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高速铁路枢纽站 到发线运用计划编制与评价问题研究 学生：曹键 导师： 专业：交通运输规划与管理 1. 提出研究问题 2. 研究对象分析 3. 模型与算法 4. 仿真与评价 5. 案例验证 1. 提出研究问题 2. 研究对象分析 3. 模型与算法 4. 仿真与评价 5. 案例验证 北京 哈尔滨 天津 乌鲁木齐 银川 成都 昆明 广州 长沙 石家庄 青海 郑州 武汉 合肥 南京 上海 杭州 宁波 福州 厦门 沈阳 徐州 济南 京哈客运专线 兰州 香港 京港客运专线 京沪客运专线 杭福深客运专线 青太客运专线 徐兰客运专线 沪汉蓉客运专线 沪昆客运专线 1 1. 提出研究问题 北京 哈尔滨 天津 乌鲁木齐 银川 成都 昆明 广州 长沙 石家庄 青海 郑州 武汉 合肥 南京 上海 杭州 宁波 福州 厦门 沈阳 徐州 济南 兰州 香港 京港客运专线 京沪客运专线 杭福深客运专线 青太客运专线 徐兰客运专线 沪汉蓉客运专线 沪昆客运专线 京哈客运专线 1 1. 提出研究问题 北京 哈尔滨 天津 乌鲁木齐 银川 成都 昆明 广州 长沙 石家庄 青海 郑州 武汉 合肥 南京 上海 杭州 宁波 福州 厦门 沈阳 徐州 济南 兰州 香港 1 1. 提出研究问题 高铁枢纽站 提升枢纽站客运服务水平 提高枢纽站设备运用效率 列车运行计划的准确实现 到发线运用计划编制意义 2 1. 提出研究问题 车站规模 大 技术作业 杂 交叉干扰 多 接发车数 多 计划评价方面 计划编制与评价结合方面 现有研究存在是不足 采用Petri 网进行仿真评价 拟解决的方案 开发到发线运用计划 编制与评价一体化系统 3 1. 提出研究问题 1. 提出研究问题 2. 研究对象分析 3. 模型与算法 4. 仿真与评价 5. 案例验证 4 2. 研究对象分析 伸入到城市中心区 技术作业类型多 列控信息系统先进 高铁枢纽站的特点 四类列车技术作业 始发列车技术作业 通过列车技术作业 终到列车技术作业 折返列车技术作业 1. 提出研究问题 2. 研究对象分析 3. 模型与算法 4. 仿真与评价 5. 案例验证 2 个目标函数 到发线利用均衡 旅客乘降便捷 1 1 1 1 1 1 ( , ) ( , ) ( , ) ( , ) m n n m j i i j min x i j t i j x i j t i j m m                  1 1 ( , ) ( , ) n m i j min c i j x i j     5 3. 模型与算法 5 个约束条件 1 : ( , ) 1 m j i x i j     ( , ) ( , ) ( , ) ( , ) 0 b e x k j t k j x i j t i j     ( ) ( , ) 1 p L j x i p    1 1 2 2 1 2 1 2 ( , ) ( , ) ( , ) ( , ) x i j x i j S j j T i i    ( , ) ( , ) 1 p p x i j x i j     6 3. 模型与算法 免疫克隆选择算法 7 3. 模型与算法 开始 抗体初始化 亲和度计算 记忆细胞分化 促进或者抑制 群体更新 输出最优解 结束 满足终止条件 N Y 1. 提出研究问题 2. 研究对象分析 3. 模型与算法 4. 仿真与评价 5. 案例验证 Petri 网理论发展 经典Petri 网 着色Petri 网 赋时着色Petri 网 分层赋时着色Petri 网 8 4. 仿真与评价 建模步骤 步骤1 ：高铁枢纽站简化布置图 步骤2 ：抽象高铁枢纽站要素 步骤3 ：建立Petri 网顶层模型 步骤4 ：建立道岔子网模型 A T1 T3 Xn X 1 5 3 9 11 13 S3 SⅠ SⅡ S4 5 4 Ⅰ Ⅱ 4 X4 XⅠ 14 16 X3 X5 T6 C 12 10 6 8 2 S Sn T2 B 3 7 T4 T5 D Se1 Se3 Se5 Se7 Se9 Se11 Se13 Se15 Se17 Sw1 Sw3 Sw5 Sw9 Sw13 Sw11 Line5 Line3 Line1 Line2 Line4 Sw16 Sw12 Sw10 Sw14 Sw6 Sw4 Sw2 Sw8 Se4 Se2 Se6 Se8 Se10 Se12 Se16 Se14 Se18 Se20 DOT MSU Sw7 9 4. 