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多制式轨道交通互联互通模式综合评价与比选

铁道经济研究 2024年第2期 28-38页

作者：岑秋云倪少权陈钉均吕红霞西南交通大学交通运输与物流学院四川成都610031

“多网融合”是我国构建综合交通运输体系服务一体化和运营网络化的发展目标,针对多制式轨道交通互联互通模式进行综合评价与比选研究,可以为实现“多网融合”提供研究依据。通过分析多制式轨道交通互联互通模式判别客流需求、投资成本... 详细信息

“多网融合”是我国构建综合交通运输体系服务一体化和运营网络化的发展目标,针对多制式轨道交通互联互通模式进行综合评价与比选研究,可以为实现“多网融合”提供研究依据。通过分析多制式轨道交通互联互通模式判别客流需求、投资成本、服务水平、运营管理难度等影响因素,构建多制式轨道交通互联互通模式综合评价模型,采用改进的基于熵值法的TOPSIS方法综合计算评价结果并进行优劣排序,实现互联互通模式的综合评价及比选。以广佛江珠线路与佛穗莞线路互联互通项目为例,分析结果对该模型和算法的有效性进行了验证。

关键词： “多网融合” 多制式轨道交通互联互通模式影响因素熵值法熵权-TOPSIS 综合评价及比选粤港澳大湾区

基于多智体强化学习的高效率货物列车运行动态调整方法

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铁道学报 2023年第8期45卷 27-35页

作者：蒋灵明倪少权西南交通大学交通运输与物流学院四川成都611756 北京全路通信信号研究设计院集团有限公司北京100070

为高效降低货物列车延误的影响,提出基于多智能体强化学习的大规模列车运行计划动态调整方法。与单智能体算法显著不同,该方法提出将上行列车和下行列车设计为两个独立的智能体,进行独立学习与竞争,从而大幅度降低运行计划动态调整的算... 详细信息

为高效降低货物列车延误的影响,提出基于多智能体强化学习的大规模列车运行计划动态调整方法。与单智能体算法显著不同,该方法提出将上行列车和下行列车设计为两个独立的智能体,进行独立学习与竞争,从而大幅度降低运行计划动态调整的算法复杂度。实验结果表明:对于N列货物列车,算法复杂度以指数函数趋势从O(2^(N))降低到O[2^((1+N/2))],计算效率以指数函数趋势提高了2^((N/2-1))倍。以包头—神木铁路万南场—东胜区段为场景(包含22列货物列车和9个车站),测试并统计不同延误扰动下动态调整优化结果:该多智能体方法将计算时间降低至但智能体方法的1%以下。尤其是针对大规模运行计划动态调整(22列车),该多智能体方法基于通用计算机仍可快速获得优化结果,而单智能体方法因计算时间过大(超过3000 d)而无法完成任务。该多智能体强化学习方法对于大规模场景的高效和实时货物列车运行计划动态调整具有重要理论意义和应用价值。

关键词：运行计划动态调整多智体强化学习货物列车计算效率算法复杂度

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考虑三方利益的车货匹配优化

西南交通大学学报 2023年第1期58卷 48-57页

作者：倪少权罗轩肖斌西南交通大学交通运输与物流学院四川成都610031 西南交通大学综合交通运输智能化国家地方联合工程实验室四川成都610031 西南交通大学综合交通大数据应用技术国家工程实验室四川成都610031

为研究平台模式下考虑车主、货主及平台三方异质化需求的车货匹配问题,在既往研究考虑车货双方利益的基础上,引入了平台方需求.首先,在分析车货匹配活动参与方需求的基础上,构建了最大化送达时效满意度、最小化货运成本和最大化平台收... 详细信息

为研究平台模式下考虑车主、货主及平台三方异质化需求的车货匹配问题,在既往研究考虑车货双方利益的基础上,引入了平台方需求.首先,在分析车货匹配活动参与方需求的基础上,构建了最大化送达时效满意度、最小化货运成本和最大化平台收益的多目标优化模型;其次,在模型求解方面,改进了带精英保留策略的快速非支配排序遗传算法(non-dominated sorting genetic algorithmⅡ,NSGAⅡ),一方面在子代种群更新过程中引入精英选择系数,提升种群的多样性,另一方面结合自适应的思想,在算法迭代过程中调整交叉变异的概率;最后,利用成渝区域间的车源和货源数据进行仿真实验.结果表明:改进的NSGAⅡ在中小型算例上的准确率均超过91%,与传统的NSGAⅡ相比,平均收敛速度提升了45%左右;在算法稳定性方面,所提出的算法受随机初始化影响较低,多次实验的相对标准偏差值小于1%.

