列车自动驾驶仿真系统算法及其实施研究

介绍了列车自动驾驶系统(ATO)的算法，该算法兼顾了列车运行的高效性、准时性、节能、停车精度、舒适性等功能。其中，节能算法采用按目标速度运行，最大限度利用惰行的控制方式，定时算法采用调整目标速度的启发式算法的方式。同时对列车正常及晚点运行的情况进行了计算机仿真实现，并与列车的实际运行情况进行了比较。该系统可以为进一步研究列车自动驾驶系统提供了有效的实验手段和方法。     

乘客等待成本对网约车平台开放策略的影响

网约车平台可采用完全开放的策略—平台只招募私家车,并与车主分享收入.网约车平台也可采用部分开放战略—平台还可选择雇佣使用平台自营车辆的司机.通过考虑乘客等待成本,本文研究了网约车平台的开放策略选择,分析了不同开放策略对最优价格、平台收益和消费者剩余的影响.研究表明:当乘客固定等待成本很高或者很低时,平台应采用完全开放策略.当固定等待成本适中时,采取部分开放策略能同时提升平台收益和消费者剩余.此外,当乘客固定等待成本较高时,网络外部性对最优价格有正向影响.     

列车区间运行时分动态特性研究

从对列车区间运行时分的动态特性的分析出发,利用数理统计中随机变量在一定置信水平下的区间特征,分析了列车区间运行时分的时间标准、列车运行图缓冲时间的影响,从而为列车运行图的编制、调整和评价提供了有效的参考.     

竞争市场中网约车平台开放策略研究

在车辆定制化新趋势下,部分网约车平台(如滴滴出行)开始从完全开放向部分开放转变.在完全开放策略中,平台仅招募私家车司机并提供出行服务;部分开放策略中,平台还可以招募自营车司机使用平台定制车辆为乘客提供服务.通过考虑平台抽成比例以及车辆成本等网约车行业因素,利用博弈论方法建立经济模型,讨论达到市场均衡时的策略组合.研究发现当平台提供定制车辆的成本很高(很低)时,两个平台同时采取完全开放策略(部分开放策略)能达到市场均衡;当平台提供车辆的成本处于适中水平时,若市场中自营车司机规模较大,平台采用不同的开放策略将达到均衡;否则,选择相同开放策略将达到市场均衡.另外,当车辆成本适中且自营车司机规模很小时,如果两个平台都采取完全开放策略则能够实现帕累托改进.最后,两个平台采取不同的开放策略能获得最高消费者剩余.     

考虑列车性能差异的城市轨道交通特性研究

参考实际地铁交通系统,根据移动自动闭塞的特点,建立了基于元胞自动机的轨道交通模型,并研究列车车长、加速度、最高速度对轨道交通流的影响。重点研究了性能不同的列车同时在同一条轨道上混合运行时的列车延迟现象。仿真结果表明列车车长差异会对列车流特性产生影响,延误后续列车运行;列车的加速度对列车流影响较小;列车最高速度不同时列车延迟现象严重,多数列车出现晚点现象。

Abstract：

A cellular automaton model based on real traffic system was proposed for subway railway moving block systems.With this model the subway traffic flow in the case that different trains with different performances,for instance train length,acceleration,deceleration and maximum speed run in the same track was analyzed.The analysis focused on trains’ delay time in that case.Simulation result shows that： differences in trains’ length affect the train flow,and delay the following trains;differences in acceleration have insignificant influences on the property of train flow;differences in maximum speed lead to trains’ longtime delay,most of the trains on the track are running late in this case.     

考虑等待时间的网约车与出租车均衡定价研究

针对网约车和出租车的出行服务竞争,用等待时间刻画影响需求的服务质量,考虑网约车服务质量高于/低于出租车服务质量两种情景,探讨两种服务共存的条件及均衡定价策略.研究结果表明:当总网络外部性为正时,两种服务需较高差异化才能实现共存;而当总网络外部性为负时,无需其他条件约束,两种服务皆可共存.通过算例分析,分析了网约车服务等待时间对消费者剩余的影响以及参数对两种服务共存条件的影响.此外,借鉴参照依赖理论描述出租车司机在竞争市场中的获利感知,提出基于服务质量差异的网约车管制措施.研究结论为网约车服务定价和监管策略提供了一定的管理启示.     

