铁路客运专线主要技术标准综合优化初步研究

论文摘要

本文初步建立了铁路客运专线的技术标准综合优化模型,验证了技术标准综合优化理论应用于铁路客运专线的可行性,为铁路客专的技术标准的选取与决策提供一定的参考。根据高速铁路设计的相关规范,本文将技术标准的综合优化理论引入到铁路客运专线中,并建立了一套适用于铁路客运专线的综合优化模型。文章优化了动态费用现值法的数学模型和目标函数,运用非线性约束混合离散变量的优化方法对目标函数进行优化运算。文章考虑了投资与运营支出的动态变化与时间价值。选取速度目标值、最小曲线半径、最大坡度和站间距离为主要设计变量。采用多元回归的数学方式建立了客运专线主体工程费的数学模型。根据高速列车动车组的运行特点和我国高速铁路的运营模式,对高速铁路客运专线的年运营支出进行了探讨,并建立了以速度目标值为主要变量的运营费数学模型；作为固定设备投资的重要组成部分,文章还考虑了高速列车的购置费用,并根据逐年运能增加的实际需求,采用动车组的分批分期的购置方式,保证了投资的经济合理性。最后文章以宁安铁路为实例研究对象,对本文的铁路客运专线综合优化理论模型进行了算例分析,计算结果表明,本文建立的目标函数和约束函数具有一定的合理性,对类似铁路主要技术标准的选取具有一定的参考价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.1.1 铁路主要技术标准的传统优选方法
• 1.1.2 铁路主要技术标准综合优化思想的研究状况
• 1.2 本文的主要工作内容与技术路线
• 第2章 综合优化方法及主要参数的选择
• 2.1 主要设计变量的选取
• 2.2 相关计算参数的选取
• 第3章 工程费的数学模型
• 3.1 工程费的组成
• 3.2 主体工程的工程量模型
• 3.3 工程费数学模型
• 第4章 运营费的数学模型
• 4.1 高速列车牵引与运行特性
• 4.1.1 高速列车的牵引
• 4.1.2 动车组的阻力
• 4.1.3 高速列车的制动
• 4.2 与走行相关的运营支出（能耗）
• 4.2.1 速度与单位能耗的关系
• 4.2.2 年度总能耗及运营支出
• 4.3 固定设备维修费
• 4.4 运营支出数学模型
• 第5章 高速列车的购置费
• 5.1 动车组购置费数学模型
• 5.1.1 列车开行对数
• 5.1.2 开行列车需要的动车组车底数
• 5.1.3 列车需要数量
• 5.1.4 动车组购置单价
• 5.1.5 动车组购置费
• 5.2 残值计算
• 5.2.1 土建固定设备残值
• 5.2.2 机车车辆残值
• 第6章 优化模型及优化原理
• 6.1 目标函数的建立
• 6.2 约束函数的建立
• 6.2.1 功能约束函数
• 6.2.2 几何约束条件
• 6.3 优化模型
• 6.4 优化原理
• 6.4.1 混和离散变量优化设计问题的基本概念
• 6.4.2 复合形法
• 第7章 算例分析及优化结果
• 7.1 工程背景概述
• 7.1.1 线路概况
• 7.1.2 经济与运量
• 7.1.3 运输组织
• 7.2 优化计算及结果分析
• 7.2.1 工程投资费模型
• 7.2.2 运营费模型
• 7.2.3 机车车辆购置费模型
• 7.2.4 目标函数
• 7.2.5 约束函数
• 7.2.6 优化结果及分析
• 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文