《高速鐵路列車流最佳化控制模型與算法研究》是依託北京交通大學，由李克平擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：高速鐵路列車流最佳化控制模型與算法研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：李克平
- 依託單位：北京交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
面向時速500公里/小時高速鐵路建設的長遠戰略與現實需求，綜合運用交叉科學中的理論和方法，在節能減排、高效運營和資源分配等方面開展列車流最佳化控制的理論和方法研究。研究高速度、高密度條件下列車運行的動態特性，以及列車流的演化機理。結合高速列車運行時的特性分析，構建高速度、高密度條件下多列車協同控制的模型和算法。研究不確定環境下，列車運行節能操縱策略以及多列車最佳化控制理論和方法。基於列車運行的準時性、舒適性和節能性目標需求，研究列車流最佳化控制的模型和算法。完善擾動情況下列車運行過程的衝突檢測方法，在滿足疏解策略的條件下建立列車流最佳化調整的模型和算法。在此基礎上，進一步研究高速鐵路網路中列車運行最佳化控制和車流組織一體化的理論和方法，實現鐵路運輸系統列車流控制的全局最最佳化。強調理論聯繫實際，通過分析實際測量數據，尋求一種能夠有效改善高速鐵路列車流運行狀況的最佳化設計方案。
結題摘要
軌道交通作為國民經濟發展的重要支柱行業之一，做好節能減排工作，提高資源使用效率，十分必要並且形勢緊迫。同時，也是提高服務水平，提升行業競爭力，促進社會可持續發展的重要保障。 本項目，首先，研究了高速條件下列車運行的動態特性，以及列車流的演化機理。其次，研究複雜環境下，列車運行節能操縱策略以及多列車最佳化控制理論和方法。最後，基於列車運行的準時性、舒適性和節能性等目標需求，研究列車流最佳化控制的模型和算法。在此基礎上，研究網路化運營條件下列車運行最佳化控制和車流組織一體化的模型和算法，以實現列車運行圖的全局最佳化設計。 主要成果，第一，考慮複雜的列車運行環境，充分利用各種資源，通過對列車運行速度的控制，給出列車運行最佳化控制相關模型和算法。最佳化目標包括列車運行的準時性、舒適性和節能性等。實證研究表明所提出的最佳化控制模型，在不同的能量轉化率下，再生制動能量的利用率可以達到4%-12%。第二，套用所建立的多目標列車時刻表最佳化模型，與現有時刻表相比，得到的最佳化時刻表在客流高峰和非高峰時期，乘客等待時間和在站等待時間以及能耗水平均有下降。其中，高峰期的能耗降低分別可達9.43%和10.45%，乘客等待時間降幅分別為1.89%和2.94%。第三，從網路化層面上提出了列車流協同最佳化控制模型和算法，重點是在網路化的運行環境下列車的高效運營及資源分配等。結果顯示所提出的列車運行最佳化控制和車流組織一體化的模型和算法，實現了列車流控制的全局最佳化。實例分析，以京滬高鐵及北京捷運為背景開展了廣泛深入的研究。計算結果表明，所提出的方法得到的列車總延遲時間可分別降低44.44% 和73.53%。在同等級和不同等級列車算例中，最佳化列車速度組合對應的列車運行圖的總延遲時間較之固定列車速度組合條件下得到的結果分別降低了28.89%和48.82%。 所得到的成果對於我國鐵路與城市軌道交通系統節能減排、降低運營成本、提高運輸效率和服務水平均有重要的理論和實際意義。
