高速鐵路通過能力計(jì)算理論與方法應(yīng)用研究.pdf

1、為了盡可能有效利用鐵路的基礎(chǔ)設(shè)施，很多學(xué)者對(duì)鐵路通行能力進(jìn)行了廣泛深入地研究。然而，由于高速鐵路與普通鐵路在很多方面存在的巨大差異，對(duì)其能力的估計(jì)仍是具有重要價(jià)值且富有挑戰(zhàn)性的工作。基于此，本文分別從提高乘客時(shí)空可達(dá)性、保證列車運(yùn)行可靠度和追求最短總旅行時(shí)間的角度，基于數(shù)學(xué)優(yōu)化方法與計(jì)算機(jī)仿真方法對(duì)高速鐵路通過能力進(jìn)行研究，具體如下:
　　本文在詳細(xì)分析影響高速鐵路能力的因素后，將它們按照性質(zhì)分類并建立了各個(gè)單因素對(duì)高速鐵路能力的

2、影響函數(shù)。出于高速鐵路客運(yùn)的基本性質(zhì)要求，本文將乘客時(shí)空可達(dá)性、列車運(yùn)行可靠度和總旅行時(shí)間作為高速鐵路能力的重要影響因素。其中，本文采用數(shù)學(xué)優(yōu)化方法分別對(duì)乘客時(shí)空可達(dá)性和列車運(yùn)行可靠度兩個(gè)方面影響下的高速鐵路能力進(jìn)行了建模和求解。同時(shí)提出了追求最短總旅行時(shí)間條件下的多智能體仿真技術(shù)針對(duì)高速鐵路列車運(yùn)行過程的建模，使用多智能體仿真軟件NetLogo，基于京滬高速鐵路算例對(duì)模型進(jìn)行了仿真實(shí)現(xiàn)，證明了方法的可行性、準(zhǔn)確性和適用性。
　　

3、本文的主要研究?jī)?nèi)容和成果包括以下幾個(gè)方面:
　　(1)考慮乘客時(shí)空可達(dá)性的高速鐵路能力優(yōu)化模型
　　乘客時(shí)空可達(dá)性既反映了鐵路網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)能力，也反映了乘客對(duì)鐵路網(wǎng)絡(luò)運(yùn)輸能力的感知。所以，乘客時(shí)空可達(dá)性是建立高速鐵路能力優(yōu)化模型的重要考慮因素，具體表現(xiàn)在列車運(yùn)行圖確定的條件下如何盡可能使乘客在出行時(shí)間預(yù)算內(nèi)實(shí)現(xiàn)空間位移。本文以最小化運(yùn)行圖中不可達(dá)OD的數(shù)量為目標(biāo)，構(gòu)建了基于時(shí)空可達(dá)性的高速鐵路能力優(yōu)化模型。采用拉格朗日松弛算法

4、來實(shí)現(xiàn)模型的求解，以京滬高速鐵路為例分析了其在考慮乘客時(shí)空可達(dá)性條件下的能力。
　　(2)考慮運(yùn)行可靠度和乘客舒適度的高速鐵路能力優(yōu)化模型的建立及求解
　　本文在考慮中國(guó)高速鐵路實(shí)際情況的基礎(chǔ)上，充分考慮乘客服務(wù)水平與列車運(yùn)行可靠度等因素來構(gòu)建模型。詳細(xì)分析了目標(biāo)與約束，提出了一個(gè)兩階段優(yōu)化模型。第一階段的模型通過乘客的OD需求以確定所需列車的數(shù)量與等級(jí);第二階段的模型是多目標(biāo)整數(shù)規(guī)劃模型，用以估計(jì)高速鐵路通道的能力。采用分

5、支定界法對(duì)模型進(jìn)行求解，并通過京滬高速鐵路進(jìn)行了算例分析，得到了可行解。結(jié)果表明乘客服務(wù)水平和運(yùn)行可靠度之間的不同權(quán)重系數(shù)對(duì)模型的最優(yōu)解有重要影響，是實(shí)際運(yùn)輸組織中需要考慮的重要因素。
　　(3)基于多智能體仿真技術(shù)的高速鐵路通過能力驗(yàn)算
　　本文分析了列車追蹤運(yùn)行過程以及追蹤參數(shù)，基于多智能體仿真技術(shù)提出了高速鐵路運(yùn)行過程的多智能體模型。設(shè)計(jì)了路網(wǎng)智能體、線路智能體、車站智能體及列車智能體，為更加精細(xì)化、更加貼近實(shí)際地描述

6、高速鐵路列車運(yùn)行過程提供了一種可行的方法，從而在高速鐵路通過能力的計(jì)算中起到了支撐的作用。在此基礎(chǔ)上本文設(shè)計(jì)了基于多智能體的高速鐵路通過能力計(jì)算的仿真流程、仿真流程的監(jiān)控指標(biāo)體系?；诰咚勹F路實(shí)際運(yùn)行參數(shù)，使用多智能體仿真軟件NetLogo，對(duì)多智能體模型進(jìn)行了仿真實(shí)現(xiàn)。采用了動(dòng)態(tài)調(diào)整的發(fā)車間隔時(shí)間，之后分析了列車平均速度、平均停站時(shí)間以及平均晚點(diǎn)時(shí)間等統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。最終，得到了考慮最佳服務(wù)品質(zhì)的列車最大通過能力。
　　從三種角度