高速鐵路列車運行圖網絡協(xié)同編制優(yōu)化方法與關鍵技術研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、列車運行圖編制問題涉及部門眾多、決策空間龐大,一直是鐵路運輸組織理論方法的難點問題。目前,我國高速鐵路系統(tǒng)得到了快速的發(fā)展,與既有線相比,其高標準的運輸服務質量要求需要高速鐵路運營管理部門能夠隨著旅客運輸市場的不斷變化,統(tǒng)籌考慮列車運行計劃、動車交路計劃和車站進路生成計劃,快速形成科學、合理的一體化運輸組織方案。高速鐵路列車運行圖編制要求已經超越了單元編圖系統(tǒng)和編圖個體的能力。
  以不斷快速發(fā)展的計算機網絡技術為基礎發(fā)展而來的列

2、車運行圖網絡協(xié)同編制模式,將為高速鐵路列車運行圖編制工作提出更高效的解決方案,它能夠根據運輸市場的頻繁變動,快速的組建運行圖編制動態(tài)聯(lián)盟,經濟、有效的制定高速鐵路時空資源優(yōu)化配置方案。不過,從目前國內外的研究進展和工作實踐來看,高速鐵路列車運行圖網絡化協(xié)同編制的研究還剛剛起步,其編制模式與協(xié)同工作機理、適應列車運行圖網絡協(xié)同編制的數(shù)學模型、同步編制的實時求解方法、基于網絡的協(xié)同調整方法還很不成體系,應用系統(tǒng)的設計和實現(xiàn)等問題還需要大量的

3、技術創(chuàng)新。
  鑒于此,本文根據當前高速鐵路列車運行圖編制的特點和要求,對高速鐵路列車運行圖網絡化協(xié)同編制的相關理論和關鍵技術展開研究和探討,以期得到對高速鐵路列車運行圖編制工作有益的研究成果。具體研究內容為:
  首先,在對高速鐵路列車運行圖網絡協(xié)同編制的定義、內涵進行分析的基礎上,提出了列車運行圖網絡協(xié)同編制的三維協(xié)同模型,從對象、時間和空間三個維度上,探討了列車運行圖網絡協(xié)同編制的理論體系,指出了實現(xiàn)高速鐵路列車運行圖

4、網絡協(xié)同編制的關鍵要素。
  其次,針對網絡協(xié)同環(huán)境下高速鐵路列車運行圖編制問題呈現(xiàn)的空間分布特征,在運用資源分配理論分析了列車運行計劃、動車組交路計劃和車站進路安排計劃的問題屬性的基礎上,基于約束滿足理論(CSP)構建了該問題的分布式約束滿足模型,設計了同步回溯求解框架,制定了軟約束網絡協(xié)作調整策略。為了滿足網絡協(xié)同編制對問題求解效率的要求,根據問題特點,結合約束滿足求解方法和分布并行計算技術,分別設計了三個子問題優(yōu)化方法:

5、r>  (1)在列車運行計劃問題求解研究中,本文利用協(xié)作網絡計算資源,根據各分枝子問題無關性特點,設計了并行分支定界算法。利用析取圖描述了列車運行過程,提出了基于弧一致性約束傳播的區(qū)間占用沖突檢測方法,給出了子任務生成策略,設計了基于拉格朗日算法的并行任務求解方法,研究了并行算法的實現(xiàn)機制和加速機制。
  (2)在動車交路計劃編制問題求解研究中,本文根據問題的多階段決策特性,提出了基于蟻群算法的求解思路。針對隨著運行線數(shù)量的增加,

6、解構造圖的規(guī)模以及螞蟻生成解的計算量均成指數(shù)增長的情況,設計了粗粒度并行蟻群算法,以列車運行圖網絡協(xié)同編制系統(tǒng)為計算環(huán)境,利用分布式并行計算技術,將蟻群的搜索任務放置在不同的計算機上并行執(zhí)行,互相合作的完成整個計算任務。
  (3)在車站進路生成問題的求解的研究中,本文針對站場結構較為復雜的大型車站的進路生成問題,設計了一種并行回退算法,將原來十分集中的計算任務和較大的內存需求分配到參與并行計算的各臺計算機上,有效縮短因發(fā)生回退而

7、產生的額外搜索時間。
  在針對軟約束的網絡協(xié)作調整研究中,本文分析了高速鐵路列車運行圖網絡協(xié)同編制人機交互操作過程,詳細討論了協(xié)作調整過程中的數(shù)據一致性維護和死鎖現(xiàn)象,給出了導致死鎖產生的并發(fā)對象沖突和并發(fā)邏輯沖突定義,并提出了運行圖協(xié)同編制環(huán)境下并發(fā)沖突的檢測方法,設計了自動疏解、雙方協(xié)商和第三方仲裁的分層并發(fā)控制機制。
  最后,在系統(tǒng)實現(xiàn)和工程實踐方面,闡述了基于 NET平臺的高速鐵路列車運行圖網絡協(xié)同編制原型系統(tǒng)框

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