基于周期事件系統(tǒng)的高速鐵路列車運(yùn)行圖編制模型及算法研究.pdf

1、列車運(yùn)行圖（基本圖）編制問題存在著兩個(gè)基本特征，一是問題規(guī)模龐大，關(guān)系復(fù)雜;二是隱含了一個(gè)周而復(fù)始的周期性條件。根據(jù)離散事件動態(tài)系統(tǒng)(DEDS)的建模思路，按路網(wǎng)單元對列車運(yùn)行軌跡進(jìn)行分割，通過關(guān)鍵事件集實(shí)現(xiàn)列車運(yùn)行曲線離散化是研究運(yùn)行圖編制問題最基本的方法。另一方面，基于周期事件調(diào)度問題(PESP)的相關(guān)研究是解決周期（節(jié)拍）列車運(yùn)行圖的重要方法，雖然與普通列車運(yùn)行圖“周期”特征在含義上有所不同，但是同樣為描述周期發(fā)生的事件提供了支持

2、。運(yùn)行圖編制問題的本質(zhì)是NP問題也就無法確定的解的解析形式，有時(shí)候針對特定的目標(biāo)甚至精確解也無法得出。由列車運(yùn)行圖的定序優(yōu)化理論與列車越行行為序關(guān)系分析可知，如果給定了列車的序，那么可以在一個(gè)確定多項(xiàng)式時(shí)間內(nèi)找出這個(gè)列車序下的最優(yōu)方案或證明該列車序不可行，因此提出了列車運(yùn)行圖編制中列車間的關(guān)系和特征問題新的思考。本文在綜合了既有列車運(yùn)行圖編制以及定序列車運(yùn)行圖編制的研究基礎(chǔ)上，提出了并定義了周期事件系統(tǒng)并以此為基礎(chǔ)根據(jù)列車間的關(guān)系建模研

3、究高速鐵路列車運(yùn)行圖編制方法與計(jì)算機(jī)編制技術(shù)。本文的研究工作和創(chuàng)新體現(xiàn)在以下幾點(diǎn):
　　(1)綜合既有非周期列車運(yùn)行圖和周期運(yùn)行圖的編制建模思想與理論基礎(chǔ)，將高速鐵路列車運(yùn)行圖歸結(jié)為離散事件特征與周期特征。因此首先提出并定義了周期事件系統(tǒng)，該系統(tǒng)研究一類數(shù)量為有限集，沿有向周期環(huán)以固定周期值T循環(huán)往復(fù)發(fā)生的離散事件群體。相對于既有的研究方法，周期事件系統(tǒng)建模更著重對事件間位差序尤其是緊鄰序關(guān)系，在問題的描述上采用定義在周期環(huán)上向量

4、及運(yùn)算進(jìn)行刻畫。在此基礎(chǔ)上提出了周期事件方程和周期向量方程，這兩組以向量為核心的等式關(guān)系表征了周期事件系統(tǒng)的可行規(guī)則和約束，同時(shí)也是建模分析的基本工具。結(jié)合這兩組方程提出了周期事件系統(tǒng)一般模型和問題解決五階段策略。
　　(2)建立了宏觀路網(wǎng)、基本路網(wǎng)及微觀路網(wǎng)三層路網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以適應(yīng)在不同的場景下針對性的列車運(yùn)行圖編制問題建模策略。提出了基于PES和三層路網(wǎng)架構(gòu)表述的高速鐵路列車運(yùn)行圖編制模型。通過基于周期向量方程二次支撐擴(kuò)展技術(shù)

5、將原模型化簡，大為降低了問題的復(fù)雜度提高了可解性和解的通用性。設(shè)計(jì)了一種遺傳算法來解決擴(kuò)展表示后的向量規(guī)劃，通過算例證明該算法有效。
　　(3)針對高速鐵路列車運(yùn)行圖的實(shí)踐需求，提出了高速鐵路列車運(yùn)行圖模板化編制思路。所謂模板表征了特定的列車軌跡特征及列車群關(guān)系特征，這些特征可能來源于列車運(yùn)行的規(guī)則要求，也可能來源于人工經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)與表達(dá)?；赑ES的列車運(yùn)行圖編制理論可以很好的應(yīng)用于列車運(yùn)行圖的模板化編制問題。在此基礎(chǔ)上研究了高速