基于近似动态规划的城轨列车运行一体化调整方法研究
基于近似动态规划的交通控制算法的研究的开题报告
基于近似动态规划的交通控制算法的研究的开题报告题目：基于近似动态规划的交通控制算法的研究一、背景介绍随着城市化进程的加速，人口和车辆数量的持续增加，城市交通拥堵问题越发严重。
为了缓解交通拥堵，提高城市交通效率，对于城市交通控制系统提出了更高的要求。
交通控制是指通过规划、组织、指挥交通流，使道路网络达到最佳通行效果的系统。
目前，交通控制算法的重要传统方法是信号控制。
传统信号控制是差不多时间间隔的周期性控制，不能很好地适应交通流的变化。
近年来，随着计算机技术和通讯技术的发展，基于智能交通系统的交通控制技术也得到了广泛关注，其中，近似动态规划（ADP）是一种有效的优化技术，被广泛应用于交通控制领域，其思想是通过学习逼近目标函数，并根据逼近结果调整控制参数。
基于近似动态规划的交通控制算法的研究，对于提高交通控制效率、缓解交通拥堵具有重要作用。
二、研究内容（1）分析目前交通控制系统的状况及存在的问题，分析传统控制算法的不足之处。
（2）介绍近似动态规划（ADP）的基本思路和原理，探究其在交通控制中的应用。
（3）提出基于近似动态规划的交通控制算法的模型和设计过程，分析其优势，研究其实现的难点和相关技术。
和性能。
比较其与传统控制算法的差异，分析其优缺点。
三、研究意义（1）提高城市交通控制效率，能够缓解城市交通拥堵现象，减少交通事故的发生，提高交通运输效率。
（2）推动智能交通技术的发展，促进城市可持续发展。
（3）为实践提供科学的交通决策支持。
四、研究方法（1）文献调研法：收集与近似动态规划和交通控制领域相关的文献和数据，分析交通控制系统的瓶颈问题和控制算法的发展历程，深入了解近似动态规划在交通控制中的应用。
（2）实验研究法：根据研究目的和问题，设计相应的实验，运用基于近似动态规划的交通控制算法进行交通优化控制，观测交通流的变化，从而评估算法的效果和性能。
（3）数据分析法：对实验数据进行分析和处理，通过对比分析不同控制算法的优缺点，评估基于近似动态规划的交通控制算法的效果和性能。
城市轨道交通列车调度优化算法研究
城市轨道交通列车调度优化算法研究1. 引言城市轨道交通系统是现代城市交通运输的重要组成部分。
随着城市人口的增加和交通需求的不断增长，轨道交通列车调度的效率变得尤为重要。
调度算法的优化可以提高列车的运行效率、减少延误、提升乘客的出行体验。
本文旨在研究城市轨道交通列车调度优化算法，以提高现有调度系统的效率和可靠性。
2. 城市轨道交通列车调度问题描述城市轨道交通列车调度是指根据列车运行的路径和时刻表要求，合理安排列车的运行顺序和时间间隔，以保证列车的准点运行和乘客的出行需求。
该问题涉及到列车的排队、进出站的冲突、车站容量限制等多个因素，具有复杂的约束条件。
3. 调度优化算法3.1 传统调度算法传统的轨道交通列车调度算法主要利用启发式规则，如最早到达时间、最长等待时间等，进行调度决策。
这些算法简单有效，但缺乏对大规模系统的优化能力。
3.2 最优化调度算法最优化调度算法基于数学模型和优化理论，针对特定的优化目标设计。
常用的最优化调度算法包括遗传算法、模拟退火算法、禁忌搜索算法等。
这些算法能够通过寻找全局最优解来提高调度系统的效率。
4. 现有研究成果4.1 路径选择算法路径选择算法是指根据列车的运行需求和网络结构，确定列车的运行路径。
目前的研究集中在最短路径算法、最小行程时间算法等方面，旨在减少列车的运行时间和能耗。
4.2 时刻表优化算法时刻表优化算法主要考虑列车的发车时间和间隔，通过调整时刻表来减少列车之间的冲突和拥挤。
现有的研究主要集中在列车班次、发车间隔和调度策略等方面，以提高列车的可靠性和运行效率。
4.3 智能调度算法智能调度算法是指利用人工智能技术进行列车调度决策的方法。
这些算法主要基于机器学习和深度学习技术，通过学习历史数据和实时信息，预测列车的运行状态和乘客需求，以优化调度决策。
不过目前的研究还处于起步阶段，仍需要进一步探索和改进。
5. 算法评价与优化为了评价和优化调度算法的效果，需要制定相应的评价指标。
基于序优化方法的列车运行调整算法研究
基于序优化方法的列车运行调整算法研究
陈雍君;周磊山
【期刊名称】《铁道学报》
【年(卷),期】2010(032)003
【摘要】用计算机自动编制列车运行调整方案是铁路行车调度指挥系统中的一个核心和难点问题,其目的是保证列车能够安全、快速、正点运行.以列车旅行时间最少作为优化的目标函数,在建立复杂路网列车运行调整模型的基础上,对其先进行快速初步的评估计算、再引入序优化理论和方法进行求解是解决列车运行调整问题的一个途径.详细论述了序优化方法求解算法的实现步骤,并用大秦重载铁路的一个实际算例证明,序优化理论能够确保以足够高的概率求取到足够好的解.尤其对于计算量大的复杂优化问题,序优化能够明显提高计算效率,比一般的启发式算法至少可节约一个数量级的计算量,较好地满足实际需要.
