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中欧班列多周期干支结合方案图铺画方法研究

铁道学报 2024年第9期46卷 1-10页

作者：谷玉锟魏玉光王宇强夏阳北京交通大学交通运输学院中国铁道科学研究院集团有限公司运输及经济研究所

目前中欧班列具有多周期、多频次的特点，常以周或日为周期，难以适应以日为周期的铁路列车运行图，存在能力利用不均衡、运行线丢失、运输组织难度大、通道和口岸站阶段能力紧张等问题。提出中欧班列多周期干支结合方案图铺画方法，将... 详细信息

目前中欧班列具有多周期、多频次的特点，常以周或日为周期，难以适应以日为周期的铁路列车运行图，存在能力利用不均衡、运行线丢失、运输组织难度大、通道和口岸站阶段能力紧张等问题。提出中欧班列多周期干支结合方案图铺画方法，将方案图铺画问题简化为复杂耦合约束下的局部运力资源分配问题，构建中欧班列多周期干支结合方案图编制模型，以列车自满足发车条件至终到的总时间和列车在中间站的停站总时间等最小化为目标函数，以列车发车时间窗、列车间隔时间、天窗时间、客流高峰时段和干线运力资源分配等为约束条件，设计算例，编制具有周期化、能力均衡利用、运行顺畅等特征的方案图。结果表明：干支结合方案图铺画方法适用于处理多周期复杂交通运输系统的时刻表编制问题，有助于推进中欧班列运行线的固定、周期化开行，均衡利用路网运力资源和按图行车等。

关键词：中欧班列列车运行方案图运输组织干支结合运力资源

考虑不同折返方式的城际铁路车站通过能力利用研究

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铁道科学与工程学报 2024年第3期21卷 959-968页

作者：饶智健李海鹰廖正文洪鑫北京交通大学交通运输学院北京100044 北京交通大学先进轨道交通自主运行全国重点实验室北京100044 中国铁道科学研究院集团有限公司电子计算技术研究所北京100081

城际铁路具有公交化运营特征,在始发终到站接发的列车以折返列车为主。为控制车站占地规模,且充分利用城际铁路车站通过能力,亟需研究不同折返方式下的城际铁路车站通过能力利用情况。将列车在站办理的各项作业抽象为“走行”和“停留”... 详细信息

城际铁路具有公交化运营特征,在始发终到站接发的列车以折返列车为主。为控制车站占地规模,且充分利用城际铁路车站通过能力,亟需研究不同折返方式下的城际铁路车站通过能力利用情况。将列车在站办理的各项作业抽象为“走行”和“停留”2类,将一组连续的“走行—停留—走行”过程抽象为一个“作业序列”,采用“作业序列”这一概念对列车站前折返或站后折返作业过程进行描述。基于车站通过能力计算的图解法原理,构建城际铁路车站通过能力利用分析模型,对车站作业计划进行压缩,模型求得的最优解表示当前数量列车作业占用车站设备时间最小的方案,将求得的最小占用时间与实际运营时间作比较计算车站通过能力利用率。考虑不同折返列车组合和不同车站间隔时间,设计实验识别车站能力瓶颈所在位置。案例分析结果表明,按照现行车站间隔时间标准,当折返列车只采用站前折返方式时,站前折返列车上升至占全部接发列车数量的48.5%时,车站能力瓶颈将由道岔组转移至到发线;当折返列车同时采用站前折返和站后折返方式时,保持折返列车数量不变,站后折返列车上升至占折返列车总数的50%时,车站能力瓶颈将由到发线转移至站后折返线。上述研究结果可为具备折返条件的车站在站场布局、折返设备布置及折返方式选择等方面提供参考依据。

关键词：城际铁路车站旅客运输折返方式通过能力利用瓶颈识别

多级耗能后张预应力筋预制节段墩的抗震性能分析

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东南大学学报（自然科学版） 2024年第3期54卷 549-558页

作者：韩冰何一宽解会兵杨忠李本远曹明盛北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 北京交通大学交通基础设施安全风险管理交通运输行业重点实验室北京100044 北京城建设计发展集团股份有限公司北京100032

