高速鐵路車站工作組織智慧型決策系統理論與方法研究

《高速鐵路車站工作組織智慧型決策系統理論與方法研究》是依託西南交通大學，由魯工圓擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：高速鐵路車站工作組織智慧型決策系統理論與方法研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：魯工圓
• 依託單位：西南交通大學

項目摘要

高效的車站工作組織策略是高速鐵路車站及整體路網能力發揮的重要保障，高速鐵路車站工作組織智慧型決策系統是智慧型鐵路系統的重要組成部分，其方法能夠為高鐵車站工作組織中各類問題提供有效決策手段。本課題擬綜合運用高速鐵路運輸組織、運籌學、最最佳化理論、人工智慧、模式識別、系統仿真等領域理論針對我國高速鐵路車站工作組織中的進路排列、到發線運用、動車組站內接續等問題的智慧型決策理論與方法進行系統研究。結合鐵路站場及樞紐規範研究適用於不同類型高速鐵路車站的站場圖模型及智慧型建模方法；運用仿真最佳化理論研究統籌解決進路排列問題與到發線運用問題的高鐵車站作業過程控制的智慧型決策理論與方法；基於人工智慧理論建立高速鐵路車站動車組接續的多智慧型體模型，研究使用多智慧型體模型求解動車組站內接續方案的智慧型決策理論與方法。從而建立高速鐵路車站工作組織智慧型決策理論方法體系，為高速鐵路車站工作組織智慧型決策系統建立提供理論支撐。

結題摘要

截止2015年底,我國鐵路營業里程達到12.1萬公里,居世界第二位。其中,高速鐵路1.9萬公里,居世界第一位。高速鐵路車站是連線高鐵系統與經濟文化、人民生活連線的紐帶，其能力發揮是保證高鐵網路整體能力的重要保障。課題研究了高速鐵路車站工作組織智慧型決策系統理論、方法論，提出了理論、方法論套用的解決方案並在實際高速鐵路車站中展開套用。在高速鐵路車站站場布置圖模型方面，分析了已有模型在精度、敵對關係描述方面的不足，提出了能夠與設計圖精度保持一致的進路衝突圖模型，研究車站咽喉區進路與設備占用與衝突的時間空間原理，提出了時間衝突度以描述進路敵對關係，並研究了時間衝突度的生成方法；在站場圖智慧型建模方法方面，研究了以圖形、圖像檔案為輸入的智慧型建模方法，分析了已站場布置圖圖像檔案的圖像特徵與幾何信息特徵，研究了邊搜尋、交點集合搜尋、頂點精度修正運算元與基於圖像的站場圖智慧型建模方法，識別頂點坐標精確度達99.4%，道岔的轍叉號識別率100%；在鐵路進路與到發線統籌最佳化理論方面，結合車站進路衝突圖模型，提出了高速鐵路進路與到發線統籌最佳化混合整數規劃模型，該最佳化模型在7條到發線、29列列車的算例中耗時15秒獲得最優解，在進路選擇問題中研究並提出了時空網路中的時空最短路動態規划算法；在始發終到站動車組接續問題研究中，建立了具有進路自動選擇、設備狀態感知、運動自動控制的列車智慧型體模型，結合進路到發線統籌最佳化方法，建立了動車組接續問題的多智慧型體仿真模型，並對34條到發線的大規模高鐵車站進行了仿真並分析了車站設備能力瓶頸。車站拓撲結構模型、車站設備的時空衝突原理在加深高速鐵路車站設備運用原理的認知方面具有很好的科學意義，站場圖模型智慧型建模方法、進路與到發線統籌最佳化和動車組接續多智慧型體仿真等在高鐵車站工作組織方面具有良好的理論意義與實用價值。課題組在上述理論研究的基礎上，與鐵三院、西安北站等合作，將成果套用到了濟南西、西安北等大規模高速鐵路車站評估與運營中，對所提出理論方法論進行了驗證，並為實際設計、運營工作中提供決策參考。