【总页数】8页(P1-8)
【作者】陈雍君;周磊山
【作者单位】北京交通大学交通运输学院,北京,100044;北京交通大学交通运输学院,北京,100044
【正文语种】中文
【中图分类】U292.42
【相关文献】
1.基于最小列车秩序熵的列车运行调整算法研究 [J], 金福才;胡思继
2.高速铁路列车运行调整的模型及其策略优化方法 [J], 庄河;何世伟;戴杨铖
3.基于替代图的列车运行调整计划编制及优化方法 [J], 王涛;张琦;赵宏涛;苗义烽
4.基于转换极大代数和序优化的高速列车运行调整方法 [J], 李晓娟;韩宝明;李得伟;李华
5.单线区段列车运行图铺划与运行调整优化方法研究 [J], 刘伟斌;孙磊;王林
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列车控制与动态调度一体化实验
列车控制与动态调度一体化实验随着城市化和交通运输的快速发展，现代化铁路系统成为了公共交通系统中的重要组成部分。
对于现代列车运输系统，既要保证列车行驶的安全性和高效性，又要提高列车运行的可靠性和服务质量。
因此，列车控制与动态调度一体化实验成为了铁路运输领域的一个重要研究领域。
本文将探讨列车控制与动态调度一体化实验的背景、现状和发展趋势。
一、列车控制与动态调度一体化实验的背景列车控制与动态调度一体化实验的背景可以从以下两个方面来探讨。
第一，城市化的不断推进，给铁路运输带来了巨大的挑战。
大量的人口迁入城市，使城市公共交通的运输需求增加，而铁路运输作为一种高效、快速、安全的公共交通方式，应该发挥重要作用。
但是，因为城市的密度高、道路和交通运输网络相对较为复杂，因此需要更加灵活的列车调度和控制方式，以保证列车运行的高效性和可靠性。
第二，现代化铁路系统需求的不断增长也对列车控制和动态调度提出了更高的要求。
随着技术的不断进步和交通运输供需关系的不断发展，现代铁路系统所面临的问题也变得越来越复杂。
列车的数量增加、列车的行驶速度提高、铁路线路的长度增加、信号系统的更新等，都对列车控制和调度提出了更高的要求。
因此，列车控制与动态调度一体化实验成为了一种必要的测试手段。
二、列车控制与动态调度一体化实验的现状关于列车控制与动态调度一体化实验的研究，在国外一些已发达的铁路运输国家，如美国、英国、法国和德国等，已有较多的研究成果。
而在我国，近年来对列车控制和动态调度也有了相应研究。
目前，我国的铁路运输系统主要是依靠铁路运输管理系统来控制列车和调度，但这些系统往往存在着不灵活、效率低等问题。
因此，列车控制与动态调度一体化实验成为了我国铁路运输领域的一个研究热点。
在我国，列车控制与动态调度一体化实验主要集中在以下几个方面：1.列车控制系统的优化设计。
为了提高列车系统的运行效率和安全性，需要对列车速度控制、列车位置控制以及其他相关控制过程进行优化设计。
轨道交通CBTC列车运行自动调整方法研究
轨道交通CBTC列车运行自动调整方法研究[摘要]城市轨道交通在缓解城市交通压力中起到巨大的作用，但是由于存在许多突发情况的干扰，列车运行难免会偏离计划运行图。
采用智能的自动调整方法可克服传统人工调整随意性大、对调度员要求高的缺点，能及时、全面的制定优化的调整方案。
本文介绍目前轨道交通列车调整的发展情况，并建模分析了城市轨道交通移动闭塞条件下列车运行调整的方法策略。
【关键词】轨道交通；CBTC；列车自动运行调整；移动闭塞1、城市轨道交通列车运行调整发展概况J．E．Cury等人首先针对巴西圣保罗地铁公司的南北运营线，提出了一种产生“最优调度计划”的方法。
他们采用动态规划的方法求解问题，为保证大范围求解的有效性，采用了分解/协调技术，将原问题化为一些不相关的小规模优化问题，进而使问题得到解决。
日本学者f1．Susam与Y．Ohkama，S．Araya与S．Sone在此后较全面地论述了行车动态特性在城市轨道交通行车控制过程中的重要性。
他们在建立了车流模型和客流模型的基础上，完成了两个行车动态特性的模型描述：SSM(StationSequential Model)和TSM(Train Sequential Model)，并给出了相应的全局状态反馈控制解。
但该模型同样也有控制量的得出，需要简化才能适用于现有调度集中系统的缺点。
目前，轨道交通行车调整的研究基本是围绕智能处理方法这一主线展开，包括专家系统、模糊决策等。
1990年，意大利的G．Vernazza等人运用分布式人工智能的思想，以车站为单元构成了一种分布式的行车指挥方法，以期实现实时性的调度。
他将调整问题简化为资源分配的问题，并通过“合同网”冲突消解机制进行问题求解，取得了一定的实用效果。
2、列车运行调整的目标列车运行调整的目的是尽快使列车从无序变为有序。
评价一个运行调整方案的好坏，无论是人工调整还是自动调整，都可以从以下几个方面来衡量。
2.1 减少列车实际运行图与计划运行图的偏差当某一列车出现晚点或早点时，应使该列车恢复到计划运行图上。
城市轨道交通列车运行自动调整的优化模型及算法研究
