高速鐵路列車運行沖突管理研究.pdf

1、高速鐵路列車運行沖突管理問題是高速鐵路運輸組織的關(guān)鍵技術(shù)之一，是鐵路行車指揮的重要內(nèi)容。鐵路行車調(diào)度的主要任務(wù)是要判定列車運行沖突的類型和沖突程度，按照一定的優(yōu)化目標(biāo)消解沖突，確定合理的列車運行次序，對列車運行計劃進行優(yōu)化調(diào)整。高速鐵路列車運行沖突管理基于列車運行的動態(tài)運行信息，實現(xiàn)對潛在列車運行沖突的判定、度量、預(yù)測和消解，為列車運行調(diào)整提供輔助支持。列車運行沖突管理研究對于提高我國高速鐵路的運輸組織水平、完善綜合調(diào)度指揮系統(tǒng)功能和實

2、現(xiàn)調(diào)度指揮智能化具有深遠的意義。
　　由于高速鐵路調(diào)度指揮智能化對列車運行調(diào)整的高要求給高速鐵路的列車運行沖突管理的時效性和有效性提出了更高的要求。因此，相比于既有鐵路，需要更加重視對高速鐵路列車運行沖突的管理，重點消解好各類沖突。
　　本論文分析了高速鐵路列車運行沖突的特點，闡述了高速鐵路列車運行沖突管理的內(nèi)涵。提出了各類沖突的判定方法，研究了高速鐵路列車運行沖突的產(chǎn)生機理，提出了高速鐵路列車運行沖突程度的度量方法及預(yù)測方

3、法，建立了基于沖突消解的列車運行調(diào)整優(yōu)化模型并設(shè)計了求解算法。具體完成了以下研究工作:
　　(1)通過參閱大量的研究文獻和成果，歸納并分析了列車運行沖突管理的研究歷程及國內(nèi)外對列車運行沖突管理問題研究的現(xiàn)狀。國內(nèi)外相關(guān)研究對列車運行管理問題的研究主要是依托列車運行圖優(yōu)化和調(diào)度指揮系統(tǒng)開發(fā)而進行的，對列車運行沖突管理問題專門和系統(tǒng)的研究尚缺，沒有能夠適合我國國情和路情的高速鐵路列車運行沖突管理體系。
　　(2)在定義高速鐵路列

4、車運行沖突的基礎(chǔ)上，對高速鐵路列車運行沖突從4個不同角度進行了分類。沖突分析、神突消解和基于沖突管理的列車運行調(diào)整方法及運行圖優(yōu)化技術(shù)等問題是我國高速鐵路沖突管理的主要內(nèi)涵。
　　(3)為了研究高速鐵路列車運行沖突的產(chǎn)生機理，研究了列車運行干擾及冗余時間對列車運行沖突的作用過程并進行了高速鐵路列車運行沖突機理的仿真分析。通過分析列車運行隨機干擾的分布規(guī)律及累積效應(yīng)，得到了列車運行干擾條件下偏離運行計劃的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖及轉(zhuǎn)移矩陣。分析了

5、運行圖冗余時間的分布規(guī)律及對列車運行沖突吸收作用的機理，得到了列車運行計劃恢復(fù)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖及轉(zhuǎn)移矩陣。運用易語言開發(fā)的“列車運行干擾-冗余時間-沖突”仿真程序?qū)?個車站和3個區(qū)間內(nèi)的5列高速列車在給定的仿真情景下進行了仿真。研究和仿真表明:高速鐵路列車運行沖突與列車運行干擾正相關(guān)，而與運行圖冗余時間負相關(guān)。
　　(4)根據(jù)高速鐵路列車運行沖突的判定依據(jù)，分別給出了7類列車運行沖突的IF-THEN產(chǎn)生式規(guī)則判定方法，運用時間拓撲矩陣?yán)?/p>

6、論實現(xiàn)了高速鐵路列車事件的時間邏輯判斷，為列車運行沖突的計算機實現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)，闡述了高速鐵路到發(fā)線運用沖突及其他類型沖突的判定思路和步驟。沖突判定方法和算法能夠?qū)崿F(xiàn)對高速鐵路列車運行沖突的實時判斷。
　　(5)為了測度列車運行沖突的嚴(yán)重程度，提高鐵路行車指揮水平，對列車運行沖突進行了靜態(tài)和動態(tài)度量方法研究。從宏觀層面和微觀層面對各類列車運行沖突程度進行了靜態(tài)度量，重點對同類型沖突的動態(tài)度量方法進行了詳細闡述。從實績運行圖獲得列車運

7、行數(shù)據(jù)建立列車運行調(diào)整決策表，運用信息熵理論考察各條件屬性對減小決策不確定性的作用，確定各列車運行調(diào)整條件屬性的重要性排序，選取評估沖突列車運行狀態(tài)的5個指標(biāo)并給予模糊評分，并計算各指標(biāo)熵權(quán)，提出了各類型同類沖突嚴(yán)重程度的動態(tài)度量方法。
　　(6)構(gòu)建了高速鐵路列車運行三角模糊數(shù)時間工作流網(wǎng)，分析了列車運行工作流網(wǎng)順序模式和選擇模式的內(nèi)涵。將高速鐵路列車運行沖突的預(yù)測歸結(jié)為工作流網(wǎng)時間一致性驗證問題，根據(jù)列車當(dāng)前的列車運行狀態(tài)及列

8、車未來各活動的三角模糊數(shù)時間，建立沖突預(yù)測鏈表，通過工作流網(wǎng)活動結(jié)束時間與截止期限的比較，計算出高速鐵路列車運行各類沖突可能性，從而實現(xiàn)高速鐵路列車運行沖突的預(yù)測。
　　(7)提出了基于列車運行沖突消解的高速鐵路列車運行調(diào)整流程，分析了平移運行線、交換運行線、變更停站和越行方案以及數(shù)學(xué)規(guī)劃四種沖突消解策略的作用原理。建立了基于最小列車運行沖突消解代價的高速鐵路列車運行調(diào)整問題數(shù)學(xué)規(guī)劃模型，該模型以沖突消解代價最小為優(yōu)化目標(biāo)，根據(jù)模