关键词：公路运输车货匹配多目标优化精英选择系数改进的NSGAⅡ

Evaluation of the maintenance window scheme using fuzzy soft set theory

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Journal of Modern Transportation 2018年第4期26卷 285-296页

作者： Changan Xu shaoquan ni Dingjun Chen School of Transportation and Logistics Southwest JiaotongUniversity Chengdu 610031 China Interuniversity Research Centre on Enterprise Networks Logistics and Transportation (CIRRELT) Montreal Canada National Railway Train Diagram Research and TrainingCenter Southwest Jiaotong University Chengdu 610031China National and Local Joint Engineering Laboratory of Comprehensive Intelligent Transportation Chengdu 610031China

The maintenance window scheme(MWS) is one of the most important railway transportation organizational plans and plays an important role in ensuring railway operational safety. However, MWS setting is a very complicated process, and most countries currently do so with the help of a computer-aided decision system. In general, a decision system can generate multiple alternatives for MWS within an acceptable time. Therefore, how to choose the best option from the alternatives is a vital decision. This paper presents a novel framework for MWS evaluation based on the Chinese railway system. Specifically, the requirements of each department related to MWS setting are analysed, and we construct an evaluation indicator system for MWS based on the preferences of different departments. Then, we apply the fuzzy soft set theory to MWS evaluation, a method that not only effectively deals with evaluation of uncertain information, but also gives flexibility for experts to input their subjective ***, using the ‘‘AND’’ operation of soft set theory allows combing evaluation information from multiple evaluators to give comprehensive results. Finally, a case study illustrates the proposed framework, showing that the proposed evaluation indicator system and evaluation method are effective and practical.

关键词： Railway transportation Maintenance window scheme Evaluation indicator system Fuzzy soft set theory

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列流图中列流线生成与排序优化算法

中国铁道科学 2022年第5期43卷 123-131页

作者：耿敬春武建平聂英杰倪少权西南交通大学交通运输与物流学院四川成都610031 中国国家铁路集团有限公司工程设计鉴定中心北京100844 中国铁路经济规划研究院有限公司线路站场咨询部北京100844 中国铁路设计集团有限公司交通运输规划研究院天津300308 西南交通大学综合交通运输智能化国家地方联合工程实验室四川成都610031 西南交通大学综合交通大数据应用技术国家工程实验室四川成都610031

针对列流线铺画中枢纽车站数量多、车站衔接方向多以及列车种类多等现实难题,提出列流线生成与排序优化算法,实现列流图的快速铺画。根据列流图“横平竖直”的表现形式,按线路经纬向分割同一方向衔接多条线路的车站,作为后续算法的基础... 详细信息

针对列流线铺画中枢纽车站数量多、车站衔接方向多以及列车种类多等现实难题,提出列流线生成与排序优化算法,实现列流图的快速铺画。根据列流图“横平竖直”的表现形式,按线路经纬向分割同一方向衔接多条线路的车站,作为后续算法的基础;基于双向扫描算法思想,构建列流线路径的优化生成算法,在任意车站对之间生成列流线备选集合,通过人机交互方式快速确定列流线径路;以列流线交叉点最少兼顾中心对称为优化目标,提出列流线排序优化算法,快速确定列流线在沿途各区间及车站内的空间相对位置。基于列流线生成与排序优化算法开发列流图优化编制辅助设计系统,并以金华铁路枢纽为例进行验证。结果表明:生成列流图无列流径路以及数据标识错误,且列流线备选集合生成以及列流线排序的时间消耗均小于1 s,列流线生成与排序优化算法具有合理性与有效性。

关键词：铁路运输组织铁路枢纽列流图列流线生成列流线排序优化算法

大规模货物列车运行图优化编制的一种拉格朗日松弛启发式算法

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铁道学报 2020年第3期42卷 21-31页

作者：江峰倪少权西南交通大学交通运输与物流学院四川成都610031 西南交通大学全国铁路列车运行图编制研发培训中心四川成都610031

针对货物列车运行图优化编制规模庞大、精确求解困难的问题,构造时空网络将列车运行线铺画描述为路径求解问题,将各类约束转化为时空网络节点选择限制,建立整数规划模型。该问题本质在于疏解各列车运行线潜在冲突。对原模型进行拉格朗... 详细信息

针对货物列车运行图优化编制规模庞大、精确求解困难的问题,构造时空网络将列车运行线铺画描述为路径求解问题,将各类约束转化为时空网络节点选择限制,建立整数规划模型。该问题本质在于疏解各列车运行线潜在冲突。对原模型进行拉格朗日松弛,将列车运行线潜在冲突表示为各节点罚数,设计启发式算法并通过拉格朗日乘子更新迭代求解。以京九线北京西至阜阳区段为例,对该区段711条运行线中的439条货物列车运行线进行了优化编制实验。结果表明,在满足运行线铺画条数的前提下,全图货物列车平均旅行速度由39.28 km/h提升至41.81~43.72 km/h,所提出的算法是解决大规模列车运行图编制的一种有效算法。

关键词：货物列车运行图整数规划拉格朗日松弛启发式算法列车运行线铺画策略

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大型复杂枢纽列流图的列流线排列优化算法

铁道学报 2022年第5期44卷 10-18页

作者：耿敬春倪少权李建新吕苗苗西南交通大学交通运输与物流学院四川成都610031 中国铁路经济规划研究院有限公司线路站场咨询部北京100844 西南交通大学综合交通运输智能化国家地方联合工程实验室四川成都610031 西南交通大学综合交通大数据应用技术国家工程实验室四川成都610031

