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基于弱化缓冲算法与CRITIC法的车站技术作业时间研究

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铁道运输与经济 2024年

作者：季禹吴其刚赵小柠孟学雷中国铁路设计集团有限公司交通运输规划研究院兰州交通大学交通运输学院

在铁路运输领域，列车的在站技术作业时间是车站进行高效运营管理、确保各项作业安全的重要保证，亦是准确计算车站通过能力的根本依据。而人为因素或突发状况的存在，势必会影响现场原始数据写实的准确性，进而干扰车站技术作业时间的... 详细信息

在铁路运输领域，列车的在站技术作业时间是车站进行高效运营管理、确保各项作业安全的重要保证，亦是准确计算车站通过能力的根本依据。而人为因素或突发状况的存在，势必会影响现场原始数据写实的准确性，进而干扰车站技术作业时间的确定。因此，从接车作业时间分析入手，采用灰色理论中的弱化缓冲算法，对波动较大的原始数据序列进行平稳化处理，降低原始数据中随机扰动因素对作业时间确定的不利影响。同时结合CRITIC法，分析作业时间数据序列的信息价值，确定其对应的指标权重，弱化无效信息的干扰，强化有效信息的效用，以提高作业时间计算的科学性、合理性。最后，以兰州站下行3 股道为例，阐述技术作业时间分析的步骤，通过方案对比与分析，验证了方法应用的有效性。

关键词：作业时间数据分析弱化缓冲 CRITIC法兰州站

基于收敛粒子群算法的重载铁路列车运行调整方法

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计算机应用 2023年第S1期43卷 307-313页

作者：王建华李乐孟学雷国能朔黄铁路发展有限责任公司运输技术研究院北京100080 兰州交通大学交通运输学院兰州730070

针对施工天窗对重载铁路行车安全限速和行车安全产生的不良影响,提出了基于收敛粒子群算法的重载铁路列车运行调整方法。首先,在分析列车追踪间隔影响因素的基础上,推导出不同编组类型重载列车之间的追踪间隔计算公式,实现了重载列车追... 详细信息

针对施工天窗对重载铁路行车安全限速和行车安全产生的不良影响,提出了基于收敛粒子群算法的重载铁路列车运行调整方法。首先,在分析列车追踪间隔影响因素的基础上,推导出不同编组类型重载列车之间的追踪间隔计算公式,实现了重载列车追踪间隔计算。然后,考虑施工天窗后的限速要求,以重载列车总晚点时间为优化目标,以列车区间最少运行时分、追踪间隔时分、列车停站时分、天窗时间段内禁止行车、天窗后安全限速等为约束条件,建立了施工条件下重载铁路列车运行调整模型,刻画了考虑安全限速的重载列车运行调整问题。通过优化列车到站、离站以及通过车站时刻,实现重载列车运行调整。进而,针对模型特点,在经典粒子群算法中引入收敛因子,设计了收敛粒子群算法对模型进行求解。最后,以朔黄铁路运输生产数据为基础,对建立的重载铁路运行调整模型进行实例化处理,验证了模型和算法。实验结果表明,对于求解重载铁路运行调整问题,设计的收敛粒子群算法比经典粒子群算法在计算效率上提升了5.45%,而求解精度保持不变。该方法可压缩重载列车追踪间隔,提高重载铁路运输效率,保证行车安全,提高基于安全限速的列车运行调整效率,为施工条件下重载铁路列车运行调整工作提供决策支持。

关键词：重载铁路重载列车列车运行调整收敛粒子群算法

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突发传染性疫情条件下高速列车运行调整研究

铁道科学与工程学报 2023年第4期20卷 1211-1222页

作者：孟学雷程晓卿高如虎钱名军贾利民兰州交通大学交通运输学院甘肃兰州730070 北京交通大学轨道交通控制与安全国家重点实验室北京100044

为了应对突发传染性疫情对高速列车运输工作的影响,降低疫情在高速铁路旅客运输过程中扩散的风险,安全、高效地完成突发疫情条件下高速铁路旅客运输任务,对突发疫情条件下高速列车运行调整问题展开研究。在分析传染性疫情对高速列车运... 详细信息