城市轨道交通列车运行 自动调整的优化模型及算法研究
孙 少 军 王 慧 芳
（ 上 海 中铁 通 信信 号 国际工程 有 限公 司，上 海 ２ ０ ０ ４ ５ ６ ）
摘要 ： 针对城市轨道 交通列车运行 的特 点，以发车时间、停站时间、区间运行时间、追踪 间隔为 约束 条件 ，以列车总晚点时间和总晚点数 目为综合优 化 目 标 ，构建城市轨道交通列车运行 自动调整
（ １ ）
式 中 ，Ｇ（ Ｊ） 为， 时刻 列 车实 际运 行 状 态 ， 是 列 车运 行 自动 调 整 问题 模 型 的 建立 主 要分 成两
部分 ： 一 个 是模 型 目标 函数 的确 定 ； 另 一 个 是 约 束
需要对列车 的运行进行调整使其恢复按计划有序运 行 。尤其是基于通信 的列车运行控制 （ ｃ Ｂ ＴＣ ）系 统实现了移动闭塞技术 ，打破了传统的固定 闭塞对
可靠性高的特点 ，已经成为缓解城市交通压力 的主
要 运 输方 式 。正 常运 行 情 况 下 ，列车 是 严格 按 照 运
行图来运行的。但是 ，城市轨道 交通系统列车 以随
机汇 集 的城 市 居 民及 流动 人 口客 流 为运 输 对象 …的
这一特点 ，决定了城市轨道交通运输组织的复杂性 ，
基于线性规划模型的城轨列车运行图调整策略
１１ 本文基本假设
根据城市轨道交通系统的实际运营特点，本文 研究的模型和方法主要基于以下假设：
假设 １：列车运行调整过程中可以采用“跳停” 策略，即在某些车站直接通过不停车。跳停策略能 够在一定程度上缓解站台客流拥堵情况、降低乘客
１ 问题描述
本文中我们用 ＫＥ ＝｛１，２，…ｋｅ｝表示正线运行的 列车集合；ＫＡ ＝｛１，２，…ｋａ｝表示存车线备车的集合； ＫＦ ＝｛１，２，…ｋｆ｝表示故障后从车辆段发车、进入正线 运营的列车集合。在故障结束、线路恢复运行时，本 章所考虑问题就是对正线列车、存车线备车和车辆 段列车的运行计划重新进行调整，通过跳停的策略 使线路快速恢复至正常运行秩序（如图 ２所示）。
从延误产生原因上讲，当前城市轨道交通中列 车运行延误主要由设备故障（线路设备、信号设备、 供电设备和车辆设备等）、人为原因 （如司机误操
作、突发大客流、乘客跳下站台等）和其他突发故障 （如极端天气、火灾、恐怖袭击等）三类构成。总体 上来说，设备和人为故障占到了日常运营管理中的 绝大部分，约占到 ９０％以上，设备和人为原因占的 比率与每条地铁线路的实际运营情况和设备可靠 度有关。比如，伦 敦 地 铁 没 有 加 装 屏 蔽 门 （Ｐｌａｔｆｏｒｍ ＳｃｒｅｅｎＤｏｏｒｓ，ＰＳＤ）系 统，因 此 经 常 出 现 人 为 原 因 （如乘客随身物品落入轨道）导致列车突发停车产 生延误；北京地铁 ２号线于 ２０１７年上半年刚刚加装 屏蔽门系统，试 运 行 期 间 系 统 可 靠 性 相 对 较 差，出 现多起屏蔽门故障而导致的列车延误情况。
城市轨道交通系统中存车线是辅助线的一种， 主要用于备用列车、故障列车的存放。合理使用存 车线的备车能为运营组织创造方便、灵活的调整手 段［４］。现有几乎所有的轨道交通线路，包括北京地 铁、上海地铁等，都在线路中设计了若干条存车线。 如图 １所示，在城市轨道交通线路中存车线可以设 置于两个车站之间的运行区间内，在存车线中可以 存放一辆备车，如果线路中出现严重故障导致列车
城市轨道交通列车运行调整算法研究的开题报告
城市轨道交通列车运行调整算法研究的开题报告一、研究背景及意义随着城市规模的不断扩大，城市轨道交通成为现代城市的重要交通工具，日益成为人们出行的首选。
然而，随着轨道交通运营线路的增加，列车运行调度管理也面临着越来越大的挑战。
不同的列车类型、不同的线路运行状况、不同的客流状况都需要进行不同的调整，因此如何有效地进行列车运行调整，提高城市轨道交通的运营效率成为了亟待解决的问题。
本研究旨在通过对城市轨道交通列车运行调整算法的研究，探索提高城市轨道交通运营效率的方法。
二、研究内容和目标本研究将针对城市轨道交通列车运行调整算法进行深入研究，主要包括以下内容：1. 研究现有城市轨道交通列车运行调整算法，并分析其存在的问题和不足。
2. 探索新的城市轨道交通列车运行调整算法，分析其优缺点。
3. 针对不同的线路情况和客流状况，设计相应的列车运行调整算法。
4. 利用仿真模拟实验，验证列车运行调整算法的实际效果。
本研究旨在通过对城市轨道交通列车运行调整算法的研究，提高城市轨道交通的运营效率和服务水平，为城市交通的可持续发展做出贡献。
三、研究方法和步骤本研究将采用以下研究方法和步骤：1. 文献调研和分析，对现有的城市轨道交通列车运行调整算法进行归纳总结，明确其优缺点和存在的问题。
2. 探索新的城市轨道交通列车运行调整算法。
通过借鉴其他行业的运营调度算法，结合城市轨道交通的特点，探索新的列车运行调整算法。
3. 设计不同线路和客流情况下的列车运行调整算法。
将列车运行调整算法与线路特点和客流状况相结合，设计不同的运行调整方案。
4. 利用仿真模拟实验验证算法效果。
通过仿真模拟实验，对不同算法进行评估和比较，选出适用于不同线路和客流情况的列车运行调整算法。
