PHM技术在京张高速铁路运用检修中的应用研究

为提高京张高速铁路精准化、精细化管理和服务水平,保障冬奥会期间动车组安全高效运行,首次在京张高速铁路配属动车组上开展PHM研究和系统应用的先行先试。作为动车组运用检修系统的应用扩展与延伸,PHM系统实现了动车组在途故障的超前预警,视情维修信息可在动车组运用检修系统中进行流程贯通和交互闭环。结合京张高速铁路PHM试点应用情况,从需求分析、总体架构、功能架构、逻辑架构和物理架构等方面总结归纳了动车组PHM技术体系及关键技术。通过PHM系统在京张高速铁路的试点应用,有效提高动车组运行保障能力,提升运用效率和效益,改善运行秩序,为PHM技术在全路范围的应用提供宝贵经验。     

动车段(所)调度与检修分析数据仓库方案的研究

为充分利用动车段(所)调度与检修业务数据,实现对动车组的高效运用与检修,在阐述动车段(所)调度与检修作业流程及信息系统运用现状的基础上,基于现代数据仓库和商业智能理论,研究动车段(所)调度与检修分析数据仓库总体方案,即:数据仓库逻辑结构,数据仓库配置方案,数据源组织,数据仓库设计,ETL工程,数据分析与展现等。从我国高速铁路动车组运用与检修管理的实际需求出发,为我国动车段(所)调度与检修分析数据仓库方案构建提供参考。     

动车组运用作业调度问题研究

动车组作业调度计划的科学制订对提高铁路动车组运用效率和效益具有重要意义,建立系统的优化方法可以为动车组运用决策信息化奠定基础。根据动车组运用作业调度问题和列车运行图之间的关系,构建动车组运用作业调度问题的混合整数规划模型,并设计一种基于车次顺序列表的模拟退火算法对该问题进行求解。通过模拟我国中东部高速铁路数据进行仿真试验,结果表明,该模拟退火算法能够在可控时间内得到满意可行解,为高速铁路动车组运用工作提供决策支持。     

高速铁路智能动车组席位计划改进方案研究

为提高高速铁路客票席位计划维护工作的效率和准确性,针对北京冬奥会期间短时间大批量的客流特点,行成以基础设施层、数据层、服务层、接入层、应用层为核心的高速铁路车型模板复制技术架构。根据京张高速铁路及其支线线路固定、冬奥智能动车组车型单一的特点,创新性地通过维护车型、车厢、席位信息,按照车型、车厢、席位信息自动一键生成相同车型固定编组的席位计划模板,并依据北京冬奥会闭环和非闭环人员的出行政策,实现人工动态调整,并自动完成席位计划正确性和完整性的检测。高速铁路智能动车组席位计划方案的改进,提高了列车席位计划编制速度,避免了出现重复席位和车型无此席位等问题的发生,为北京冬奥会顺利举办提供了有力保障。     

北京动车检修基地调度指挥体系研究

维修指挥体系是动车组维修工作的重要组成部分,是及时、有序开展动车组维修工作、提高工作效率的重要保障。在概述动车组维修原则及特点、分析动车检修基地调度作业的基础上,提出建立北京动车检修基地统一调度指挥体系,包括调度指挥体系架构、信息平台建设、动车组出入检修基地调度指挥模式等,提高动车组的维修效率,加快动车组的周转。     

基于大数据的高速铁路调度指挥系统平台研究

结合我国现行的高速铁路调度指挥机构设置及分工,在分析高速铁路调度指挥系统大数据的需求特性的基础上,构建由基础设施层、数据来源层、数据整合层、数据存储层、数据分析层、展示访问层、业务应用层、数据标准体系和安全保障体系等组成的高速铁路调度指挥系统大数据平台总体架构方案,以及由原始数据、大数据平台、调度指挥业务等组成的高速铁路调度指挥系统大数据平台应用架构方案,为高速铁路调度指挥系统大数据平台的建设提供参考。     

西安铁路局动车段调度集中系统建设的研究

动车组的检修养护工作是高速铁路运输安全的重要保证,而动车段是动车组检修和养护的重要场所。动车段场站规模大、作业环节多、专业衔接结合部多,其作业组织水平和管理亟待加强。结合动车段生产组织现状,加快推进动车段调度集中系统建设,实现多专业信息共享、协同作业,统一指挥,优化动车段内日常作业组织,从而有效强化运输安全基础,降低劳动强度,提高动车段的作业效率和自动化水平。     

