遗传优化算法的城市轨道交通多列车运行节能计算方法

提出了城市轨道交通列车区间运行的节能驾驶策略,分析了能耗节约量与区间运行时分增加量的关系.通过解析方程,分析了列车区间运行的节能效果.通过实例验证了惰行进站策略的节能效果优于降速行驶策略.利用动态规划的方法,在城市轨道交通服务水平的约束下,求解了全线路能耗节约量与列车旅行时间的关系,便于运营管理部门制定更节能的列车运行计划.

地铁列车在运行过程中会出现偏离计划运行图的情况,为使列车尽量正点运行,提升列车的正点率及乘客满意度,需对偏离运行图的列车进行调整。改变列车的运行等级是列车调整的一种重要手段。通过对现有运行等级的研究,改进了列车运行等级划分,将列车运行等级划分为p1—p8共8个等级,每个运行等级对应一个运行的速度上限,包括列车允许的最大行驶速度、最大牵引加速度及制动减速度。并基于郑州地铁1号线的部分线路进行牵引仿真计算,验证该运行等级划分的合理性。仿真结果表明,运行等级的划分合理,通过改变列车的运行等级,能够在很大程度上改善列车偏离的情况。

随着城市交通压力不断增大,人们的交通需求无法得到充分满足,城市轨道交通随之发展起来本文在建立单质点模型基础上,进行列车牵引计算分析,对城市轨道交通列车运行过程进行仿真研究,希望能够为城市轨道交通列车运营提供参考。

随着城市交通压力不断增大,人们的交通需求无法得到充分满足,城市轨道交通随之发展起来本文在建立单质点模型基础上,进行列车牵引计算分析,对城市轨道交通列车运行过程进行仿真研究,希望能够为城市轨道交通列车运营提供参考.

随着城市交通压力不断增大,人们的交通需求无法得到充分满足,城市轨道交通随之发展起来本文在建立单质点模型基础上,进行列车牵引计算分析,对城市轨道交通列车运行过程进行仿真研究,希望能够为城市轨道交通列车运营提供参考。

探讨了开发城市轨道交通多列车运行模拟系统的关键问题.研制了可用于多列车运行模拟、牵引计算、方案评价的模拟系统,该系统采用面向对象的方法和模块化的设计,具有良好的可扩展性.重点介绍了模拟系统的总体结构设计和多列车追踪运行的计算模型.此外,本文以实际线路为背景,对多列车的运行过程进行了模拟,模拟结果表明,系统可用于分析列车安全运行间隔、研究多列车运行时相互间的影响、研究不同的信号显示制式对列车运行的影响等.

研究了单列和多列列车运行能耗优化决策问题。城市轨道交通系统对能源的需求量非常大,通过对列车的合理调度,可使列车的运行能耗进一步降低。列车运行环境和线路路型的复杂性,导致列车运行过程中其本身所受到的力是随时变化的。通过模拟现实列车运行状态得出优化模型,具有十分重要的理论意义和应用价值。主要采用极大值原理、非线性方程模型、多目标二次规划对列车消耗的能量进行优化。在能量最优化的情况下,对速度与位移和时间与速度的变换规律进行了研究。

当下,城市经济发展加快,城市内的人口也逐年增加,增加了人们对交通工具的需求,而道路的拥堵已经成为城市交通的主要问题,所以,城市轨道交通列车的设计,是基于当下交通拥堵的基本情况,增设安全、环保的交通工具,改善城市的交通环境,但交通列车运行的部分问题还有待解决。

城市轨道交通系统具有列车运行间隔小、站间距离短、车站线路布置比较简单等特点,一旦列车发生运行延误,其传播的速度快、影响范围大。本文在分析城市轨道交通列车运行延误发生的随机性特征的基础上,指出城市轨道交通列车运行延误具有直接性、快速性和双向性的特点以及基于这些特点的列车运行延误传播的两种表现形式,然后运用系统仿真的理论与方法,建立了基于列车运行图的城市轨道交通列车运行延误的仿真模型,通过设计合理的列车运行延误统计指标和仿真分析方案,以某城市轨道交通线路为背景进行仿真分析。通过仿真分析发现,列车运行延误及其传播主要与能力利用率、缓冲时间、备车数量以及辅助线数量等因素有关,并且这些参数之间应该保持一定的合理匹配关系。

本文根据目前我国地铁车辆运行的实际情况,按照车辆和线路最高运行速度80km/h,以b型车为例,分析了列车运行的基本过程,计算出列车在不同运行距离情况下列车运行时间,从而为制定城市轨道交通列车运营时刻表提供具体的参数支持.

列车运行图是轨道交通生产的综合性计划,结合天津地铁1号线实际编制列车运行图的经验,分析列车运行图的编制要素及编制程序,归纳、总结列车运行图的编制技巧,以提高列车运行图编制的水平,使城市轨道交通列车运行图计划做到科学、合理和经济。

将列车编组纳入城市轨道交通列车开行方案,优化确定列车编组长度、列车数量和开行时段。在分析客流广义出行费用的基础上,合理考虑运输能力、运输组织要求、运输效益和客流需求,明确列车开行的约束条件和目标函数,建立了城市轨道交通列车开行方案的多目标规划模型。根据模型特点,借鉴开行方案制定的实践经验,设计了三阶段求解方法。针对长沙地铁2号线的应用表明,优化方法具有较高求解效率和较好求解质量。

运用多质点列车运行计算模型和列车节能运行算法,分析列车运行图要素与能耗间的关联关系,以沈阳地铁一号线为例,提出了满足不同运行策略下的列车运行图优化方案,为城市轨道交通运营企业在编制绿色节能列车运行图时提供了参考依据.