四、预期成果本研究预期得到以下成果：1. 对现有城市轨道交通列车运行调整算法进行归纳总结，明确其优缺点和存在的问题。
2. 探索新的城市轨道交通列车运行调整算法，提出新的算法并分析其优缺点。
轨交系统列车调度算法与优化研究
轨交系统列车调度算法与优化研究随着城市人口的增加和交通问题的日益突出，轨交系统作为一种高效、快速、环保的交通工具，受到了越来越多城市的青睐。
然而，随之而来的问题是如何优化轨交系统的列车调度，以提高运行效率和乘客的出行体验。
本文将探讨轨交系统列车调度算法与优化的相关研究。
一、调度算法的重要性轨道交通系统的高效运行离不开合理的列车调度算法。
一个优秀的调度算法可以实现列车的快速准点运行，减少列车之间的间隔时间，节约能源，提高系统的可靠性和适应性。
此外，调度算法还应考虑车站人流量、换乘需求等因素，使得人们的出行更加便利和舒适。
二、列车调度算法的研究内容1.衡量指标的设定列车调度算法的优化目标可以是多样的，例如减少列车间隔时间、最小化列车的平均停站时间、最小化乘客的平均等待时间等。
在研究中，我们需要根据实际情况选择合适的衡量指标来评估算法的性能。
2.列车运行图的设计运行图是列车调度的基础，它表现了列车在车站、轨道之间的运行时间和路径。
对于某些高峰时段、特殊事件等情况，运行图需要进行动态调整，以适应乘客的需求和交通流量的变化。
因此，研究如何设计出灵活、可调整的运行图成为关键任务。
3.列车进站调度列车进站调度是指根据列车的到达时间和停车需求，将列车安排在适当的位置停站并释放乘客。
在进站调度中，我们需要考虑车站的人员流量、乘客的上下车需求以及列车之间的间隔时间等因素。
为了实现高效的进站调度，我们可以通过优化算法，减少乘客的等待时间和列车之间的停车时间。
4.列车间隔调度列车之间的间隔时间是决定轨交系统能否高效运行的重要因素之一。
通过合理调整列车的间隔时间，可以最大限度地提高运行效率和乘客的出行体验。
列车间隔调度涉及到列车的加速、减速、换道等操作，其目标是使得列车能够按照预定的运行图准时运行，并尽量减少与其他列车的冲突。
5.智能化调度系统随着人工智能和大数据技术的不断发展，智能化调度系统成为轨交系统调度优化的重要方向。
城市轨道交通列车调度优化算法研究
城市轨道交通列车调度优化算法研究城市轨道交通作为现代交通系统的重要组成部分，不仅是居民生活的重要便利条件，也是城市发展的重要标志。
然而，随着城市人口的不断增长和轨道交通线路的扩建，如何进行高效的列车调度成为一个亟待解决的问题。
本文将对城市轨道交通列车调度优化算法进行研究，以提高列车运行效率和乘客出行体验。
1. 城市轨道交通列车调度问题的挑战城市轨道交通调度问题主要由以下几个方面的挑战构成：- 复杂的运行环境。
城市轨道交通系统在高峰小时段面临较大的客流压力，需要保证列车的准时运行，同时还要考虑到多个线路之间的相互影响和交叉运行。
- 安全的保证。
列车调度需要考虑到列车之间的安全距离，避免发生追尾等事故，确保乘客的安全。
- 乘客体验。
优化调度算法不仅需要考虑列车的运行效率，同时也要保证乘客在出行过程中的舒适度和便利性。
2. 列车调度优化算法的研究方向针对城市轨道交通列车调度问题，目前的研究主要集中在以下几个方向：- 运行图优化。
通过对列车运行图的优化，协调不同线路之间的运行，减少交叉冲突，提高运行效率。
- 路径选择优化。
考虑到不同乘客的出行需求和列车运算能力，选择合适的乘车路径，减少换乘时间和列车拥挤情况。
- 列车间隔优化。
通过精确测算列车运行速度和所需停站时间，调整列车间隔，确保安全的同时提高运行效率。
- 多目标优化。
同时考虑列车运行效率、安全性和乘客体验，将多个优化目标综合考虑，得出较优的调度方案。
3. 调度优化算法的研究方法针对城市轨道交通列车调度优化问题，研究者采用了多种研究方法，比如：- 仿真模拟。
通过建立轨道交通系统的仿真模型，模拟列车的运行过程，评估不同调度方案对系统性能的影响。
- 数学建模。
将列车调度问题抽象成数学模型，通过数学方法求解最优解。
- 启发式算法。
基于经验和启发式原则，设计出一系列快速搜索的算法，尽快地找到较优的调度方案。
4. 实际案例分析以某城市轨道交通系统为例，通过仿真模拟和数学建模的方法，在高峰小时段进行了列车调度优化的研究。
动态规划方法研究城市轨道交通网状线路跨线列车开行方案
动态规划方法研究城市轨道交通网状线路跨线列车开行方案陈强;何世伟;宋瑞;王炜
【期刊名称】《城市轨道交通研究》
【年(卷),期】2010(013)003
【摘要】随着我国大城市轨道交通的蓬勃发展,轨道交通的网络化运营将成为不可避免的趋势,如何制定合理的列车开行方案并实现整体效益最优成为首先需要解决的问题.为了探讨网络化运营下最优的运营方案,以乘客平均等待时间最小及运营公司效益最高为目标,建立组合最小化模型,应用动态规划方法求解;并以北京地铁1、2号线为实例进行分析,得到较优的开行方案,铺画出相应的运行图,为大城市网状线路跨线运营调度提供借鉴.