仿真与评价 评价指标统计 占用时间统计 不便捷度统计 10 4. 仿真与评价 编制与评价一体化系统 演示 数据导入 评价 优化 对比 11 4. 仿真与评价 1. 提出研究问题 2. 研究对象分析 3. 模型与算法 4. 仿真与评价 5. 案例验证 徐州 折返线 折返线 徐兰场 北京 西安 武汉 疏解线 疏解线 1-5 1-7 1-9 1-1 1 1-1 3 1-1 5 1-4 1-Ⅱ 1-1 2 1-1 0 1-1 4 1-Ⅰ 1-3 1-8 1-6 2-Ⅰ 2-3 2-4 2-Ⅱ 2-5 2-7 2-9 2-1 1 2-1 3 2-1 5 2-1 7 2-8 2-6 2-1 2 2-1 0 2-1 6 2-1 4 2-2 0 2-1 8 1-1 1-2 1-3 1-4 1-5 1-6 1-7 2-1 2-2 2-3 2-4 2-5 2-6 2-7 2-8 2-9 京广场 郑州东站站场图 12 5. 案例验证 郑州东站TPJSHR 声明 13 5. 案例验证 序号 场别 到时 开时 序号 场别 到时 开时 1 京广 始发 7:32 103 京广 8:04 8:06 2 徐兰 始发 8:05 104 徐兰 8:13 8:17 3 京广 始发 8:30 105 京广 8:28 8:33 4 徐兰 始发 8:52 106 京广 始发 8:36 5 京广 10:13 10:22 107 徐兰 8:39 8:42 6 徐兰 10:16 10:19 108 京广 8:40 终到 7 徐兰 10:20 10:26 109 京广 8:45 8:48 8 京广 始发 10:32 110 徐兰 8:52 8:57 9 徐兰 10:22 10:42 111 京广 始发 9:00 10 京广 10:27 10:30 112 京广 9:05 9:08 11 京广 10:33 10:36 113 徐兰 9:13 9:16 12 徐兰 10:42 10:45 114 京广 9:25 9:28 13 京广 10:46 10:49 115 京广 9:29 9:32 14 徐兰 10:51 10:53 116 徐兰 9:33 9:36 15 京广 10:58 11:01 117 京广 9:37 9:40 6:00 8:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22 :00 24:00 15 13 11 9 7 5 3 4 6 8 10 12 14 6:00 8:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22 :00 24:00 6:00 8:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22 :00 24:00 17 15 13 11 9 7 5 3 4 6 8 10 12 14 16 18 20 6:00 8:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22 :00 24:00 到发线运用计划编制 14 5. 案例验证 不均衡度 站调安排的到发线运用计划 徐兰场下行 徐兰场上行 京广场下行 京广场上行 70.9 70.4 80.6 49.2 15 5. 案例验证 不均衡度 徐兰场下行 徐兰场上行 京广场下行 京广场上行 模型生成的到发线运用计划 30.1 21.3 26.0 5.8 15 5. 案例验证 徐兰场下行 徐兰场上行 京广场下行 京广场上行 不便捷度 200 793 660 263 站调安排的到发线运用计划 16 5. 案例验证 不便捷度 徐兰场下行 徐兰场上行 京广场下行 京广场上行 195 776 657 237 模型生成的到发线运用计划 16 5. 案例验证 主要结论 建立了高速铁路枢纽站到发线运用计划编制多目标优化模型，并提出 免疫克隆选择算法进行求解 建立了基于分层赋时着色Petri 网的高速铁路枢纽站到发线运用计划 仿真评价模型，实现对到发线运用计划的评价 开发了基于C# 的高速铁路枢纽站到发线运用计划编制与评价一体化 系统，实现到发线运用计划编制与评价的有机统一 17 感谢各位老师