单线列车运行调整的梯度搜索算法仿真与研究

列车运行调整的优化是一个非常复杂的问题,需考虑的因素很多,很难给出一个完美的优化模型。根据单线列车运行调整的特点,建立了单线列车运行图的离散事件拓扑图模型,提出了＂调整运行图综合满意度＂作为运行调整的目标,并进一步论证了＂调整运行图综合满意度＂函数的单调递减特性;提出了冲突树的概念和梯度搜索算法的算法原理及搜索步骤,并实例进行仿真。仿真结果表明,该算法模型在实际运行过程中的具有较好的优化性和有效性。

Abstract：

The optimization of railway rescheduling is a very complex issue, many factors should to be taken into account, and it’s difficult to give a perfect optimization model. A discrete event topologic diagram model was derived according to the characteristics of the single-track railway diagram, and the ＂comprehensive satisfaction of the adjusted train diagram＂ was proposed as the target of the railway rescheduling, then the monotonically decreasing characteristic of the target function was demonstrated. The concept of conflict tree was developed and the principle and steps of the gradient search algorithm based on the DET model were given and simulated. The simulation results show that this algorithm has better adaptability and effectiveness in practical application.     

单线铁路列车运行调整优化模型与算法研究

构造了单线区段列车运行调整混合０－１线性优化模型，该模型综合考虑了列车运行计划调整和车站到发线利用。鉴于列车运行计划调整为ＮＰＣ问题，结合问题的实际背景，提出了一种有效的大系统分解算法－动态区域局部优化算法。该算法通过构造列车状态空间树，应用分枝定界法实现局部问题的优化。对车站到发线利用提出了复杂性为Ｏ（ｎ）多项式算法。     

复线列车运行调度的层次Petri模型及仿真

在对列车运行调度问题进行分析的基础上,通过综合受控Petri网、颜色Petri网和赋时Petri网的优势,提出一种混合Petri网模型并给出形式化描述和运行规则;采用混合Petri网建立包含设备故障和设备维修两种异常情况的列车运行调度的层次Petri网模型。通过对模型的分析,给出模型具有的两个性质,指出列车运行调度的本质是通过控制可控事件的发生时间来恢复列车的正常运行秩序。最后,以一个具有6个车站和5个区间的调度区段为例,采用CPN TOOLS仿真工具对模型进行了仿真。仿真结果表明了模型的有效性以及设备故障发生概率和列车运行可调整之间的关系。     

单线铁路区间能力失效条件下列车运行调整模型

列车运行调整是调度指挥工作中关键任务之一. 列车运行调整模型多是基于确定的、强度较弱的扰动提出的,然而现实中某些扰动可能包含不确定的信息, 且强度较大,使得既有模型和算法呈现出一定局限性.针对单线铁路区间能力失效条件下列车运行调整问题,考虑能力失效持续时间的不确定因素,探索优化制定列车运行调整方案的模型.提出两阶段带补偿随机期望值模型,进一步讨论了多阶段递归决策概念模型的复杂度,据此给出了不完全连续多阶段决策模型.针对两类模型提出基于分枝定界的求解算法, 设计算例进行验证,与基于优先级的运行调整方法进行比较. 结果表明,相对于基于优先级的方法,多阶段决策模型能够将总列车晚点时分的期望值降低34%,两阶段模型能够降低4%, 两种模型均能够在一定程度上提高列车正点水平.     

列车运行调整问题研究现状及发展趋势

本文在较为全面，系统分析铁路列车运行调整问题的基础上，以列车运行调整研究的三类主要方法的线索，即基于运筹学优化理论的调整方法，基于人工智能的调整方法及基于离散事件动态系统理论的调整方法，分四个部分对列车行车调整问题的研究现状进行了评述，并对发展趋势提出了展望。     

自动闭塞区段追踪列车节能操纵仿真算法研究

研究了自动闭塞区段追踪列车节能运行优化操纵问题,分析了追踪列车运行与操纵的特点.构造了自动闭塞区段追踪列车节能运行优化操纵的仿真模型,能够反映信号显示变化对于追踪列车操纵策略的影响.设计了列车运行过程中信号显示变化的启发式算法,在考虑信号显示变化时机的基础上,研究了追踪列车工况转换与手柄位确定的算法设计问题.仿真案例表明:采用提出的机车操纵优化方法可以有效避免追踪列车不必要的制动调速,降低列车运行能耗.     

一种交通控制与诱导递阶协调优化模型

在对交通控制与诱导的关系进行分析的基础上,借鉴大系统递阶优化的思想,利用动态交通分配模型和交通最优控制模型,提出了一种二级结构控制与诱导递阶协调的系统结构,建立协调优化模型,给出了一种迭代的协调求解算法;并针对一个仿真的路网给出模拟的协调结果,对本文的模型和算法进行了验证.     