基于遗传算法的动车运用所一级检修作业计划优化

在动车运用所的洗车线、检修线等固定设备已定的前提下,合理安排动车组一级检修作业计划对提高动车运用所的检修能力具有重要意义。动车组由于长短编组不同,在检修时对双列位检修线的占用情况也不同。以同一列位在同一时间最多只能被1列动车组占用的时空相容性及动车组运用计划为约束条件,以最后1列动车组检修完成时间最小为目标,建立动车所一级检修作业计划优化模型,将问题转化为带特殊工艺约束的混合flow-shop调度问题,并采用自适应的遗传算法进行求解。最后以某动车运用所为例,验证模型和算法的可行性及有效性。     

面向铁路运输生产全过程的智能综合调度系统方案研究

随着路网规模的扩大及客、货运输需求的增加,铁路运输调度指挥的难度也随之加大。在阐述既有铁路调度系统现状的基础上,分析目前存在的问题,提出建设智能综合调度系统的必要性与思路。通过运输计划闭环管理、专业作业协同互联、运输生产信息互融,实现运输生产全过程管理,搭建一体化计划编制平台,在此基础上构建智能综合调度系统,设计了涵盖智能交互层、智能传输层、数据资源层、智能决策分析层、智能应用层的系统技术架构。该系统面向铁路运输生产全过程,以日常运输调度计划为核心,以满足客货运输需求和运力资源为导向,实现了计划在运输生产全过程的自动下达与执行管制,为提高运输效率、提升运输效益、构建新一代智能综合调度系统提供技术支撑。     

成网条件下高速铁路动车组运用计划优化模型研究

通过阐述高速铁路成网后对动车组运用计划的影响,分析成网条件下的动车组运用计划,分步骤构建时空网络,以路径费用最小为目标函数,综合考虑动车组运用计划和检修计划等相关约束,建立动车组运用计划优化模型,选用大规模邻域搜索算法进行模型求解。以京沪、沪宁高速铁路数据为例,验证该算法的可行性和有效性。比较大规模邻域搜索算法与模拟退火算法的优化结果,认为大规模邻域搜索算法能够较快地获取优化结果。     

动车组运用计划编制及其优化

动车组运用计划包括动车组交路、动车组分配、动车组检修、动车组接运回送等计划。在分析动车组运用计划编制影响因素的基础上,根据动车组运用计划编制流程,提出"约束提前、分步优化"的动车组计划优化思路,通过对编制流程进行有效分解,在保证动车组使用数量最少的前提下,降低动车组分配计划和检修计划的编制难度,提高动车组的利用率。     

基于大数据的动车组运维数据服务平台研究

随着动车组信息化建设不断深入,动车组运维相关信息系统逐步建立。为推动动车组运用和检修的高效稳定发展,实现规范系统数据,提高数据质量,满足数据共享,结合动车组信息系统数据资源多源异构的特点与动车组运维智能化需求,提出基于大数据的动车组运维数据服务平台总体架构、逻辑架构和功能架构,分析动车组运维数据服务平台关键技术,结合具体动车组运维需求实现应用,为铁路动车组运维数据服务管理提供支撑,提高运输组织效率,保障动车安全运行。     

高速铁路列车运行计划自动调整系统研究

为进一步提升行车控制自动化水平,针对高速铁路调度指挥系统可扩展性较差、应急处置能力不足、人工调整运行线间冲突低质低效等问题,在智能铁路框架下,设计包含应用层、业务层和数据层3层架构的列车运行计划自动调整系统,分析自动调整子系统整理调整场景及策略映射关系,在标准化数据驱动下,以启发式算法自动实时输出目标最优的无冲突计划。仿真实验及京沈客运专线现场联调联试试验表明,合理设计的系统结构计算效能突出,在减轻调度员劳动强度的基础上,可以提高突发事件应急处置能力和调度智能化水平,同时兼顾运输服务质量和铁路企业收益。     

动车组调度指挥工作的现状及对策研究

通过分析200 km/h及以上动车组调度指挥工作实践中存在的问题,提出了动车组调度指挥工作的对策:加强动车组运用计划的掌握、运行过程的监控及调度指挥信息系统建设。随着客运专线、高速铁路的相继开通运营,动车组调度指挥工作仍然面临很多新的课题,使动车组调度指挥工作能够沿着集成化和综合化的方向发展。     