【总页数】6页(P17-22)
【作者】陈强;何世伟;宋瑞;王炜
【作者单位】北京交通大学交通运输学院,100044,北京;北京交通大学交通运输学院,100044,北京;北京交通大学交通运输学院,100044,北京;北京交通大学交通运输学院,100044,北京
【正文语种】中文
【中图分类】U231+.92;U292.4
【相关文献】
1.基于能力影响的城市轨道交通跨线列车开行方案研究 [J], 杨安安;汪波;陈艳艳;黄建玲;熊杰
2.考虑线路输送能力利用的城市轨道交通列车开行方案优化方法 [J], 史芮嘉;郑猛;姚智胜;兰亚京
3.客运专线跨线列车开行方案的经济效益评价方法研究 [J], 宾松
4.基于动态停站时间的城市轨道交通跨站列车开行方案研究 [J], 王智鹏
5.城市轨道交通互联互通线路中列车跨线移交场景分析 [J], 左旭涛
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基于动态演化博弈理论的城市轨道交通投资项目运营组织优化研究
基于动态演化博弈理论的城市轨道交通投资项目运营组织优化研究摘要：城市轨道交通投资项目在运营组织方面存在着诸多问题，为此，本文基于动态演化博弈理论，从投资、建设、运营等方面进行了系统性研究，提出了以多方利益协同为核心，以安全运营、人性化服务为目标的优化方案。
通过分析不同参与方的利益诉求，建立相应的分析游戏模型，研究城市轨道交通投资项目的博弈机制并进行仿真模拟实验，得出了最优的组织结构、合同设计与财务安排等具体优化方案。
同时，本文还分析了大数据与人工智能技术应用在城市轨道交通投资项目中的优化作用，为城市轨道交通优化提供了新思路。
关键词：城市轨道交通；动态演化博弈理论；多方协同；优化方案；大数据；人工智能一、绪论城市轨道交通是城市快速、安全、可靠的公共交通方式之一，对于城市交通拥堵和环境保护都有着重要的作用。
然而，在城市轨道交通投资项目中，由于涉及到多个参与方之间的利益冲突，使得项目组织与运营常常陷入困境。
本文将基于动态演化博弈理论，从投资、建设、运营等方面进行研究，提出以多方利益协同为核心，以安全运营、人性化服务为目标的优化方案，以期在城市轨道交通投资项目中达到最优的组织效果。
二、城市轨道交通投资项目的多方协同优化方案城市轨道交通项目的成功运营需要多个参与方之间的协同合作，因此，本文将从多方利益协同的角度出发提出优化方案。
在分析各参与方角色、利益诉求的基础上，建立动态演化博弈模型，研究各参与方之间的博弈关系，并提出优化方案。
2.1 参与方分析城市轨道交通投资项目的参与方主要包括政府、投资方、建设方、运营方、乘客等，其中，政府为项目的出资方，投资方为项目的资金方，建设方主要负责项目的设计、建设和交付，运营方负责线路的运营管理和维护，乘客是项目的最终使用方。
各参与方的利益诉求不同，因此，需要对各方进行分析。
2.2 博弈模型建立基于多方利益协同的思路，本文建立了多方动态演化博弈模型，研究各参与方之间的博弈关系。
轨道交通系统中的列车调度算法研究与运营优化
轨道交通系统中的列车调度算法研究与运营优化概述：轨道交通系统是现代城市交通体系的重要组成部分。
为了保证列车的安全、高效和准点运行，需要进行科学而合理的列车调度。
列车调度算法的研究和运营优化对于提升轨道交通系统的运行效率和服务质量至关重要。
本文将探讨轨道交通系统中的列车调度算法的研究现状以及运营优化的方法，旨在为实际运营提供参考和指导。
1. 列车调度算法的研究现状列车调度算法是轨道交通系统中的关键问题之一，其目标是合理安排列车的发车时间和到达时间，以保障列车的正常运行和最大程度地提高运行效率。
目前，列车调度算法的研究主要有以下几个方向：1.1. 基于优化模型的列车调度算法优化模型是列车调度算法研究中常用的方法之一，通过建立数学模型，将列车调度问题转化为一个优化问题，从而寻找最优的调度方案。
典型的优化模型包括整数规划模型、动态规划模型和遗传算法模型等。
这些模型具有一定的理论基础和工程应用价值，能够较好地满足列车调度的需求。
1.2. 基于仿真模拟的列车调度算法仿真模拟是另一种常用的列车调度算法研究方法，通过建立列车运行的仿真模型，模拟列车的运行过程，并根据不同的调度策略评估其性能。
仿真模拟方法能够更为真实地反映实际运行情况，为调度决策提供较为可靠的依据。
1.3. 基于数据驱动的列车调度算法随着轨道交通系统中数据的积累与应用，基于数据驱动的列车调度算法逐渐兴起。
通过分析历史数据和实时数据，利用机器学习和数据挖掘等技术，可以从数据中发现隐藏的规律和关联性，为列车调度提供更为精确的支持。
这种方法能够根据实际情况进行动态调度，具有较高的灵活性和适应性。
2. 运营优化方法除了列车调度算法的研究，运营优化也是轨道交通系统中不可忽视的环节。
通过合理运营的优化，能够最大限度地提升轨道交通系统的运行效率和服务质量。
以下是几种常用的运营优化方法：2.1. 发车间隔优化发车间隔是指连续两列列车的发车时间间隔，在保证列车安全运行的前提下，优化发车间隔可以最大程度地提高运行效率。