在移动闭塞条件下列车运行调整的仿真研究

针对我国铁路运能运量矛盾日益突出的现状，提出了采用移动闭塞制式加大行车密度以缓解上述矛盾的方案。首先在对移动闭塞与固定闭塞差异进行简要分析的基础上，建立了移动闭塞条件下列车的运行调整模型。其次基于专家系统技术建立了移动闭塞条件下的列车运行调整仿真系统。最后对仿真结果进行了细致分析。该仿真系统的建立将为移动闭塞条件下的列车运行提供了仿真平台。     

Markov控制过程基于性能势仿真的并行优化

Markov控制过程是研究随机离散事件动态系统性能优化问题的一个重要模型，并在许多实际工程问题中有着广泛的应用。在Markov性能势理论的基础上，我们讨论了一类连续时间Markov控制过程在紧致行动集上的性能优化仿真问题。由于实际系统的状态空间往往非常巨大，通常的串行仿真算法，可能耗时过长，也可能由于硬件限制而无法实现，故我们提出了一种基于性能势的并行仿真优化算法，来寻找系统的最优平稳策略。一个仿真实例表明该算法有较好的运行效率。该算法可应用于大规模实际系统的性能优化。     

基于改进狼群算法与仿真的单元调度优化

单元制造是现代生产系统的重要组织形式。对制造单元的调度过程中,机器故障与中断是很常见的问题,机器空转造成的能源浪费也不可忽视,相关研究具有重要现实意义。考虑单元调度中的机器中断和能耗,建立了一个最小化所有工件完工时间及机器闲置能源消耗和中断成本的整数规划模型,并提出了一种基于改进狼群算法和离散事件仿真的混合优化方法加以求解,有效提高了算法的寻优能力。数值实验表明,提出的算法具有良好的收敛性,可以在合理的迭代次数内找到问题的满意解。     

传统网络总时差计算方法的商榷

本文揭示了传统网络构图模型系统结构的不相容性，从而实现了传统网络总时差的计算是错误的论证。     

基于PVS的UML类图和序列图的一致性检验

针对UML类图和序列图的一致性问题,在充分考虑了类继承关系、关联关系、类方法的可见性以及类方法的前、后置条件等因素对一致性影响的基础上,给出了判定类图和序列图一致性的必要条件和PVS元理论,提出了一种基于定理证明器PVS的一致性检验方法.在检验UML模型一致性时,把一致性检验问题转化为逻辑定理证明问题.实践表明,该方法对于提高UML模型的可信度,减少系统实现阶段的错误起到了一定作用.     

基于影响图的空战机动决策模型

把影响图和对策论引入到一对一空战机动决策中。影响图把动力学质点模型、飞行员的偏好以及不确定性考虑到空战机动决策模型中。根据对目标建模的不同，提出了两个影响图模型：第一个模型是随机机动决策模型，第二个是影响图对策模型。最后给出了模型求解方案以及仿真算例。仿真结表明模型的有效性。     

最优箭线图的判定与唯一性

统筹图又叫计划网络图或箭线（工程）图．任给一个有限偏序集（简称序集,其元素叫做工序或作业）,要绘制它的一个最优统筹图（含虚工序数最少者）是一个尚未解决的困难问题．本文给出了一个判定一序集存在唯一最优箭线图的充分条件以及绘制这类序集的最优箭线图的方法;并指出：若Ｐ一个序集满足Ｗ－ｆｒｅｅ和Ｍ－ｆｒｅｅ,则Ｐ的最优箭线图唯一且可在多项式时间内作出．     

基于多级影响图的空战连续机动决策

首次将多级影响图分析方法引入到连续空战机动决策中。基于多级影响图的模型通过图形来描述连续决策中的各要素，并把不确定的决策环境、动力学质点模型以及飞行员的偏好考虑到模型中。考虑到目标的机动能力，利用动态概率影响图对目标进行建模。仿真结果表明该模型的有效性。     

二重标准平面选址问题的Voronoi图算法

在分析军事和民用设施平面选址目标的基础上,归纳建立了minisum与minimax、maximin与minimax两类二重标准平面选址模型,结合实例提出了Voronoi图与固定步长搜索相结合的求解方法:首先,根据选址点与需求点及负面影响点的平面位置关系,分析画出选址问题的最远点和最近点加权Voronoi图;其次在指定的Voronoi多边形边线上按固定步长搜索出二重标准平面选址模型的非劣集;最后绘制出二重目标值的权衡取舍曲线.     

UML类图到CPN转化方法的研究

UML（Unified Modeling Language）作为一种面向对象分析和设计的建模语言已被用在很多大型软件系统中,但UML缺乏精确的语义描述,难以直接用数学工具对UML模型进行分析、验证。而CPN（Coloured Petri Nets）作为一种建模工具,有着严格的形式化语义和分析方法。主要针对UML的类图,给出类图到CPN的转换方法,并以实例说明。     

企业自主创新的系统动力学分析

企业自主创新属于一种典型的信息反馈系统，自主创新能力的形成与积累取决于组织内部人才、资金和知识资源的存量及循环使用情况。本文从系统动力学视角提出企业自主创新的基本分析框架，通过构建人才流、资金流和知识流的因果关系图，分析制约企业自主创新能力提升的主要因素，并从微观和宏观两个层面提出有利于企业自主创新的对策建议。     

发射场供配电系统可靠性分析

航天发射场的供配电系统是给发射场提供动力的关键设备 ,直接影响发射场的可靠性。采用可靠性框图分析方法 ,根据系统正常工作状态和故障状态的定义 ,提出了发射场供配电系统的可靠性模型和可靠性分析方法。提出的分析方法 ,可用于航空、航天、机械等领域的双电源、双回路供配电方式的可靠性建模和可靠性分析 ,以及复杂的单输入、多输出系统的可靠性分析     

UML通信图和Petri网转换方法的研究

软件建模是软件开发中的一个重要环节。UML是一种很有效的方法,但由于缺乏形式化的语义,使得其应用受到一定限制。Petri网具有形式化的语义和成熟的分析技术,因此,研究了将UML通信图转换为Petri网的转换规则,还讨论了这个转换的逆转换,以及自动转换程序的必要性及可行性。从而使得在系统建模的早期阶段就可以利用Petri网的各种分析方法对系统模型进行分析验证。