针对城市轨道交通全日客流时间分布不均衡下的列车开行方案优化问题,以乘客等待时间和企业成本最小为优化目标,以运输供给、列车最小发车间隔、最大服务间隔,以及列车数为约束条件,构建基于多编组模式下的多目标列车开行方案优化模型,并设计两阶段求解算法.案例分析表明：与传统单一编组列车开行方案相比,基于多编组的轨道交通列车开行方案使乘客等待时间和车公里数分别减少17%和27%,列车运行小时增加20%;当客流不均衡系数大于1.48时,宜采用多编组运输组织方式.

针对轨道交通列车存在偏离列车时刻表的问题,为保证列车的实际到站时间和发车时间与计划到站发车时间绝对值之差最小,将pso算法引入轨道交通运行调度,在构建数学模型和约束条件的基础上,运用pso算法优化求解。研究结果表明,通过pso算法优化调度,可以实时调整列车运行,确保列车晚点时间在较小的范围内,与此同时,与其他算法相比,本文算法具有更快的收敛速度和更低的时间误差。

为了使城市轨道交通列车运行曲线能更好地为司机提供驾驶指导,进一步保证列车高效运行,在前人研究的基础上,建立包含巡航模式的列车运行过程优化模型。在建模过程中综合考虑列车运行过程的时间、能耗、乘坐舒适度、精确停车等多个性能指标,并使用差分进化算法对建立的模型进行求解。由于传统的差分进化算法存在许多不足,采用一种具有自适应参数调整策略的改进差分进化算法。通过调整算法的变异因子和交叉因子,增加了种群的多样性、扩大了全局搜索区域,避免了局部最优解,同时在后期也加快了收敛速度。通过对所选线路的仿真优化,使各优化性能指标达到了整体相对最优,验证了模型与算法的有效性。

城市轨道交通是解决我国大城市交通拥挤现状的有效途径,但我国城市轨道建设却面临巨大的资金缺口。轨道交通作为“准公共产品”,有着明显的外部效应,通过重点考查城市轨道交通对其沿线房地产的增值影响,就影响程度提出可行性计算方法,并就外部效应内部化提出建议。

针对高峰时间客流量大、换乘站客流风险突出的情况,从能力匹配角度研究了城市轨道交通网络运输组织协调方法.分析了站台客流的变化规律,确定了列车疏解能力、候车客流需求、站台最大聚集人数的计算方法.提出了运力协调度的概念,用以描述客流需求与各线运输能力的匹配程度.以换乘站整体的运力协调度最优为目标,以首班列车发车时刻和列车运行间隔为决策变量,以保证站内客流安全为主要约束,建立了列车运行计划协同优化的非线性整数规划模型,并采用遗传算法求解.对某两线相交网络进行算例分析表明:采用运力协调方案后,列车开行总数仅增加1列,留乘人数减少了68.44%,运力协调度更接近1,大客流方向站台的最大聚集人数分别降低11.77%与19.68%,各方向的运能供给更好地适应客流需求,可有效提高乘客和运营企业双方的利益.

介绍列车自动运行仿真系统(satm)中数据库存储模块、列车自动监控核心部件、列车运行仿真和列车调度终端系统的功能特点,给出该系统结构框架。

在编制城市轨道交通列车运行图时,需要综合考虑不同时间段的发车间隔、车底折返及车底出入库方式等问题。介绍了计算机编制城市轨道交通列车运行图系统的设计思路、总体结构。研究了城轨交通列车运行图计算机编制过程中的行车间隔、车底数量、运行周期之间相互影响和制约,列车出入库运行线的自动编制,高峰与非高峰时间段过渡运行线的编制,大小交路列车运行图的铺画等问题。

针对高密度行车因受运输干扰而导致城市轨道交通列车晚点的问题,按照在计划层的列车运行时段内调整列车缓冲时间以优化列车运行图鲁棒性的思路,考虑列车载客能力约束,基于历史客流数据和通过候车乘客与列车的交互关系确定列车的实际停站时间,然后基于列车运行图扰动时间的递推关系,建立以列车运行图扰动时间之和最小为目标的列车运行图鲁棒性优化模型;运用改进的遗传算法对属于非线性混合整数规划模型的该优化模型进行求解;另外还对只要求大型枢纽站等重要车站准点发车的实际运输需求,用时间控制点法对该优化模型进行扩展.以北京市城市轨道交通房山线为例验证了该优化模型和改进遗传算法的有效性.

以西南交通大学的cbtc仿真与性能分析系统为平台,详细研究了列车运行的能耗算法,针对不同的线路和不同类型的列车,通过仿真均能得到列车行驶过程中的速度状态和列车牵引能耗以及再生制动能的关系。该研究为今后利用此平台,以节能为目标进行系统性能优化奠定了基础。