基于动态优化的城轨网络列车运行计划换乘衔接研究
基于双重启发式动态规划算法的列车运行调整研究
基于双重启发式动态规划算法的列车运行调整研究孟慧慧;王长林【摘要】通过对列车行车组织特点及运行调整策略的研究,采用自适应动态规划体系中的双重启发式动态规划算法,建立了列车运行调整模型.双重启发式动态规划算法适合处理具有实时性、约束性、非线性、随机性等特点的列车运行调整复杂动态系统的优化控制问题,通过仿真验证,该算法求解速度快、精度高,对列车晚点的调整起到了良好的控制作用.为列车运行调整的深入研究提供了一定的参考价值.【期刊名称】《铁路计算机应用》【年(卷),期】2014(023)008【总页数】4页(P1-4)【关键词】运行调整;双重启发式动态规划算法;模型建立【作者】孟慧慧;王长林【作者单位】西南交通大学信息科学与技术学院,成都610031;西南交通大学信息科学与技术学院,成都610031【正文语种】中文【中图分类】U292;TP39城市轨道交通列车运行自动调整是列车自动监控系统（ATS，Automatic Train Supervision）的重要功能，通过列车运行自动调整模块（ATR，Automatic Train Regulation）实现。
当列车发生晚点时，ATR将列车实际时刻表时间与计划时刻表时间进行比较，计算时刻表偏差，通过调整运行时间和停站时间，使列车能够安全、及时、有效地恢复到按计划时刻表时间运行。
列车运行调整的关键是运行时间和停站时间的调整。
列车区间运行时间受列车速度条件和线路通过能力的影响，当列车以线路允许的最大速度运行时为区间最小运行时间，同时，为保证行车效率及节能、舒适度等，需要设定区间最大运行时间。
对列车运行时间的调整必须介于区间最小运行时间和最大运行时间之间。
对列车停站时间的调整也要介于最小停站时间和最大停站时间之间。
最小停站时间是列车停车后，司机开关门操作及乘客上下车的最小时间，同时，列车不能无限度的在站内停车，需要设定最大停车时间。
目前有许多方法用于对列车运行调整模型进行建立，包括人工智能方法[1～2]、运筹学的优化理论[3]等。
城市轨道交通列车计划综合协调优化研究
城市轨道交通列车计划综合协调优化研究Urban rail transit train plan comprehensive coordinationoptimization research摘要网络化运营条件下，城市轨道交通多条线路间的矛盾互补特征日益显著，为了提高运营综合效益，合理配置网络运能资源，本论文在分析网络结构和客流动态变化特点的基础上，以综合协调为主旨，挖掘轨道交通网络运营的内在规律，剖析协调影响要素的关系，重点研究运营计划制订的关键问题，建立协调优化方法的理论框架，深入探索协调的一些重要技法。
本文主要在以下方面做了分析和研究：（1）以轨道交通网络特性为出发点，深入分析了网络化运营的需求和协调管理的必要性，探讨了综合协调的内涵，研究适用于网络综合协调管理的体系及其必备条件。
（2）阐述了递阶优化的协调原理。
构建换乘枢纽子系统协调与路网系统综合效益优化组合的宏观模型，以及以时间效益优化为目标，由单一换乘站衔接递推多换乘节点之间换乘环节优化的微观衔接模型。
（3）根据首、末班列车的运行特性和衔接关系模型，设计分层协调算法，针对不同的运营需求，研究网络首末班车计划的制订方法，计算确定合理的发车时间域。
关键词：城市轨道交通；网络；运营计划；协调Network operation conditions, urban rail traffic several routes of complementary feature increasingly contradictory asked significantly, in order to improve the operation comprehensive benefits, rational configuration of network transport resources, this paper analyzes the network structure in the passenger flow and based on the characteristics of the dynamic changes to the comprehensive coordination as purpose, mining rail traffic network the inner rules of operation, analyzes the relationship between the coordination impact factors, focus on the key problems of the operating plan, establish the theory framework of coordination optimization method, explore the coordination of some