为了应对突发传染性疫情对高速列车运输工作的影响,降低疫情在高速铁路旅客运输过程中扩散的风险,安全、高效地完成突发疫情条件下高速铁路旅客运输任务,对突发疫情条件下高速列车运行调整问题展开研究。在分析传染性疫情对高速列车运行影响的基础上,根据其严重程度,将车站所在地划分为“疫情爆发地”和“疫情发生地”。为压缩旅客在站内乘降时的接触时间,降低疫情传播可能性,针对车站所在地疫情的具体情况,分别采取增加列车追踪间隔、车站发到时间间隔及禁停等措施,设计疫情影响条件下列车到站追踪间隔和车站发到时间计算方法。以列车总晚点时间为目标,以列车在“疫情爆发地”车站禁停规则、在“疫情发生地”车站到达间隔、列车在区间最少运行时分、在站最少停站时分为约束,建立考虑旅客接触时间的高速列车运行调整模型。针对该模型,运用量子粒子群算法进行求解,得到了突发传染疫情条件下的列车运行调整计划,该计划准确响应了突发疫情条件下减少旅客接触的要求,并很好地控制了高速列车的总晚点时间。将计算结果与经典粒子群算法计算所得结果进行对比,发现计算效率提高12.54%。给出的算例计算结果证明了所建立模型的有效性和算法的高效性,所提出的方法可为突发疫情条件下的列车运行调度工作提供决策支持。

关键词：突发传染性疫情高速铁路列车运行调整旅客接触时间量子粒子群算法

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疫情常态化防控条件下城轨列车开行方案研究

铁道科学与工程学报 2022年第12期19卷 3515-3525页

作者：林立孟学雷程晓卿马阳阳马艺轩兰州交通大学交通运输学院甘肃兰州730070 北京交通大学轨道交通控制与安全国家重点实验室北京100044 中国铁路设计集团有限公司天津300308

新型冠状病毒肺炎疫情给人们的出行和日常生活带来了很大影响。目前我国疫情发展形势整体趋于稳定,但局部偶发性疫情的持续存在,使得疫情防控工作必须长期坚持不放松。在疫情常态化防控条件下,针对城市轨道交通列车开行方案编制问题,基... 详细信息

新型冠状病毒肺炎疫情给人们的出行和日常生活带来了很大影响。目前我国疫情发展形势整体趋于稳定,但局部偶发性疫情的持续存在,使得疫情防控工作必须长期坚持不放松。在疫情常态化防控条件下,针对城市轨道交通列车开行方案编制问题,基于大小交路多编组模式展开研究,提出以各区间断面实际满载率与疫情防控标准满载率的偏差量最小,乘客出行时间成本及企业运营成本最低为优化目标,以运用车辆数、发车频率和通过能力等为约束条件的多目标优化模型。利用线性加权和法及阈值法将多目标模型转化为单目标模型,设计改进的和声搜索算法对模型展开求解,并分别与单一交路、单一编组的方案进行模型求解对比,与传统和声搜索算法、模拟退火算法进行算法求解对比。实例证明:较之单一类型的列车开行方案而言,多类型列车开行方案的满载率偏差更小,运营成本及乘客出行时间成本更低;较之传统和声搜索算法、模拟退火算法而言,改进的算法收敛速度更快,解的质量更优。因此,开行多类型城轨列车可以在兼顾企业和乘客双方利益的条件下,更好地实现疫情防控。模型和算法具有较优的求解质量和优化效率,可为运营部门的决策提供有价值的参考,降低疫情传播风险,保障社会经济正常发展。

关键词：城市轨道交通开行方案疫情防控多类型列车和声搜索算法

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考虑公共卫生事件下客流需求的高铁开行方案

中国安全科学学报 2023年第6期33卷 166-173页

作者：王越孟学雷秦永胜李依娜兰州交通大学交通运输学院甘肃兰州730070 中铁上海设计院集团有限公司上海200070

为解决公共卫生事件下的高铁列车开行方案的优化问题,以防控期望最高、乘客在公共卫生事件发生时换乘费用最少和企业运营成本最低为优化目标,构建以传染病防控政策下列车能力等为约束条件的多目标优化模型,并采用禁忌搜索-蜂群混合优化(... 详细信息

