[00689038]轨道交通列车运行组织优化理论与方法

主要研究内容、科学发现点：列车运行图优化设计相关理论与方法。构建了不确定环境下轨道交通系统客运列车运行图优化模型，探讨了处理不确定参数的有效方法并提出了设计最优运行图的基础理论。进一步，系统地分析了列车运行过程中的直接或间接碳排放成本、能耗成本和时间成本，应用多目标决策方法提出了基于安全运行约束条件下低碳、节能、高效运营的列车运行图优化模型。列车运行组织与控制一体化方法。基于离散事件的建模方法和仿真技术，结合列车实际操纵特点，建立了基于全局信息的列车运行组织与控制系统模拟模型，提出了轨道交通网络上列车群的优化调度策略和实时控制方法。进一步，将列车运行图设计和列车惰行控制方法相结合，构建了列车运行组织与控制一体化模型并设计了高效的求解算法。复杂网络环境下列车运输服务设计问题研究。针对轨道交通多商品流问题，分析了列车运输环境的复杂性特征，并基于期望值准则、机会约束准则及最小风险准则，建立了能够准确描述运输服务设计问题的随机模糊规划模型，设计了适合求解该问题的高效启发式算法。面向节能的列车运行调度建模和系统可靠性研究。在具有牵引供电系统的轨道线路上，以最大化同一供电区间内相邻列车的牵引与制动重叠时间为目标，构建了多车协同调度模型以极大化再生制动能量的利用率。进一步，研究了供电系统的可靠性，采用事故树分析方法将各部件的可靠性因素集成于系统层面进行定量分析，为轨道交通系统的维修计划和设备设施运用提供支撑。科学价值：该项目组在深入研究列车运行特性的基础上，从理论建模和决策分析两方面系统地研究了列车运组织优化相关基础理论和方法，解决了一些国际公认的难题，突破了传统理论的限制。该成果对充分利用中国现有轨道交通资源、促进轨道交通事业的可持续发展具有重要的指导意义。成果所提出的建模思想和算法也为进一步深入研究具有高速度、高密度、公交化、大客流等特性的现代轨道交通的优化运营奠定坚实的理论基础。同行引用及评价情况：近十年，高自友教授带领的团队在轨道交通领域发表的基础研究论文数(SCI)在同行中排名全国第一，世界上也排名前列，成果主要发表在系统建模领域国际权威期刊Transportation Research Part B、Omega等。该项目的20篇主要论文SCI总引426次、SCI他引263次，8篇代表性论文SCI总引227次、SCI他引127次，同时获3项国家发明专利。成果自发表以来，受到国际上许多著名学者的高度评价，部分模型与算法已被成功应用于轨道交通运营实践，并取得了良好的实际应用效果，显示出理论成果指导轨道交通实践的重要作用。