important techniques.This paper mainly in the following aspects are analyzed and studied: (1) To rail traffic network characteristics as a starting point, in-depth analysis of the network operation needs and coordinate the necessity of the management, and probes into the connotation of the comprehensive coordination, the applicable to network management system and overall coordination of the necessary conditions. (2) Expounds the optimization of the hierarchical coordination principle. Constructing hubs subsystem coordination and network system comprehensive benefit of optimum combination of macroscopic model, and the optimization of the time benefit goal by a single transfer station cohesion recursive much transfer nodes to transfer the optimization of the link between micro cohesion model. (3) According to the first, the last train of the operation characteristic and cohesion relation model, design layered coordination algorithm, in view of the different operation needs, the first bus network of plans method, calculate and determine the reasonable departure time domain.Keywords：Urban rail traffic; The network; The operations plan; coordination1引言 (1)1.1 研究背景及意义 (1)1.1.1 北京交通现状分析 (1)1.1.2北京城市轨道交通发展概况 (1)1.1.3问题的提出 (3)2单线运营条件下的列车运行 (4)2.1列车运行图 (4)2.2列车运行图组成因素 (5)2.3单线运营条件下的列车运行计划编制 (6)3 网络化运营综合协调 (6)3.1网络化运营协调管理的必要性 (6)3.1.1路网运营组织的需求 (6)3.1.2安全保障的需求 (6)3.1.3信息化管理的需求 (6)3.1.4改善服务质量的需求 (7)3.2综合协调的内涵 (7)3.2.1协调对城市轨道交通的影响 (8)3.3网络化运营协调的影响因素 (9)3.3.1网络化运营条件下的客流特性及指标 (9)3.3.2网络运营条件下列车运行计划的编制 (11)3.4网络化运营条件下的客流特性分析及指标计算 (11)4基于运营的网络首末班列车运行计划 (13)4.1首末班车计划制订 (13)4.1.1 首末班车发车时间分析 (13)4.1.2 路网首末班车时刻推算 (13)4.2 发车时间域求解及应用 (14)4.2.1分层协调算法 (14)4.2.2 发车时间域应用算例 (15)5 实例分析 (17)5.1 实例概况（以复兴门、东单换乘站为例） (17)5.2具体计算 (23)6 结论与展望 (27)6.1论文的工作总结与主要创新 (27)6.2进一步研究的内容 (27)参考文献 (28)致谢 (29)附录 (30)1引言1.1 研究背景及意义1.1.1 北京交通现状分析改革开放30多年来，北京交通获得了前所未有的发展，尤其在近五年，奥运会等大型活动使北京的城市交通系统不仅逐年扩大，而且质量明显提高、结构也不断完善，已经呈现出多种方式协调发展的局面。
基于遗传算法的城市轨道交通运行图自动调整的仿真研究
基于遗传算法的城市轨道交通运行图自动调整的仿真研究杨柯;孔繁虹
【期刊名称】《铁路计算机应用》
【年(卷),期】2013(022)002
【摘要】本文主要研究城市轨道交通中的列车实际运行图与计划运行图出现偏离而采取的自动调整方法.以上海地铁二号线为例,用Visual C++绘制列车运行图,搭建列车调整模型,在matlab7.5的环境下用遗传算法工具箱进行实例仿真求解,结果表明该算法稳定性良好,输出结果可靠.