根据铁路枢纽内车站、铁路线之间的拓扑关系,以及车站衔接方向节点间的横纵坐标关系,提出通道到发节点对集合概念和求解算法。针对车站衔接的铁路线多的新特点,根据列流线在车站对应的到达节点和出发节点之间的相互关系,提出列流线直行... 详细信息

根据铁路枢纽内车站、铁路线之间的拓扑关系,以及车站衔接方向节点间的横纵坐标关系,提出通道到发节点对集合概念和求解算法。针对车站衔接的铁路线多的新特点,根据列流线在车站对应的到达节点和出发节点之间的相互关系,提出列流线直行最内侧、始发最外侧、终到最外侧、到达节点“逆时针”和出发节点“顺时针”6条排列原则。基于列流线沿铁路线和通道内排列关系不变的2个假定条件,提出“通道法”排列优化思路,构建列流线排列优先权重求解算法和排列优化算法。以包含23座车站、衔接13个方向的上海铁路枢纽为例,对68条列流线进行排列优化,验证了算法的合理性和有效性。

关键词：铁路枢纽列流图列流线排列关系到发节点对集合通道集合算法

基于TPr/T-S的客专车站通用模型及仿真

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西南交通大学学报 2013年第5期48卷 934-941页

作者：李望倪少权西南交通大学交通运输与物流学院四川成都610031 西南交通大学全国铁路列车运行图编制研发培训中心四川成都610031

为建立能跟踪列车、进路、股道变化踪迹且与车站站场布局及结构无关的车站通用模型,将客运专线车站站场视为由进路和股道这两类个体组成;引入时间参数将谓词/变迁-系统(Pr/T-S)扩充为定时/谓词变迁-系统(TPr/T-S).扩充后的系统既能在仿... 详细信息

为建立能跟踪列车、进路、股道变化踪迹且与车站站场布局及结构无关的车站通用模型,将客运专线车站站场视为由进路和股道这两类个体组成;引入时间参数将谓词/变迁-系统(Pr/T-S)扩充为定时/谓词变迁-系统(TPr/T-S).扩充后的系统既能在仿真中跟踪每个个体的状态变化踪迹,又能描述个体状态变化与时间的联系.基于列车、进路、股道等三类个体和TPr/T-S建立了与车站拓扑和规模无关的客运专线车站通用模型.对徐州东站的仿真试验数据显示了进路、股道等设施的占用情况,仿真时间段内车站进路平均利用率为34%,每列列车都能分配到可用进路,表明所采用的运行图是安全、可行的,也证实了此通用模型的有效性.

关键词： Petri网定时谓词变迁-系统咽喉区客运专线仿真

基于LSTM-Attention的高速铁路司机警觉度预测

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铁道学报 2023年第11期45卷 29-37页

作者：潘雨帆史磊周宏宇倪少权张骏郭孜政西南交通大学信息科学与技术学院四川成都611756 西南交通大学综合交通运输智能化国家地方联合工程实验室四川成都611756 西南交通大学综合运输四川省重点实验室四川成都611756 西南交通大学交通运输与物流学院四川成都611756 江西省交通投资集团有限责任公司路网运营管理公司江西南昌330000

准确度量高速铁路司机的警觉度是保障保证列车安全运行的关键问题。针对该问题提出一种通过眼动、心电信号及线路参数时序特征预测高速铁路司机警觉度的方法。研究基于心理学双任务范式设计模拟驾驶实验,主任务要求司机正常驾驶机车,次... 详细信息

准确度量高速铁路司机的警觉度是保障保证列车安全运行的关键问题。针对该问题提出一种通过眼动、心电信号及线路参数时序特征预测高速铁路司机警觉度的方法。研究基于心理学双任务范式设计模拟驾驶实验,主任务要求司机正常驾驶机车,次任务要求司机在看到红色信号灯亮起时迅速按键,以司机对次任务的反应时间来量化其警觉度。构建警觉度预测模型时,对每个试次提取7项眼动指标和19项心电指标以及环境参数,并通过灰色关联分析筛选出14项有效的生理指标。然后以司机生理指标和线路环境参数为自变量,以其对次任务的反应时间为因变量,构建基于LSTM-Attention算法的高速铁路司机警觉度预测模型。研究结果表明:LSTM-Attention模型对40名高速铁路司机反应时间预测平均绝对误差为92.86 ms,均方根误差为102.31 ms,平均相对误差为9.6%,且时间序列长度为5时预测效果最好,注意力机制的引入能减小模型约4%的预测误差。本文所提方法可实现对高速铁路司机警觉度的连续度量,可为驾驶辅助系统的研发提供技术理论支撑。

关键词：高速铁路警觉度高速铁路司机长短时记忆网络注意力