高速铁路客运站进路分配问题优化研究

摘要

在我国高速铁路车站大规模建设和车站接发列车数量不断增加的情况下，制定合理可行的进路分配方案，对于提高车站作业效率和车站作业计划的稳定性意义重大。车站作业过程与列车进路一一对应，不考虑分段解锁，从准备列车进路时起，咽喉区和到发线同时被占用，直到车站作业过程结束。在分析咽喉区和到发线运用要素的基础上，定义列车进路占用咽喉区的部分为“过咽喉区径路”，不同的过咽喉区径路之间可能存在相互干扰的关系，同一条过咽喉区径路可能连接多条到发线，列车到达某到发线或从某到发线进入区间也往往有多条过咽喉区径路可以选择。 充分考虑高速铁路车站设备之间的相互制约关系、车站作业过程与车站设备的关系以及属于同一列车的不同车站作业过程之间的衔接性关系，结合道岔分组的方法，以最小化到发线运用不均衡性和最小化道岔组运用不均衡性为优化目标，建立咽喉区和到发线一体化运用的列车进路分配方案优化模型M1，将模型M1优化所得的列车进路分配方案作为图定方案付诸实施；在这个过程中，当部分列车晚点造成后续列车进路交叉干扰时，则需在模型 M1的基础上，以未占用图定到发线的列车数最小和车站作业过程平均延误时间最小为优化目标，建立后续列车进路分配方案的调整模型 M2；模型M1和M2均为大规模线性规划模型，采用MATLAB加载YALMIP工具箱进而调用CPLEX的方法求解。 最后以南京南站京沪场 18:00-21:00 高峰时段接发的57 列车为研究对象，验证模型的合理性和求解方法的可行性。结果表明：模型 M1 有效保证列车按照运行图时刻表进出站，优化方案与原始方案相比，到发线运用不均衡性指标值由15.08降为2.28，道岔组运用不均衡性指标值由19.5降为17.11，优化效果明显。当列车G1927和G9410各晚点 5 分钟致使后续列车进路交叉干扰时，模型 M2 则可以有效保证列车进路的畅通，若侧重于未占用图定到发线的列车数最小，则调整方案一与优化方案相比，到发线和道岔组的运用均衡性均不变，列车全部占用图定到发线，5列车发生延误，后续列车平均延误时间为0.41min；若侧重于车站作业过程平均延误时间最小，则调整方案二与优化方案相比，到发线运用不均衡性指标由2.28增大到6.5，均衡性效果变差，道岔组运用均衡性不变，1列车未使用图定到发线到发线，3列车发生延误，后续列车平均延误时间为0.21min。

目录

附录三：模型M2的yalmip核心代码