考虑技术站车流接续的列车运行调整研究

摘要

技术站工作组织与区段列车运行调整是铁路货物运输日常生产中紧密相连，互为影响的两个环节。两者协调配合，共同完成路网车流组织目标。列车运行图和货物列车编组计划是指导这两个生产环节重要的技术文件。货物列车编组计划指导技术站将车流组织成列流，即组流上线，而列车运行图则规划列车运行秩序，完成列车流组织的任务，两者在运输组织上体现为递进关系。在日常调度指挥中，调度所依据车流量及车流组织优化原则制定货物列车开行计划，并将车流及列流的组织任务分解到技术站和调度区段。技术站的主要任务是不间断接车和按照货物列车编组计划及阶段计划要求组流上线，调度区段则以尽可能保证计划运行图的实施，并获得较高的旅行速度为主要目标。该组织模式强调了技术站工作组织对调度区段的配合。技术站工作组织属站点层面决策，调度区段则属路网层面决策，点服从于面，是我国铁路运输组织模式的特点，也是被长期的运输实践证明是合理有效的。货物列车编组计划仅包含了车流的空间属性而无时间属性，车流信息在货物列车开行计划的制定与执行期间发生变化，货物列车开行计划本身的不足以及列车运行偏差等原因，都可能导致技术站的阶段计划兑现率低，货车停留时间增大。因此，在不影响列车运行调整总目标的前提下，将技术站的车流接续需求作为后续到达列车的运行调整目标之一，通过微小调整，使技术站急需车流按时或尽可能早到，将减少相关车流等待，提高技术站阶段计划的兑现率，更好的促进点、线协调，从而获得更优的运输生产效果。
　　本文在现有运输组织模式的基础上，提出了区段列车的运行一定程度上满足技术站工作组织需求的研究设想，通过所建立的技术站工作组织模型验证了该设想的可行性与必要性。对所涉及的关键问题、方法和理论进行了分析，给出了问题解决的方法与步骤。算例表明，一定程度的兼顾技术站车流接续需求的列车运行调整措施对运输区域整体有利。本文具体工作如下:
　　(1)通过大量的文献阅读及实际调研，对技术站工作组织、区段列车运行调整及两者相互关系的研究历史及成果进行了综述。现有运输组织模式和相关研究成果中已充分强调了技术站的车流组织（接续）对路网列车运行的配合，但将这种配合由单向配合向双向拓展的相关研究不多，且不深入。
　　(2)从车流接续的角度分析了技术站配流计划中各类车流的特点，运用排队论的观点建立了“区段-技术站”车流状态转移方程，说明了车流组织过程中时间与空间的约束关系。建立了技术站工作组织模型，并基于部分理想条件假设，将模型简化为技术站车流接续，针对模型特点设计并实现了模型算法。编写了用于描述列车到达时刻发生变化（主要是晚点）对技术站车流接续影响的仿真程序。在对仿真结果进行分析和统计的基础上，得到了列车到达晚点对于技术站车流接续影响的相关结论。
　　(3)在比较列车运行图铺画、列车运行调整评价指标特点、研究历史及成果的基础上，分析了建立考虑技术站车流接续的列车运行调整指标体系应考虑的因素及各因素的相关特点。建立了基于运输区域的列车运行/技术站工作组织指标，结合指标特点，运用改进层次分析法对指标进行了综合。
　　(4)通过引入适流车组及赶流调整代价两个概念，明确了目标时段内，部分到达、出发列车间的相关关系。根据三者的组合关系，定义了制定赶流调整目标可能涉及的八种情形，提出了赶流调整代价的概念。分情形给出了赶流调整目标的制定策略，对其中较复杂的情形，给出了调整目标的确定模型及算法。
　　(5)结合赶流调整目标，分析了待调列车的可调整性及赶流调整对运输区域和同区段货物列车旅行速度的影响。结合赶流调整的特点，给出了赶流调整的应用场景、原则及措施，建立了赶流调整模型，并针对模型特点设计了求解该模型的基于空间搜索的改进遗传算法。
　　(6)在以上分析的基础上，建立了由技术站车流接续、列车运行调整目标、赶流调整等三个子模型组成的综合模型。将列车运行调整目标模型作为中间模型，以中间模型兼顾其余子模型的思路作为综合模型的协调机制。采用分部计算、指标评价的求解思路，与采用递阶结构的大系统模型相比，该方法虽较难得到最优解，但可得到与调整前相比更优的“满意解”，并大大减少计算量，可较好的满足运行调整对运算速度的较高要求。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 论文的研究背景

1．2 国内研究现状

1．2．1 技术站工作组织国内外研究现状

1．2．2 列车运行调整国内外研究现状

1．2．3 技术站工作组织与区段列车运行的协调研究

1．2．4 既有研究存在的不足

1．3 论文研究内容与结构

1．4 技术路线

第2章 技术站工作组织与区段列车运行影响机理分析

2．1 技术站工作组织

2．1．1 技术站工作组织概述

2．1．2 技术站工作组织

2．1．3 列车、车辆在车站和区段的状态转移方程

2．1．4 基于列车到发时刻的技术站与区段相互影响分析

2．2 列车晚点对技术站车流接续影响的仿真分析

2．2．1 列车运行晚点概率及晚点时间

2．2．2 到达列车晚点对技术站车流接续影响仿真分析

2．3 本章小结

第3章 考虑技术站车流接续的运行调整评价指标体系

3．1 列车运行调整评价指标的研究与发展

3．2 考虑技术站车流接续的列车运行调整评价指标

3．2．1 列车运行调整与运行图优化原则比较

3．2．2 列车运行调整评价指标需求分析

3．2．3 考虑技术站车流接续的运行调整综合指标体系

3．3 综合评价指标的合成及权重确定

3．3．1 指标无量纲及合成方法

3．3．2 指标权重确定

3．4 本章小结

第4章 考虑技术站车流接续的列车运行调整目标确定

4．1 适流车组对技术站车流接续的影响分析

4．1．1 适流车组的分析及确定

4．1．2 适流车组对对技术站出发列车的影响

4．2 确定列车运行调整目标

4．2．1 运输组织中流线结合的含义

4．2．2 列车运行调整目标的确定思路

4．2．3 确定赶流调整目标

4．2．4 赶流调整代价的分析与计算

4．2．5 算例

4．3 本章小结

第5章 赶流调整模型及算例

5．1 列车运行调整策略及可调性分析

5．1．1 赶流调整对运输区域影响的分析及假设

5．1．2 赶流调整策略

5．1．3 赶流调整实施条件及对相邻列车旅行速度的影响分析

5．1．4 列车运行可调性

5．2 赶流调整模型

5．2．1 赶流调整模型目标函数

5．2．2 列车运行调整约束条件

5．2．3 赶流调整模型

5．2．4 模型分析及简化

5．2．5 模型算法设计

5．3 基于运输区域的赶流调整综合评价及算例

5．3．1 基于运输区域的赶流调整综合评价

5．3．2 综合算例

5．4 本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读博士期间发表的论文及参与的科研情况

附表