高速铁路列车运行晚点熔断与冗佘时间分布协同优化研究

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1、国内图书分类号：U292.41密级：公开国际图书分类号：629西南交通大学研究生学位论文高速铁路列车运行晚点熔断与冗余时间分布协同优化研究年级二零一五级姓名谭萌申请学位级别工学硕士专业交通运输规划与管理指导老师彭其渊教授二零一八年五月ClassifiedIndex:U292.41U.D.C:629SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisOPTIMIZATIONOFBUFFERTIMEALLOCATIONCOOPERATEDWITHDELAYHALTINGFORTRAINOPERATIONSINHIGH-SPEEDRA

2、ILWAYSGrade:2015Candidate:TANMengAcademicDegreeAppliedfor:MasterDegreeSpeciality:TransportationPlanningandManagementSupervisor:Prof.PENGQiyuanMay.2018西南交通大学硕士研究生学位论文第I页摘要在高速铁路承担了越来越多的旅客运输任务的同时，列车的准时性也受到更高的关注。在干扰无可避免的情况下，如何提高运行图的计划无效能力向执行有效能力的转化能力，使冗余时间发挥作用及时熔断晚点成了一个不可忽视的问题。本文以列车运行实绩数据为

3、导向，就熔断晚点与冗余时间分布协同优化进行了深入研究，主要工作如下：1.对冗余时间进行了理论研究，给出了基于运行图不同设置位置的冗余时间分类并论述了冗余时间熔断晚点的作用原理，分析了四种冗余时间分布方法。2.对武广高铁从广州南站到赤壁北站的实绩与计划运行数据进行了处理、整合及对比分析，得到了列车在运行途中的到发晚点情况、在车站及区间的受干扰情况及恢复情况并进行了描述性统计分析，得出了现有运行图冗余时间不能及时熔断晚点、致使晚点传播的结论。3.引入了马尔可夫链的概念，结合列车运行的无后效性构建了晚点状态转移矩阵，并以三个矩阵为例对晚点转移矩阵的作用进行了分析，得到矩阵

4、中含有列车在运行途中遇到的所有干扰情景，以及可以根据列车运行的到站顺序构建一整条晚点传播链的结论。4.在前面章节的基础上构建了熔断晚点与冗余时间协同优化模型框架，继而建立了以晚点状态转移矩阵为基础的、最大化冗余时间及时熔断晚点获得的时间收益为目标的数学模型，对模型进行了详细描述并结合遗传算法求解模型。5.以武广高铁计划图中发车相邻的3个班次作为优化对象，从数据中得到列车近似的原冗余时间分布情况，并依照列车区间运行及停站顺序依次从对应的晚点状态转移矩阵进行500次随机抽样获得到发晚点情景作为冗余时间熔断的对象，带入模型求解后显示利用遗传算法可以高效寻得全局最优解且收敛

5、稳定，优化结果表明总冗余时间减少的情况下熔断晚点获得的时间收益得到了增加，证明模型优化效果良好。关键词:高速铁路；冗余时间；晚点熔断；优化方法；运行实绩西南交通大学硕士研究生学位论文第II页AbstractAsthepassengertransportingmissionofhigh-speedrailways(HSR)isincreasinglyheavy,keepinghighpunctualityofHSRhasbecomeachallengeonwhichpeoplepaymoreattention.Thedisturbancehappensrandomly

6、duringthetrain’soperation,whichisinevitable,leadingtothedelayoftrains.Therefore,howtomanageandincreasetheabilityoftrainsoftransferringinvalidoperationtime(buffertime)tovalidoperationtimewhenencounteringthedelayisanoteworthyproblem.Thispaperstudyontheoptimizationofbuffertimeallocationco

7、operatedwithdelayhalting,whichmeansoptimizingthedistributionofbuffertimetostopdelaypropagationassoonaspossible.Thesummarizationofmajorworkisasfollows:1.Analyzingtheoriesrelatingtothebuffertimeallocation,whichincludesthedefinitionofbuffertime,thecategoriesofbuffertimedependingontheloc