为提升节段墩的抗震性能,采用多级耗能方法实现多节段共同参与耗能.将耗能钢筋从节段墩底部向上依次穿过多个接缝,从而实现多级耗能.通过数值模拟,研究多级耗能节段墩体系的耗能能力,并针对三级耗能节段墩体系的轴压比和耗能钢筋配筋率... 详细信息

为提升节段墩的抗震性能,采用多级耗能方法实现多节段共同参与耗能.将耗能钢筋从节段墩底部向上依次穿过多个接缝,从而实现多级耗能.通过数值模拟,研究多级耗能节段墩体系的耗能能力,并针对三级耗能节段墩体系的轴压比和耗能钢筋配筋率进行参数分析.结果表明,多级耗能节段墩体系可以提高节段墩的耗能能力,而每一级别耗能体系存在耗能上限,且随多级耗能体系级别的提升而增加.在不同级别耗能体系中,耗能钢筋配筋率存在不同的临界值,一级耗能体系的耗能钢筋配筋率临界值为0.23%,二级耗能体系为1.31%.为获得较强的耗能能力,建议将耗能钢筋配筋率取值为1.31%,轴压比取值为0.1.

关键词：耗能钢筋多级耗能滞回曲线耗能能力残余位移

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时空融合的车载环视摄像头外参联合标定算法

北京航空航天大学学报 2024年

作者：扶尚宇俞天泽林春雨刘显辉赵耀北京交通大学交通运输学院北京交通大学计算机科学与技术学院

车载环视系统由多个广角摄像头构成，通过摄像头内外参和算法进行拼接从而无死角地感知车辆周围环境。为了解决环视系统各个摄像头的姿态因受到外界不可控因素的扰动导致外参发生变化，从而引发汽车对周围环境产生错误感知的问题，基于... 详细信息

车载环视系统由多个广角摄像头构成，通过摄像头内外参和算法进行拼接从而无死角地感知车辆周围环境。为了解决环视系统各个摄像头的姿态因受到外界不可控因素的扰动导致外参发生变化，从而引发汽车对周围环境产生错误感知的问题，基于车道标识检测提出了一套时空融合的车载环视摄像头系统外参自标定算法。对鱼眼图像进行畸变矫正，利用边缘检测算法获取车道标记，使用改进式的级联霍夫变换方案计算消失点并挑选特定车道线，通过直线重投影等几何方法，粗略估计和优化单个摄像头的姿态，并基于空间拉普拉斯金字塔模型提取相邻摄像头拼接区域的纹理特征进行摄像头姿态的联合矫正，基于多帧时间信息获取多个姿态估计值，设计四元数球面线性插值方法平滑摄像头的多个姿态，获取摄像头姿态的精确值。实验表明，本文的算法在GT数据集上表现良好，姿态估计值较其他方案的最优值有所提高，其中在路段中心的场景下前视角、后视角和右视角的姿态估计精度分别提高0.09°、1.11°和0.21°，总体精度提高了0.27°；而在路段边缘的场景下，各个视角的标定精度均有所提高，总体标定精度提高了0.12°。总之，所提出的时空融合位姿联合标定算法在采光良好的交通场景下使车载多摄像头姿态的估计结果更加精确，复杂度低，可以满足车载算力受限的要求。

关键词：环视系统自标定时空融合拉普拉斯金字塔

基于点-弧、弧-路模型的集装箱循环班列车流组织研究

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铁道科学与工程学报 2024年第2期21卷 510-521页

作者：李思雨杨凯丽董欣垒郎茂祥于乃康北京交通大学交通运输学院北京100044 郑州铁路职业技术学院河南郑州451460 国家发展和改革委员会综合运输研究所北京100000

立足“公转铁”和“散改集”货源,基于集装箱运输需求的变化性和区域的不均衡性,为了实现集装箱和车辆的均衡发展、改善集装箱运输组织模式,从而充分利用铁路运输能力、提升铁路货运服务质量,围绕一种新型集装箱班列组织模式—固定车底... 详细信息

