【《高铁列车到发线运用方案编制模型分析》3600字（论文）】

高铁列车到发线运用方案编制模型分析目录TOC\o"1-3"\h\u4940高铁列车到发线运用方案编制模型分析 1153631.1到发线运用与进路选择特点 137821.1.1到发线运用 110141.1.2进路选择 280411.2变量定义 4209231.2.1决策变量 529951.2.2参量定义 536311.2目标函数 7194591.3约束条件： 7326101.1.1到发线及进路占用唯一性： 7104071.1.2到发线与咽喉进路整体性约束 812461.1.3到发线安全使用间隔约束 8167881.1.4进路冲突约束 8192221.1.5通过列车由正线接发 952671.1.6间隔时间约束 9223391.1.7停站时间约束 10322991.1.8进路占用时间约束 101.1到发线运用与进路选择特点1.1.1到发线运用基于人性化考虑，高铁车站相较于普速铁路客运站的组织模式与组织方法进行了很大程度的改革，以融合有自动售检票系统、车站信息引导标志、多个检票口等设施设备为一体的综合大厅为中心。每个站台对应一到两个检票口以及车站的引导标识系统保证了旅客可以选择合适的候车区域，因此从减少旅客走行距离的角度优化列车的到发线运用意义不大；均衡的到发线运用方案以到发线占用时间或占用次数均衡为优化目标，保证到发线运用方案中不会出现不同到发线占用时间差距过大的情况。但在高峰时期能力紧张的情况下，适当牺牲作业抗干扰性来提升行车密度也是一种可行的考虑。本文从高峰时期提升运力角度考虑到发线运用。1.1.2进路选择进路是指移动设备在站内由一个地点到另一个地点所运行的经路。进路包括列车进路和调车进路，其中列车进路又包括接车进路、发车进路和通过进路三种，而高速铁路的调车进路主要体现为列车出入段。接车进路是指列车自车站外侧进站信号机至到发线上停稳过程的径路。图3-1是标注有信号机的简易车站接车进路示意图，其中r1是下行方向列车的正向接车进路；r2是下行方向列车的反向接车进路，反接会横切车站一端咽喉，对车站作业影响较大，只有在办理少量立折列车接车作业时会采用。发车进路是指列车从停靠到发线对应的出站信号机至出清车站最外侧信号机过程的径路，如图3-2，r3为正向发车进路，图3-1接车进路示意图图3-2发车进路示意图图3-3通过列车进路示意图前文2.1.2提到，动车段（所）与车站是通过站线连接，即列车的出入动车段（所）作业也要占用到发线和咽喉区道岔，因此可以将出入段作业近似看作是接发车作业，对应接车进路和发车进路。由动车段转出至车站的调车进路看作是接车进路，自动车段与车站联络线上的信号机至到发线上停稳；列车由车站入段的调车进路看作是发车进路，自到发线上出站信号机至动车段与车站联络线上的信号机，如图3-4所示。图3-4出入段进路本文不考虑折返列车，并将出段作业视为接车作业，入段作业视为发车作业。至此，列车在站的设备占用顺序均统一为依次占用接车进路、到发线、发车进路各一次，见表3-1。表3-1不同种类列车站内走行顺序列车类型站内走行过程运用站线始发列车出段（接车）进路-发车进路到发线停站通过列车接车进路-发车进路到发线终到列车接车进路-入段（发车）进路到发线不停站通过列车接车进路-发车进路正线高铁车站往往行车密度较大，很容易产生进路之间的冲突，平行进路可以实现同一时间办理多项作业过程，提高咽喉区的使用效率，因此平行进路也是进路选择时需要的考虑因素之一。如图3-5所示，车站左端咽喉可以同时办理下行接车、上行发车两项平行作业；右端咽喉可以同时办理列车入段、下行通过、上行接车三项平行作业。图3-5平行进路示意图本文协同考虑到发线运用与进路选择，考虑列车接入某到发线及从某到发线发车实际有多条接车进路和发车进路的情况。一般来说，高铁车站不同进路长度不同，即同一列车接入不同到发线的走行时间不相同。