高速铁路综合运输计划协同编制方案研究

为充分发挥综合运输计划编制在整个高速铁路客运生产过程中的牵引作用,提升高速铁路现代化管理水平,在阐述高速铁路综合运输计划编制业务范围和业务流程的基础上,分析高速铁路综合运输计划协同编制方案需求,从构建高速铁路综合运输计划协同管理平台、综合运输计划协同编制、综合运输计划闭环管理3个方面,提出高速铁路综合运输计划协同编制方案,形成运输、客运、机辆各专业业务协同,实现高速铁路运输计划综合编制、调整、执行和面向高速铁路运输生产全过程管理,为探索中国铁路智能综合调度系统建设提供理论依据。     

高速铁路运能评估系统的设计与实现

为加强高速铁路通过能力评估的系统性、提高评估结果的准确性,综合考虑区间通过能力、车站到发线能力、动车组运用等影响因素,在.NET平台下运用C#语言开发高速铁路运能评估系统。在阐述高速铁路运能评估系统设计目标和设计原则的基础上,对高速铁路运能评估系统逻辑架构、功能结构和主控流程进行设计,主要功能包括基础数据管理、运行图显示与编辑、交路图显示与编辑、能力计算和评估结果展示功能。高速铁路运能评估系统在中国铁路北京局集团有限公司的测试结果表明,该系统贴近运输生产实际,能方便、准确地计算并评估高速铁路通过能力,可以为高速铁路运输组织优化工作提供有力的技术支撑。     

基于动力学理论的动车组运行仿真系统设计与研究

为在保障安全的前提下提升动车组运行效率,从动车组受力原理和动车组运动原理2个方面阐述动力学理论,以当今我国高速铁路线路、动车组车辆设计标准为现实依据,运用面向对象的方法,设计出一套动车组运行仿真系统,搭建系统的核心算法,分析系统的基本流程,仿真动车组在高速铁路线路实际运行的过程。以西成高速铁路为仿真案例,探究动车组在长大坡道运行的规律。仿真结果表明:目前西成高速铁路列车运行图铺画具有一定的富余量,未来仍有很大的潜在运输能力待开发利用。     

基于车底使用数量最少的动车组运用计划优化研究

动车组运用计划的合理编制,能够有效降低高速铁路运营维护成本,提高高速铁路运输组织水平。在保证铁路运输生产安全的前提下,为提高动车组运用效率、减少车底使用数量,将动车组计划编制问题抽象为二维时空网络模型,通过时空网络中的弧段组合方案,描述动车组运用与检修的整体计划,并在考虑动车组初始使用状态和归属动车段的基础上,以动车组车底使用数量最少为优化目标,以动车组与运输任务的匹配条件、接续时间条件、检修周期里程及地点条件等为主要约束,构建0-1整数规划模型,采用CPLEX商业求解器求解。通过算例分析,验证了优化模型的可行性和有效性。研究结果表明：提出的优化方法相比手工编制可节省动车组车底使用数量,且使得动车组平均日车公里数提高12.5%。     

基于知识图谱的高速铁路客运调度命令闭环管理方案研究

高速铁路客运调度命令是铁路运输调度指挥的重要组成部分，由于目前存在大量文本式和半格式化的调度命令，且调度命令管理体系不够完善，导致人工解析调度命令时间较长，执行反馈不够及时，直接影响了调度计划编制与执行效率。为了解决高速铁路客运调度命令管理不够精细化、精准化的问题，研究利用知识图谱技术，通过知识抽取、知识融合、知识处理构建了高速铁路客运调度命令知识图谱。同时在构建的知识图谱基础上，提出高速铁路客运调度命令闭环管理流程，结合既有调度数据与相关信息系统，有效实现调度命令精细化管理，提高了高速铁路客运调度工作的整体效率，为推进高速铁路客运智能调度体系建设提供了有力技术支撑。     

动车组簇式运用方式研究

动车组的运用方式在一定程度上制约着动车组运用计划的编制和实施。通过对现有动车组固定运用方式、不固定运用方式、周期性运用方式进行比较,针对我国客运专线动车检修地布局和区域调度所的规划与建设特点,提出一种新的动车组运用方式——簇式运用方式。动车组簇式运用方式可以更好地协调动车组周转计划和检修计划的编制,并有效地减少计划编制时的求解空间。