基于社会福利最大化的网约车平台定价模型研究

面向网约车平台、司机和乘客三方,利用生灭过程理论及排队论描述了网约车平台中司机状态(空闲-繁忙)转化过程;将网约车价格及平台和司机间的收入分成作为决策变量,建立了司机愿意运营、乘客愿意乘坐的网约车供给与需求函数.在此基础上,面向静态定价策略和动态定价策略,从政府监管角度建立了社会福利最大化模型及其求解算法.为了确保模型能指导或监管网约车平台定价及分成,证明了网约车平台市场均衡的存在性,对比了静态和动态2种定价策略在不同市场规模下的社会福利值.研究结果表明,当市场规模有限时,基于动态定价策略的社会福利始终大于等于静态定价的社会福利;当市场规模趋于无限大时,这2种定价策略的社会福利是相等的.本文所建模型不仅能求解网约车平台的静态和动态最优定价及其分成系数,还能揭示平均乘车时间、司机和乘客选择网约车行为对平台定价策略的影响,从而为网约车平台定价及其监管提供理论依据.     

融资选择冲突与可变参数风险分担机制

当中小企业面临资金约束,越来越多的核心企业承担起投资者角色.考虑生产商向资金约束零售商提供贸易信用、供应链金融等内部融资,零售商也可选择互联网金融等外部融资,且所有融资模式均受投资失败风险影响,本文探究生产商最优投资策略.首先建立优化博弈模型依次分析企业融资运营决策;进而分析投资成功率、风险分担率、零售商初始资金等关键参数影响;最后,分析生产商和零售商最优融资模式选择策略及双方博弈均衡策略,以及生产商冲突应对策略.研究表明:贸易信用融资是生产商最优融资提供策略;不同资金量零售商融资模式选择策略不同;当零售商不选择贸易信用融资时,博弈均衡下融资模式可能对生产商不利;本文提出一类可变参数风险分担机制,以改进传统常数风险分担机制的不足:生产商可根据零售商所持资金合理调整风险担保比例,以改变融资均衡.这有助于同时实现生产商、零售商、商业银行三方共赢.本研究为生产商合理开展中小企业投资运营提供了策略支持.     

四轮转向半挂汽车列车横向稳定性仿真分析

引入Gim轮胎模型建立了四轮转向半拦汽车列车的非线性动力学模型.以零侧偏角为控制目标确定半挂汽车列车牵引车后轮转角.以建立的四轮转向半挂汽车列车非线性动力学模型为基础,采用数值不同的两种前轮转角输入,借助Matlab/Simulink仿真环境,对其运动规律进行时域仿真.仿真结果表明,高速时基于牵引车后轮转角的半挂汽车列车明显改善了车辆的操纵稳定性,且能在大前轮转角的情况下保证半拦汽车列车的稳定性.研究结果可为四轮转向半挂汽车列车操纵稳定性的优化及系统设计提供理论依据.     

基于多质点的城轨列车牵引计算分析与仿真

为了优化城市轨道列车牵引运行过程,使其运行更为准确、切近实际,通过建立列车多质点模型,以列车运动学方程为基础,采用混合优化牵引策略,对列车运行过程进行仿真。在牵引和制动受力分析过程中采用线性插值法,制动点选取通过反向试凑法获得。根据所设定的列车参数和线路参数,用Matlab进行编程与仿真。仿真结果表明,多质点模型与单质点模型相比可以有效提高列车经过变曲率段和变坡道段的附加阻力精度;线性插值法和混合优化牵引策略的应用,使牵引仿真过程更为接近实际运行过程,符合城轨列车准确、快速的运行要求,为城轨列车自动驾驶研究提供必要的理论依据。     

