海浦东磁悬浮铁路真正投入商业运营。尽管日本和德国已经有了实验路线，尽管2023年上海浦东机场到市区30公里长的线路将投入正式运营，但磁悬浮列车还是不能普及到日常生活中来。由于磁悬浮系统必须辅之以电磁力完成悬浮、导向和驱动，因此在断电情况以下车的平安就不能不是一个要考虑的问题。此外，在高速状态下运行时，列车的稳定性和可靠性也需要长期的实际检验。还有，那么是建造时的技术难题。由于列车在运行时需要以特定高度悬浮，因此对线路的平整度、路基下沉量等的要求都很高。而且，如何防止强磁场对人体及环境的影响也一定要考虑到。 基于磁悬浮列车的特点，磁浮列车运行控制系统的根本功能应该包括：操作与显示、自动操纵列车、驾驶序列控制、列车防护、进路防护、道彷防护、列车平安定位、速度曲线监控和牵引平安切断等功能。以德国为例，德国的高速磁浮列车系统可分为线路、牵引、车辆和运行控制四大系统。运行控制系统采用了3层结构：位于控制中心的中央运行控制系统；位于牵引变电站和轨道旁的分区运行控制系统；位于列车的车载运行控制系统。