基于周期事件系統(tǒng)的高速鐵路列車運行圖編制模型及算法研究.pdf

1、列車運行圖（基本圖）編制問題存在著兩個基本特征，一是問題規(guī)模龐大，關系復雜;二是隱含了一個周而復始的周期性條件。根據(jù)離散事件動態(tài)系統(tǒng)(DEDS)的建模思路，按路網(wǎng)單元對列車運行軌跡進行分割，通過關鍵事件集實現(xiàn)列車運行曲線離散化是研究運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)的相關研究是解決周期（節(jié)拍）列車運行圖的重要方法，雖然與普通列車運行圖“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，有時候針對特定的目標甚至精確解也無法得出。由列車運行圖的定序優(yōu)化理論與列車越行行為序關系分析可知，如果給定了列車的序，那么可以在一個確定多項式時間內(nèi)找出這個列車序下的最優(yōu)方案或證明該列車序不可行，因此提出了列車運行圖編制中列車間的關系和特征問題新的思考。本文在綜合了既有列車運行圖編制以及定序列車運行圖編制的研究基礎上，提出了并定義了周期事件系統(tǒng)并以此為基礎根據(jù)列車間的關系建模研

3、究高速鐵路列車運行圖編制方法與計算機編制技術。本文的研究工作和創(chuàng)新體現(xiàn)在以下幾點:
　　(1)綜合既有非周期列車運行圖和周期運行圖的編制建模思想與理論基礎，將高速鐵路列車運行圖歸結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系，在問題的描述上采用定義在周期環(huán)上向量

4、及運算進行刻畫。在此基礎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系表征了周期事件系統(tǒng)的可行規(guī)則和約束，同時也是建模分析的基本工具。結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)拓撲結構，以適應在不同的場景下針對性的列車運行圖編制問題建模策略。提出了基于PES和三層路網(wǎng)架構表述的高速鐵路列車運行圖編制模型。通過基于周期向量方程二次支撐擴展技術

5、將原模型化簡，大為降低了問題的復雜度提高了可解性和解的通用性。設計了一種遺傳算法來解決擴展表示后的向量規(guī)劃，通過算例證明該算法有效。
　　(3)針對高速鐵路列車運行圖的實踐需求，提出了高速鐵路列車運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系特征，這些特征可能來源于列車運行的規(guī)則要求，也可能來源于人工經(jīng)驗的總結與表達?；赑ES的列車運行圖編制理論可以很好的應用于列車運行圖的模板化編制問題。在此基礎上研究了高速