为解决公共卫生事件下的高铁列车开行方案的优化问题,以防控期望最高、乘客在公共卫生事件发生时换乘费用最少和企业运营成本最低为优化目标,构建以传染病防控政策下列车能力等为约束条件的多目标优化模型,并采用禁忌搜索-蜂群混合优化(TSABC)算法求解;利用Matlab程序,以武广高铁为例,验证模型与算法的科学性与合理性。结果表明:与传统人工蜂群算法相比,该算法具有更高的求解质量;相较于初始解的防控惩罚值,优化后的开行方案最优解降低28.90%,较非传染病防控条件下的开行方案降低40.53%,且总开行列车数减少21列。在防控公共卫生事件期间,在防控公共卫生事件期间,减少列车开行数量、压缩在高风险车站的停站和列车在相同风险等级车站停站等措施,可进一步优化开行方案。

关键词：公共卫生事件客流需求高铁列车开行方案传染病防控禁忌搜索-蜂群混合算法(TSABC)

基于Vague集理论的城市综合管廊运营安全研究

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安全与环境学报 2022年第6期22卷 2944-2953页

作者：崔袁丁孟学雷崔炳谋杨玉艳兰州交通大学交通运输学院兰州730070 中国市政工程西北设计研究院有限公司兰州730030

城市综合管廊是一种地下空间集约化应用方式,由于建成后运营周期长、穿越环境复杂、运营管理工作繁重的特点,其运营过程中会面临诸多复杂安全风险。为有效评估城市综合管廊运营期间的总体安全状况,首先从廊体情况、管线情况、管廊设备... 详细信息

城市综合管廊是一种地下空间集约化应用方式,由于建成后运营周期长、穿越环境复杂、运营管理工作繁重的特点,其运营过程中会面临诸多复杂安全风险。为有效评估城市综合管廊运营期间的总体安全状况,首先从廊体情况、管线情况、管廊设备设施情况、人员组织管理、自然环境情况、运营情况6个方面对影响管廊运营安全的相关因素进行分析,建立了运营安全评价指标体系。随后提出了基于熵权-Vague集的综合评价方法,最后通过算例对不同运营时期的安全运营状况进行评价,以算例验证评价方法可行性。研究表明,该方法对于城市综合管廊运营安全的评估是科学的、有效的,其评价结果可以作为制定综合管廊运营维护方案与后续规划设计的参考。

关键词：安全工程综合管廊 Vague集评价指标体系评价模型

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多网融合条件下市域列车开行方案编制方法

交通信息与安全 2023年第2期41卷 129-138页

作者：李依娜孟学雷秦永胜韩正王越兰州交通大学交通运输学院兰州730070 中铁上海设计院集团有限公司上海200070

为解决铁路系统中市域铁路与其他制式轨道交通之间列车的到发时序及运能的匹配性问题,研究了多网融合条件下的市域列车开行方案编制方法。考虑枢纽站的跨制式换乘客流需求,根据客流的时间分布特征及不同乘客的时间价值对客流精细划分,... 详细信息

为解决铁路系统中市域铁路与其他制式轨道交通之间列车的到发时序及运能的匹配性问题,研究了多网融合条件下的市域列车开行方案编制方法。考虑枢纽站的跨制式换乘客流需求,根据客流的时间分布特征及不同乘客的时间价值对客流精细划分,以最小化列车总运营成本、旅客广义总出行成本、跨制式换乘客流对研究线路的短时冲击性为目标;考虑列车满载率、各时段区间通过能力、各类时间间隔、列车到发时刻、不同时段各类旅客的换乘协调性等约束,构建了分时段精细化编制列车开行方案的多目标非线性整数规划模型。采用线性加权法将多目标转化为单目标,引入模糊精英保留策略并对逃逸能量更新策略进行非线性化处理,以改进基本哈里斯鹰算法,降低算法陷入局部最优解的可能,提高模型的求解质量。以台州市域铁路S1线及其衔接高速铁路的相关数据为例进行实验,结果表明:与算法初始解相比,模型的总目标函数值降低36.7%;与基本哈里斯鹰算法相比,列车运营成本、旅客总广义出行成本、模型总目标函数值分别降低8.09%,7.04%,7.56%。验证了所设计的算法适合模型的特点,且具有较高的求解质量;所建模型可在不同时段兼顾列车运能与乘客换乘效率,有助于提升多网融合条件下不同制式轨道交通之间的协同作用。