立足“公转铁”和“散改集”货源,基于集装箱运输需求的变化性和区域的不均衡性,为了实现集装箱和车辆的均衡发展、改善集装箱运输组织模式,从而充分利用铁路运输能力、提升铁路货运服务质量,围绕一种新型集装箱班列组织模式—固定车底循环班列,探讨其开行条件、班列走行径路等问题。以空车总走行距离最小为目标建立集装箱固定车底循环班列车流组织的点-弧模型,以求解循环班列的弧段选用和弧段上分配的箱流量;考虑循环班列的走行径路特点,以空车总运输成本最小为目标建立弧-路模型,以求解循环班列的走行路径和弧段上分配的箱流量。基于20英尺35 t通用箱的市场使用情况,以35 t通用箱的运单数据作为实证研究,设计搜索循环班列可行路径的算法,利用Gurobi求解器求解2种模型,分析求解结果得到了车流组织方案。对比分析2类模型在计算效率和求解结果等方面的区别,验证了模型的有效性。案例结果表明:点-弧模型求解速度快但无法直观得到走行径路和分配结果,弧-路模型对大规模网络的求解效率较低但能直接得到走行径路和分配结果,集装箱循环班列的车流组织方案可根据运输需求的空间分布和运输组织的复杂性进行调整,以提升运输效率。本研究成果能够为丰富铁路货运产品、设计循环班列组织方案提供理论方法。

关键词：铁路运输走行径路车流组织集装箱循环班列点-弧模型弧-路模型

改进CLR的预测算法在铁路机车牵引系统故障维修中的应用

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铁道运输与经济 2024年第3期46卷 156-163,188页

作者：李曼宾紫嫣周鑫燚覃思瑶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 北京交通大学交通运输学院北京100044

准确及时地预测机车系统故障是有效保障铁路运输安全与合理制定设备维护策略的关键。现有故障预测多集中于对特征数据的挖掘与分析。利用校准标签排名(CLR)结合自适应簇数的聚类算法对牵引系统故障类型进行预测,通过聚类获得故障类型深... 详细信息

准确及时地预测机车系统故障是有效保障铁路运输安全与合理制定设备维护策略的关键。现有故障预测多集中于对特征数据的挖掘与分析。利用校准标签排名(CLR)结合自适应簇数的聚类算法对牵引系统故障类型进行预测,通过聚类获得故障类型深层特性,采用CLR算法从系统特征参数获取故障类型的相关性排名。通过加入人工校准标签来预测故障类型的相关性,同时减轻类不平衡问题的负面影响。相较于经典CLR算法,改进后的算法有一定幅度的性能提升。以牵引系统主变压器实际故障数据集为例,对冷凝器漏油、冷却风机异音等多种故障类型进行预测,结果表明:单个损失降低了78.8%,汉明损失提升了15.6%,故障维修方式预测准确率达96.4%,为设备故障预测性维护工作提供理论支撑。

关键词：故障维修预测牵引系统成对比较排序 CLR 人工校准标签

面向业务自动化转型的铁路运输调度业务数据模型构建方法研究

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铁道运输与经济 2024年第6期46卷 73-80页

作者：郑然斐孟令云苗建瑞蒋熙廖正文潘钰雯北京交通大学交通运输学院北京100044 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

铁路运输生产调度业务自动化、智能化转型改进是推动铁路运输效率提升的重要手段。探讨业务转型过程中对业务各场景各颗粒度控制逻辑和信息流通的梳理建模方法,从而推动业务高效转型,在对运输生产调度业务深入分析的基础上,抽象了调度... 详细信息

铁路运输生产调度业务自动化、智能化转型改进是推动铁路运输效率提升的重要手段。探讨业务转型过程中对业务各场景各颗粒度控制逻辑和信息流通的梳理建模方法,从而推动业务高效转型,在对运输生产调度业务深入分析的基础上,抽象了调度业务组织的关键影响要素和关键关联关系,梳理了工作流、信息流、信息流通机制与上述抽象的调度业务要素及这些要素间关联关系的对应关系,设计了一种刻画业务工作流、信息流和信息流通机制的数据模型构建方法。考虑到铁路运输生产调度业务分散协作、多级耦合的多层级多场景特点,设计了工作流、信息流数据模型的分化、细化关联机制,以实现对不同层级、场景调度业务的数据模型间有机关系的刻画,最后结合实际调度业务进行了应用分析。结果表明该方法构建的数据模型可以规范调度业务在不同场景、不同颗粒度下的控制逻辑和信息流通,从而为业务自动化转型过程中的信息系统开发和作业流程再造提供参考。

