高速铁路车站进路分配优化研究

摘要

列车间隔时间是影响高速铁路通过能力的主要因素之一。在轨道电路分段解锁的条件下，优化车站作业中的列车进路分配有助于压缩列车间隔时间，提高车站高峰通过能力。　　本文在介绍了高速铁路车站的类型、基本站型的基础上，分析了始发、终到、停站通过、不停站通过、折返等五类列车在站技术作业过程，梳理了列车技术作业过程中到发线与咽喉区的占用时间以及二者间的关系。依据CTC调度集中系统，分析了进路分段解锁、列车密集到发场景下各作业进路占用时间之间的关系以及进路冲突产生的原因、场景，提出了分段解锁条件下进路冲突的疏解方法。　　此外，介绍了列车间隔时间的概念及其传统计算方法。分析了进路分段解锁条件下进路分配对列车间隔时间的影响，并提出了基于进路分段解锁的列车间隔时间计算方法。得出分段解锁条件下，前后列车接车进路重合区段末端越接近车站外方，到达间隔越小的结论。　　高速铁路到达间隔时间是制约列车间隔时间的瓶颈。因此，在车站轨道电路分段解锁、列车密集到发、紧凑作业的场景下，以车站单方向追踪列车到达方向列车间隔时间总和最小为优化目标，到发线与进路占用唯一性、整体性、到发线安全使用间隔、列车间隔时间、进路冲突疏解等为约束，构建高速铁路列车进路分配优化模型。以福州南站为例，利用CPLEX求解模型，求解得到相对MIP间隙容差为4.34%的当前最优解。通过对所求列车进路分配方案的分析，验证了该解的全局最优性、约束的有效性。福州南站下行方向理论到达间隔时间3min31s，进路分段解锁条件下最小到达间隔时间3min08s。目标函数最小值为5766s，即1h36min06s，平均到达间隔时间3min20s，平均压缩11s。模型能够实现到达方向间隔时间之和最小的优化目标，为列车安排合理的到发线与进路，疏解进路冲突，模型的有效性得到验证。该模型对列车间隔时间的压缩以及列车运行图的编制具有一定指导意义。

目录

声明

第 1 章 绪论

1.1.1 研究背景

1.1.2 研究意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 高速铁路列车间隔时间研究

1.2.2 车站列车进路分配问题研究

1.3 研究目标

1.4 主要研究内容

1.5.1 研究方法

1.5.2 技术路线

第 2 章 高速铁路车站类型与列车技术作业组织

2.1 高速铁路车站的分类及其基本站型

2.1.1越行站

2.1.2 中间站

2.1.3 始发终到站

2.2 列车技术作业过程

2.2.1 始发列车技术作业过程

2.2.2 终到列车技术作业过程

2.2.3 折返列车技术作业过程

2.2.4 停站通过列车技术作业过程

2.2.5 不停站通过列车技术作业过程

2.3 列车技术作业时间

2.3.1 咽喉区占用时间

2.3.2 到发线占用时间

2.3.3 进路与到发线占用时间的关系分析

2.4 高速铁路车站进路控制

2.4.1 进路占用时间接续

2.4.2 进路冲突分析

2.4.3 进路冲突的疏解

2.5 本章小结

第 3 章 高速铁路列车间隔时间的概念及计算

3.1 高速铁路列车间隔时间类型及传统计算方法

3.1.1 列车区间间隔时间

3.1.2 列车车站作业间隔时间

3.2.1 进路分配对列车间隔时间的影响分析

3.2.2 基于进路分段解锁的列车间隔时间计算方法

3.3 本章小结

第 4 章 高速铁路车站列车进路分配模型

4.1 问题描述

4.2 模型构建

4.2.1 模型假设

4.2.2 符号说明

4.2.3 进路分配优化模型

4.3 模型求解

4.4 本章小结

第 5 章 实例分析

5.1 背景资料

5.1.1 福州南简介

5.1.2 基础数据

5.2.1参数取值

5.2.2数据处理

5.2.3求解结果

5.2.4结果分析

5.3 本章小结

结论

1 论文的主要研究工作

2 研究展望

致谢

参考文献

附录一 Python代码

附录二关键矩阵

附录三 CPLEX代码

附录四求解结果

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果