【总页数】5页(P58-62)
【作者】杨柯;孔繁虹
【作者单位】同济大学电气工程系,上海200331;同济大学电气工程系,上海200331
【正文语种】中文
【中图分类】U231.92;TP39
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基于近似动态规划的城轨列车运行一体化调整方法研究
城市轨道交通具有安全、高效、运量大、节能环保等特点,是城市公共交通的主干线和客流运送的大动脉,近年来在我国大中型城市得到了迅猛的发展。
随着轨道交通路网规模的扩张,其整体呈现巨型化、网络化特征,实际运营条件越来越复杂,运营管理控制难度急剧增加。
日常运营中由于客流变化、设备故障、突发事件等因素的影响,导致列车频繁发生延误现象,如果不及时进行列车调整控制,会造成线路乃至整个网络运营秩序紊乱、乘客滞留等严重危害。
城市轨道交通列车运行调整包括行车组织层面的运行图调整和列车运行控制层面的驾驶曲线调整。
随着通信技术、计算机技术和控制技术的不断发展,轨道交通系统自动化程度不断提高,如何从一体化的角度结合行车组织与运行控制实现灵活、高效的列车运行调整逐渐成为近年来的研究热点问题。
本文以城市轨道交通列车延误及运行调整问题为背景,主要研究基于近似动态规划理论(Approximate Dynamic Programming,ADP)的城轨列车运行一体化调整方法。
面向城轨列车的轻微延误、普通延误和严重中断延误三种场景对近似动态规划方法进行了若干种改进、形成快速有效的求解算法,从一体化的层面实时调整轨道交通列车运行图以及相应的驾驶控制曲线,克服传统动态规划方法“求解速度慢”的不足之处,降低延误对乘客与运营商带来的负面影响,保证列车按图有序运行并降低调整过程中列车牵引总能耗。
具体来说,本文开展了以下几点研究工作:(1)首先建立了列车运行一体化调整的基础理论模型。
结合城市轨道交通列车自动控制系统结构以及列车运行调整基本原理提出基于离散时空状态网络(Discrete State-space-time Network Modelling)的列
车运行图与速度曲线一体化调整建模方法,考虑宏观层面的列车运行图、微观层面的列车运行速度曲线以及客流的时空变化过程,生成基于系统优化的列车运行图与速度曲线调整方案。
在理论模型的基础上进一步探讨ADP算法应用的技术路线,以解决实际城市轨道交通列车运行一体化调整问题。
(2)针对列车出现轻微延误、但不影响后续列车运行的情况,研究了单列车的一体化调整方法。
通过分析和推导城市轨道交通列车延误传播机理,建立了基于随机马尔科夫决策过程(Markov Decision Process,MDP)的列车运行调整模型。
设计了基于专家系统(Expert System)和近似动态规划Q学习(Q-Learning)的单列车到发时分与速度曲线一体化调整算法,以列车全周转准点率和运行总能耗为优化目标,动态调整列车在各个区间的运行时分以及相应的运行速度曲线,使列车实际全周转时间尽量接近计划全周转时间。
仿真实例结果说明,该方法可以在运营高峰时段显著提高列车全周转准点率,降低延误对于列车运行的影响。
(3)针对实际运营中突发故障影响多辆列车的情况,研究了多列车的运行图与速度曲线一体化调整,使延误列车尽快恢复至计划运行图,尽量降低延误对乘客造成的负面影响。
建立了基于非齐次泊松分布(Non-Homogeneous Poisson Distribution)的动态不确定客流预测模型以及基于随机整数规划(Stochastic Integer Programming)的多列车协同调整模型。
设计了基于前向搜索的近似动态规划算法(Look-ahead Policy based ADP)用于模型求解;为进一步提高计算速度以满足城市轨道交通列车运行调整的实际需求,设计了基于线性分段值函数逼近的近似动态规划算法(Value Function Approximation based ADP),在短时间内得到高质量的列车一体化调整方案,使列车尽快恢复至初始运行图,并降低延误乘客的等待时间、旅行时间和列车运行总
能耗。
(4)最后,针对实际运营中故障导致线路列车运行秩序紊乱、大量乘客滞留的情况,进一步探讨了列车数量变化条件下的运行调整问题。
考虑城市轨道交通路网的存车侧线可以提前储存备车用于故障后应急使用,构建了基于非线性整数规划(Nonlinear Integer Programming)的列车运行调整模型,优化正线运行列车和侧线备车的运行图,通过对正线列车和备用列车的协同调整来提高线路运力、尽快疏散各个站台滞留乘客。
为了解决列车种类不同所导致的运行次序变化问题,提出了基于IF-THEN规则的模型约束条件。
为了快速求解该模型,进一步提出了三个模型引理,分别使用大M方法(Big-M Method)、引入冗余变量(Redundent Variables)和约束的方式将原模型转化为可以有效求解的混合整数线性规划模型(Mixed-integer Linear Programming),并且给出了模型转化等效性的严格数学证明。