关键词：调度指挥数据模型工作流信息流统一建模语言

基于XGBOOST-SHAP的地铁建成环境与站点出行距离的非线性关系研究

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铁道科学与工程学报 2024年第4期21卷 1624-1633页

作者：李培坤陈旭梅鲁文博马嘉欣刘屹王昊北京交通大学综合交通运输大数据应用技术交通运输行业重点实验室北京100044 东南大学交通学院江苏南京214135 重庆市市政设计研究院有限公司重庆400020

相较于传统地铁客流量特征分析,地铁站点平均出行距离的研究可以更加精细化了解地铁网络客流流动性特征。为探究多重建成环境与站点平均出行距离之间的复杂关系,以西安市地铁系统为研究对象,从土地利用、兴趣点分布、周边交通建成环境... 详细信息

相较于传统地铁客流量特征分析,地铁站点平均出行距离的研究可以更加精细化了解地铁网络客流流动性特征。为探究多重建成环境与站点平均出行距离之间的复杂关系,以西安市地铁系统为研究对象,从土地利用、兴趣点分布、周边交通建成环境、站点自身属性等方面构建11种建成环境指标,建立基于极端梯度提升的XGBOOST-SHAP归因分析架构的可解释性机器学习模型,以揭示两者之间的非线性关系。同时,将该模型拟合回归效果与梯度提升决策树(GBDT)及最小二乘回归(OLS)进行比较,以验证XGBOOST模型在拟合回归效果上的优势。结果表明:XGBOOST模型的R方、平均绝对误差(MAE)、均方误差(MSE)值分别为0.75、0.95、1.36,其拟合效果要优于GBDT与OLS模型。站点平均出行距离呈现出明显的环状分布的空间异质性。SHAP归因分析结果表明:距市中心距离特征贡献最大,路网密度、土地利用混合度、公交线路数量以及住宅数量对出行距离的贡献度也相对较高;POI香农熵指数、餐饮服务点对平均出行距离的正负反馈不明显;其余指标对平均出行距离的影响均呈现出正负反馈机制结合的趋势。研究结果对交通需求分析、线路容量优化、运营效果评估等提供了数据支撑,可有效提高地铁交通便利性,满足不同区域的出行需求并改善整个地铁系统的效率和可持续性。

关键词：地铁站点建成环境出行距离 XGBOOST模型 SHAP归因分析非线性关系

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高速铁路列车运行图弹性评价方法

铁道运输与经济 2024年第8期46卷 58-64页

作者：韩霈然孟令云王道奇苗建瑞栾晓洁廖正文北京交通大学交通运输学院北京100044 中国国家铁路集团有限公司运输部北京100844

高速铁路系统内外部干扰严重影响着运行图的实施效果,因此量化运行图的抗干扰能力对高速铁路运输组织有着深远影响。研究在分析列车运行图动态性能的基础上定义了列车运行图弹性的概念及其影响因素,进一步针对不同强度的干扰场景,提出... 详细信息

高速铁路系统内外部干扰严重影响着运行图的实施效果,因此量化运行图的抗干扰能力对高速铁路运输组织有着深远影响。研究在分析列车运行图动态性能的基础上定义了列车运行图弹性的概念及其影响因素,进一步针对不同强度的干扰场景,提出了不同场景下的列车运行图弹性系数,并构建了评价指标与综合评价体系,基于列车自动调整引擎设计了列车运行图弹性的仿真实验。结合数据包络分析,提出了列车运行图弹性的评价方法,结果表明该方法能有效对高速铁路列车运行图弹性进行评价与量化,为不同运行图在弹性方面提供相对效率的比较与优化方向,能够为运行图铺画、运行图能力提升与“一日一图”的实施等实际运输生产应用,提供一定的辅助决策和参考。

关键词：高速铁路列车运行图弹性数据包络分析综合评价方法