关键词：交通规划市域铁路列车开行方案哈里斯鹰算法多网融合

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考虑碳排放效果的城轨列车开行方案编制方法

交通信息与安全 2023年第5期41卷 176-184页

作者：林立孟学雷程晓卿韩正付艳欣兰州交通大学交通运输学院兰州730070 北京交通大学轨道交通控制与安全国家重点实验室北京100044

为解决开行方案编制不合理导致的乘客出行舒适度差、企业运营成本高、碳排放量大等问题,研究了1种考虑碳排放效果的城轨列车开行方案编制方法。在目标函数中增加了对乘客舒适度及碳排放效果的考虑,同时限定了能力、服务频率及交路起讫... 详细信息

为解决开行方案编制不合理导致的乘客出行舒适度差、企业运营成本高、碳排放量大等问题,研究了1种考虑碳排放效果的城轨列车开行方案编制方法。在目标函数中增加了对乘客舒适度及碳排放效果的考虑,同时限定了能力、服务频率及交路起讫站设置等约束,进而建立了多交路、多编组的城轨列车开行方案模型。考虑到模型变量维度高、求解复杂等特点,对经典人工蜂群算法中蜜源更新策略进行改进并应用于模型求解。利用大量数据实验对参数进行标定,计算分析目标函数权重设定对求解结果的影响,与单一交路、单一编组的模式进行结果对比分析,并与传统人工蜂群算法展开求解质量及收敛速度的比较分析。结果表明:(1)目标函数值与其权重系数呈现负相关,由于解空间的限制,目标函数值变化范围有限;(2)较之单一交路运营模式,大小交路多编组模式下企业运营成本降低了18.22%,碳排放量减少了18.17%,二者降幅都比较显著;(3)较之单一编组运营模式,大小交路多编组模式下乘客出行成本降低了3.37%,企业运营成本下降了3.12%,碳排放量减少了3.32%,所有目标函数值均得到了改善;(4)较之传统人工蜂群算法,改进后算法求得的总目标值下降了2.49%,收敛速度提高了12.84%。结果验证了所提方法对于降低企业成本、减少碳排放量的有效性。

关键词：交通规划城轨列车开行方案人工蜂群算法碳排放

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基于改进差分算法的高速列车运行调整研究

铁道科学与工程学报 2014年第6期11卷 102-108页

作者：曹岩孟学雷兰州交通大学电子与信息工程学院甘肃兰州730070 兰州交通大学交通运输学院甘肃兰州730070

为了压缩高速铁路列车运行的总晚点时间、编制高质量的列车运行调整计划,建立高速铁路列车运行调整模型,运用矩阵描述高速列车运行调整中的相关概念,以列车到发线数量、列车追踪时间间隔、列车停站时分等作为高速列车运行调整的约束,以... 详细信息

为了压缩高速铁路列车运行的总晚点时间、编制高质量的列车运行调整计划,建立高速铁路列车运行调整模型,运用矩阵描述高速列车运行调整中的相关概念,以列车到发线数量、列车追踪时间间隔、列车停站时分等作为高速列车运行调整的约束,以列车在各站的到达的总晚点时间最少为优化目标,构建高速铁路列车运行调整模型。在分析基本差分算法差分策略的基础上,提出基于三角差分策略的高速铁路运行调整差分算法,给出详细的计算步骤。以京广高速铁路实际列车运行数据进行计算,验证了模型的有效性和算法的高效性、精确性。本文提出的基于新的改进的差分策略的高速铁路列车运行调整方法是合理可行的。

关键词：高速铁路运行调整差分算法三角差分