根据前文2.2.4中关于到发线运用对到达追踪间隔时间的影响分析，为了提高接发车作业效率，压缩固定时段内列车在站总时间，应考虑时段内所有列车选择到发线过程中的博弈行为，保证整体目标最优。1.2变量定义记L为列车集合，L=lii=1,2,3,···m，m为列车数量；D为到发线集合，D=djj=1,2,3,···n，n为到发线数量；Dz为正线集合，Dz包含于D；本研究不考虑立即折返列车，即不会出现反接和反发作业，所以无论对上行还是下行来说都可以按照车站两端严格区分接车进路和发车进路，且不会出现接车进路与发车进路冲突情况。将接车进路和发车进路设为两个集合，在下文构建进路冲突矩阵时不必考虑接车进路与发车进路冲突，仅考虑h×h和w×w的接车、发车进路冲突矩阵，减小矩阵规模，避免不必要的计算，压缩求解时间。下文中的决策变量和参量定义亦区分接发车进路,接车、发车进路分别用a、d字母加以区分，代表arrival、depart的首字母，类似情况不再解释。1.2.1决策变量xyy到发线占用和进路选择均为0-1变量，即某列车占用某条到发线或进路时取1，否则为0。tiaS————列车tiaE————列车tidS————列车tidE————列车图3-6列车占用进路时间示意图本文研究内容微观考虑每列车的到发线运用与进路选择，因此不能将列车简化抽象为点来考虑，需要在考虑列车长的基础上明确列车在站内的走行过程，精确刻画列车在站内通过关键位置点的时间。接车时，定义列车头部通过车站外侧信号机为列车占用接车进路开始时刻；列车停稳在到发线上时为占用接车进路结束时刻。发车时，定义列车头部通过到发线上出站信号机位占用发车进路开始时刻；列车尾部出清车站外侧信号机或道岔为列车占用发车进路结束时刻。1.2.2参量定义ccbbeeρρGAD表3-2时间参量定义参量含义T到发线安全使用间隔H列车最小停站时间t接车进路rut接车进路rv1.2目标函数（3-1）基于前文分析与本文研究目的，本文所构建到发线运用方案编制模型为单目标规划，目标函数为列车站内走行时间之和最小，即高峰时期内接入第一列列车至最后一列列车出清车站最外侧信号机用时最短。结果可以与现有车站时刻表进行对比，较为直观。进一步的，也可以通过能力计算相关方法得出优化后的高速铁路高峰时期通过能力。1.3约束条件：1.1.1到发线及进路占用唯一性：①到发线占用唯一性（3-2）式（3-2）表示任意一列车都只能占用一条到发线。②接车进路占用唯一性（3-3）式（3-3）表示任意一列车都只能占用一条接车进路。③发车进路占用唯一性（3-4）式（3-4）表示任意一列车都只能占用一条发车进路。1.1.2到发线与咽喉进路整体性约束体现到发线运用与进路选择协调优化的约束条件是保证每列车的接、发进路与到发线的选择具有连通性，列车占用某条到发线，则必须为其安排连通该到发线的接发车进路各1条。（3-5）（3-6）1.1.3到发线安全使用间隔约束（3-7）Tg是占用同一到发线的两相邻列车之间需要满足的最小作业间隔时间，如果不满足此最小作业时间则两列车无法安排在同一到发线作业。δ1.1.4进路冲突约束①到达进路与到达进路（3-8）②出发进路与出发进路（3-9）图3-7进路冲突示意图图3-8正常进路示意图图3-7为两种列车进路冲突示意图。进路冲突可以从时间和空间两个维度出发进行疏解。空间疏解即为实现平行进路，两列车的进路互不干扰，自然无需考虑占用时间冲突。但当两列车占用同一进路或各自占用进路相互冲突时，则需要避免两列车在时间上产生冲突如图3-8所示，横轴代表时间。由上述图例分析可知，若要两列车不产生冲突，两列车占用进路开始时刻与结束时刻彼此相减的乘积必定为负，表现为式（3-8）和式（3-9）。1.1.5通过列车由正线接发（3-10）1.1.6间隔时间约束（3-11）（3-12）（3-13）（3-14）（3-15）（3-16）1.1.7停站时间约束（3-17）各类列车在站停留时间