集装箱码头泊位分配-装卸桥调度干扰管理模型

针对集装箱码头作业过程中,由于干扰事件导致泊位与装卸桥调度计划难以顺利实施这一难题,运用干扰管理方法,从码头作业成本、船舶等待成本以及计划偏离度三个方面度量系统扰动,建立泊位分配-装卸桥调度干扰管理模型,提出求解干扰管理模型的仿真优化法,设计基于局部重调度与禁忌搜索算法的仿真优化算法,利用算例对模型与算法的有效性进行了验证.计算结果表明:与全局重调度算法相比,基于局部重调度的算法可以提高计算效率,同时,干扰管理模型能够考虑各方的利益,因此得到的干扰应对方案更科学.     

定时约束条件下列车节能操纵的仿真算法研究

探讨了列车牵引力学条件下的铁路列车节能操纵问题,开发了一套可用于不同运行条件下的列车节能操纵仿真软件。系统重点探讨了定时约束条件下的列车节能操纵的模型及其启发式解法,详细分析了基于目标速度的列车控制策略以及专家控制原则。根据实际运行环境对内燃机车进行了实例分析,优化操纵方案与实际操纵相比,平均节能率在8.0%左右。系统计算速度快,人工干预方便,可以满足现场的实际需求。     

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.     

RTTRS: Rule-based Train Traffic Rescheduling Simulator

Train traffic rescheduling is a complicated and large-scaled combinatorial problem. According to the characteristics of China railway system and from the point of practical use, this paper introduces a rule-based train traffic reschedule interactive simulator. It can be used as a powerful training tool to train the dispatcher and to carry out experimental analysis. The production rules are used as the basic for describing the processes to be simulated. With the increase of rule, users can easily upgrade the simulator by adding their own rules.     

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.     

单点公交优先感应控制策略效益分析与仿真验证

单点交叉口信号优先可以降低公交车辆延误且易于实现.研究了公交相位绿灯延长、红灯早断和插入相位三种单点公交优先感应控制策略;应用延误三角形方法建立了以公交车辆车均延误变化量和非优先相位车均延误变化量为指标的三种单点公交优先策略效益计算模型.以两相位信号控制为对象,计算对比分析了三种公交优先策略的正负效益及其影响因素,并通过仿真进行了验证分析.研究表明:公交相位绿灯延长、公交相位红灯早断和插入公交相位三种策略都能够降低公交车均延误,与此同时也都会带来非优先相位车流延误的增加,但影响的程度不同.公交相位绿灯延长策略的效益略小于公交相位红灯早断策略,而相位插入策略的效益与插入时刻等多因素相关.     

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。     

基于移动自动闭塞条件的列车运行仿真系统

针对移动自动闭塞系统的特点,研究开发了列车运行仿真系统（ＭＡＳ－ＳＩＭ）,用于移动自动闭塞条件下的行车组织若干问题的研究。文中介绍了ＭＡＳ－ＳＩＭ的设计目标,系统结构,仿真逻辑,以及图形显示。     

Promoting Metro Operation Safety by Exploring Metro Operation Accident Network

Understanding the causation of accidents is essential to promote metro operation safety.In terms of 243 reported metro operation accident cases in China, a directed weighted network was constructed based on complex network theory, where nodes and directed edges denotes factors and event chains respectively. To reveal the key causal factors, the topological characteristics of metro operation accident network(MOAN) were analyzed from both global and local views. The results show that facility-type factors are more closely related to the occurrence of the accidents from the perspectives of average path length and cascading effects. Accident types like train delay and train suspension are the great risk recipients. Key causal factors with large out-degree, out-strength, betweenness centrality and cluster coefficient, such as communication and signal failure, vehicle failure and piling into the train should be noticed. The research framework proposed in the paper is not only applicable to China's metro operation system, but also appropriate for other transportation system safety studies.