成网条件下客运专线动力组运用的研究

摘要

动车组运用是客运专线运输组织中的关键问题，它不仅关系到列车运行图的实现、动车组和检修资源的利用效率，还直接影响到客运专线的安全、效率、效益和服务品质。未来2-3年，我国客运专线将基本建设成网，网络条件下动车组运用问题的研究不仅非常必要，而且非常紧迫。由于国内既有研究多针对一条线路的动车组运用问题进行研究，难以满足网络条件下动车组运用问题的需要；国外的相关研究成果由于运营体制、路网规模等方面的差异，也难以适用于我国客运专线成网后的动车组运用问题。基于这一背景，本文从网络条件下动车组运用问题的特点出发，重点对我国动车组运用模式和动车组运用计划的优化方法进行了研究，本文的主要研究工作如下：
　　 1.针对客运专线成网后列车开行方案、检修资源布局、调度所的规划与建设特征，从提高动车组运用效率的角度，提出了一种动车组簇式运用、动态备用、统一调配和管理的动车组运用模式。这种动车组运用模式有利于动车组运行、检修、备用的协调配合，从而提高动车组的使用效率、降低动车组的备用数量。
　　 2.针对成网条件下动车组运用计划问题的特点，提出了动车组运用、检修、备用一体化优化的动车组运用计划编制方式，在动车组簇式运用方式和动态备用方式条件下，分别从提高动车组的使用效率和优化检修作业安排出发，以需要的动车组数量最小、动车组的总检修时间最少为目标，考虑检修制度、接续条件、检修能力等约束，建立了动车组运用计划的多目标优化模型。
　　 3.针对动车组运用网络的单向性和蚂蚁旅行的时间有向性特征，提出了滚动求解的思路，将动车组运用计划优化问题转化为多个小周期内的优化问题求解，以提高问题的求解效率。对每个小周期内的动车组运用计划问题，根据动车组数量不确定、检修周期为累计变量约束的特点，设计了按时间顺序推进的改进蚁群算法求解。
　　 4.建立了衡量动车组运用效率和动车组运用、检修、备用协调性的评价指标，用于评价动车组运用计划的优化效果和动车组运用、检修、备用间的协调程度，以改善实际生产过程中缺乏量化决策依据的情况。
　　 5.分别以京津城际铁路和网络条件下的动车组列车开行数据为例，应用本文提出的优化方法，基于簇式运用方式、动态备用方式编制了动车组运用计划，并分析了动车组检修制度、动车组检修段所检修能力和列车运行图等因素对动车组运用效率的影响以及动车组运用计划的协调性水平。经实例验证，该方法在实现动车组运用、检修、备用协调的前提下，可减少需要的动车组数量，提高动车组的运用效率。

目录

文摘

英文文摘

致谢

1 绪论

1.1 问题的提出

1.1.1 成网条件下客运专线动车组运用特点分析

1.1.2 本文的研究边界

1.2 国内外现状

1.2.1 动车组运用问题的国外现状

1.2.2 动车组运用问题的国内现状

1.2.3 既有研究总结

1.3 研究目的与意义

1.4 主要研究内容与技术路线

1.4.1 主要研究内容

1.4.2 技术路线

2 成网条件下动车组运用模式研究

2.1 动车组运用效率的影响因素分析

2.1.1 列车运行图

2.1.2 动车组运用模式

2.1.3 检修段所布局和检修能力

2.1.4 动车组运用规则

2.1.5 动车组运用计划的编制方式

2.1.6 动车组运用计划的编制方法

2.2 动车组运用方式研究

2.2.1 既有运用方式分析

2.2.2 簇式运用方式的研究

2.3 动车组备用方式研究

2.3.1 既有备用方式分析

2.3.2 动态备用方式研究

2.4 动车组配属方式研究

2.4.1 既有的配属方式分析

2.4.2 客运专线公司的配属方式

2.4.3 配属方式的影响分析

2.5 本章小结

3 成网条件下动车组运用计划的优化方法

3.1 动车组运用计划

3.1.1 成网条件下动车组运用计划问题分析

3.1.2 动车组运用计划的一体化编制方式

3.2 动车组运用网络的构建

3.2.1 问题特征分析

3.2.2 构建基于MTSP的动车组运用网络

3.3 动车组运用计划的优化

3.3.1 成网条件下动车组运用计划的基本模型

3.3.2 基于检修优化的动车组运用计划优化模型

3.4 求解算法

3.4.1 求解思路

3.4.2 算法设计

3.4.3 求解流程

3.5 动车组运用计划的评价

3.5.1 动车组运用计划的基本评价指标

3.5.2 动车组运用计划的协调性评价指标

3.6 本章小结

4 实证分析

4.1 实证背景说明

4.2 模型及求解算法的软件实现

4.3 相关参数取值

4.4 实例一

4.4.1 不考虑检修约束下的动车组运用计划

4.4.2 不考虑定检时间约束的动车组运用计划

4.4.3 双修制约束下的动车组运用计划

4.4.4 结论

4.5 实例二

4.5.1 现行列车时刻表及分析

4.5.2 计算结果与分析

4.5.3 结论

4.6 本章小结

5 结论与展望

5.1 主要研究工作与创新点

5.2 有待进一步研究的问题

参考文献

附录

作者简历

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