【摘 要】
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高速铁路以其安全便捷和舒适准点等优点,成为促进国民经济发展和交通强国建设的重要组成部分。高铁路网的日益复杂和客运量的不断提升和对运营服务质量和行车指挥能力提出了更高要求。高铁日常运营过程中,列车按照其阶段计划安全准点运行。当发生自然灾害和设备故障等突发事件时,列车阶段计划若发生偏移则需要通过人工经验进行调整,调度员工作强度较大,应急处置效率有待提高。目前随着国内外轨道交通智能化趋势,高速列车运行调
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高速铁路以其安全便捷和舒适准点等优点,成为促进国民经济发展和交通强国建设的重要组成部分。高铁路网的日益复杂和客运量的不断提升和对运营服务质量和行车指挥能力提出了更高要求。高铁日常运营过程中,列车按照其阶段计划安全准点运行。当发生自然灾害和设备故障等突发事件时,列车阶段计划若发生偏移则需要通过人工经验进行调整,调度员工作强度较大,应急处置效率有待提高。目前随着国内外轨道交通智能化趋势,高速列车运行调整也逐渐向自动化和自主化发展,研究高速列车运行调整自动化对降低调度员劳动强度和提升铁路运营效率具有重要的理论和实践意义。本文针对大风影响下列车到站发车晚点、单区段和多区段临时限速等典型场景,展开基于强化学习的高速列车运行自动调整研究,主要内容如下:首先,针对大风下列车到站和发车晚点场景,提出基于蒙特卡罗树搜索的列车发车次序调整方法。建立车站作业和区间运行约束下的列车运行自动调整模型,挖掘列车运行图时空约束特性并构建强化学习环境,设计包括状态空间、动作集、状态转移概率和奖励函数的马尔科夫决策过程。基于蒙特卡罗树搜索给出列车发车次序最优决策方法,在列车到站和发车晚点场景下,验证该方法给出的最优发车次序可有效减小列车晚点时间。其次,针对大风单区段临时限速场景,提出列车发车次序和作业时分的自动调整方法。基于运行图冗余时间特性改进列车运行自动调整模型,解决车站缓冲时间和区间可恢复时间的优化问题。设计列车车站区间作业时分的计算方法,用于改进强化学习环境中的实际到发时刻,刻画高速列车运行图区间冲突检测与消解过程。不同限速值的大风单区段临时限速场景下,基于蒙特卡罗树搜索给出列车发车次序和车站区间作业时分的自动调整方法,可有效减小列车晚点和抑制延误传播。最后,针对大风多区段临时限速场景,研究基于晚点预测的列车运行自动调整策略。根据列车最大牵引和最大制动特性,预测其在不同临时限速区段速度、时间的运行态势,揭示区间可恢复时间、列车晚点与列车运行工况之间的内在关系。研究列车运行态势下基于最大牵引、最大制动和晚点传播规律的列车晚点预测方法,在不同临时限速等级和限速区段长度下,给出晚点更小的列车运行自动调整策略。图38幅,表31个,参考文献110篇。
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