铁路高速客运专线运输组织及运行图仿真研究

论文摘要

随着经济的快速发展和人民生活水平的提高,社会对旅客运输的运营效率、人性化服务等方面提出了更高的要求。目前我国铁路虽然经过6次提速,但是由于整个路网规模偏小,大部分线路过于繁忙,客货混运相互干扰,既有线路基础太差,在既有线上继续提速的空间有限,很难满足旅客运输的中长期需求。为了缓解日益增长的运输需求与运能严重不足之间的矛盾,我国正在大规模建设客运专线,代表了铁路客运发展方向。客运专线可实现大容量、高速度、高频率,大大缩短旅行时间,特别是在运输高峰时期,可以用几分钟间隔密集大量发车,为旅客提供更安全、快捷、方便、舒适的服务;既有线的货运可实现“大宗物资直达化,高值货物快速化”,降低铁路社会成本,满足旅客货主越来越高的多层次、多样化服务需求。在创造良好社会经济效益同时,铁路路网运输效率和投资效益将进一步提高,有利于实现铁路可持续发展。本文是在借鉴国内外专家学者对高速铁路的研究成果的基础上,根据我国的实际情况,对我国客运专线的运输组织相关问题进行了研究。本文研究的关键内容就是要在Nash模型和李克平等人的研究基础上,针对铁路客运专线的运输组织特点,重新规定了元胞的邻域和演化规则,标定相关参数,建立移动动闭塞条件下的多速混合车流的元胞自动机模型,对客运专线列车运行图仿真。本文的研究包括以下几个部分:(1)对我国客运专线运输组织模式进行了研究,它决定了运行图的铺画、列车种类、车站设置等等重要问题。本文首先研究了客运专线运输组织模式的分类,以及我国客运专线运输组织模式。(2)讨论了客运专线运行图特点及其构成要素,并对运行图的影响因素进行了分析。(3)对客运专线的合理站间距离问题进行了分析,介绍了站间距离与通过能力及旅行速度等因素的关系。(4)对客运专线的列车开行方案进行了研究,列车开行方案实是编制列车运行图的基础,分析了开行方案的主要影响因素,并提出了基于乘客方便度的列车开行方案的多目标规划模型。(5)对客运专线综合维修天窗的作业时间进行了分析,并介绍了客运专线8种不同天窗设置方式,重点研究了单线隔日矩形天窗的行车组织特点。(6)对客运专线通过能力的研究,介绍了客运专线通过能力计算方法,并对客运专线的不同开行条件下的扣除系数计算方法进行了分析。(7)客运专线的运行图的仿真,移动闭塞条件下客运专线列车运行元胞自动机模型构建与模型参数标定,并对模拟结果讨论与分析。本论文的研究工作和结论对于客运专线运行图编制以及运输组织都有一定的指导和借鉴意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 我国客运专线的运输组织模式和发展规划
• 1.3.1 我国客运专线的运输组织模式
• 1.3.2 我国客运专线的发展规划
• 1.4 选题的目的和意义
• 1.5 本论文的主要研究内容及结构
• 2 客运专线列车运行图编制影响因素分析
• 2.1 客运专线列车运行图的特点
• 2.2 客运专线运行图编制原则
• 2.3 客运专线运行图要素分析
• 2.4 编制客运专线运行图的影响因素分析
• 3 客运专线合理站间距离研究
• 3.1 车站设置的基本情况分析
• 3.1.1 我国客运专线车站设置的原则
• 3.1.2 客运专线设置的影响因素分析
• 3.2 客运专线站间距离量化研究
• 3.2.1 车站最短距离的量化研究
• 3.2.2 最大站间距离的量化研究
• 3.3 通过能力与合理站间距离的关系
• 3.3.1 通过能力分析
• 3.3.2 实例分析
• 3.4 旅行速度与站间距的关系研究
• 3.4.1 越行次数分析
• 3.4.2 越行时间分析
• 3.4.3 中速旅客列车速度系数分析
• 3.4.4 分析计算
• 4 客运专线列车开行方案研究
• 4.1 旅客列车开行方案制定基本依据与影响因素
• 4.1.1 旅客列车开行方案制定基本依据
• 4.1.2 开行方案影响因素分析
• 4.2 列车开行种类和编组数量的确定
• 4.2.1 列车开行种类
• 4.2.2 列车编组数量
• 4.3 不同发车时段的方便度
• 4.4 乘客旅行成本确定
• 4.5 目标函数数学模型
• 4.6 算法设计
• 4.7 实证分析
• 5 客运专线综合维修天窗设置方式研究
• 5.1 综合维修天窗开设时间分析
• 5.1.1 工务维修作业时间
• 5.1.2 其它相关作业时间
• 5.2 综合维修天窗的开设形式
• 5.3 单线隔日矩形天窗行车组织特点
• 5.3.1 单线隔日矩形天窗对列车行车组织的要求
• 5.3.2 单线隔日天窗对线路通过能力的影响
• 5.3.3 单线隔日矩形天窗的通过能力分析
• 6 客运专线通过能力研究
• 6.1 我国客运专线通过能力计算特点
• 6.2 影响客运专线通过能力的主要因素
• 6.3 客运专线运行高速列车通过能力分析
• 6.3.1 客运专线平行图通过能力
• 6.3.2 全高速非平行运行图通过能力
• 6.4 多种速度列车共线通过能力分析
• 6.4.1 多种速度列车共线基本理论
• 6.4.2 多种速度列车共线单列列车平均扣除系数
• 6.4.3 客运专线多种速度列车共线全图扣除系数
• 6.4.4 客运专线多种速度列车共线通过能力
• 7 基于移动闭塞原理的高速客运专线运行图仿真研究
• 7.1 元胞自动机理论基本概述
• 7.1.1 元胞自动机的基本概念
• 7.1.2 元胞自动机在微观仿真中的应用
• 7.2 移动闭塞系统基本原理
• 7.3 模型建立
• 7.3.1 模型的假设
• 7.3.2 符号及含义
• 7.3.3 模型构建
• 7.4 数值模拟与结果讨论
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果