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鐵路系統(tǒng)依據(jù)運(yùn)行圖計劃、機(jī)車運(yùn)用計劃以及乘務(wù)計劃等具體基本計劃內(nèi)容組織運(yùn)輸生產(chǎn)作業(yè)。區(qū)間發(fā)生擾動是造成運(yùn)行計劃調(diào)整的主要原因，然而在執(zhí)行運(yùn)輸計劃的實(shí)際過程中不可避免地會出現(xiàn)干擾影響，調(diào)度員需要根據(jù)擾動強(qiáng)度進(jìn)行實(shí)時調(diào)度指揮和實(shí)際運(yùn)行圖調(diào)整以保證作業(yè)安全和運(yùn)輸指標(biāo)要求。

區(qū)間擾動情況下運(yùn)行圖調(diào)整問題的實(shí)際意義是對現(xiàn)有時空資源的再分配，以盡可能快地恢復(fù)系統(tǒng)基本運(yùn)輸組織計劃，降低擾動影響。國內(nèi)外學(xué)者圍繞運(yùn)行圖、機(jī)車運(yùn)用以及乘務(wù)計劃的調(diào)度調(diào)整，從不同角度對區(qū)間受干擾情況下運(yùn)行圖調(diào)整問題進(jìn)行了廣泛細(xì)致的研究。

Lucas P. Veelenturf等整理了鐵路實(shí)時調(diào)度調(diào)整的恢復(fù)模型和算法，并以最小取消車數(shù)和最小列車晚點(diǎn)和為目標(biāo)設(shè)計了基于基礎(chǔ)設(shè)施和機(jī)車運(yùn)用能力約束的運(yùn)行圖調(diào)整模型，針對區(qū)間內(nèi)車站設(shè)計一種基于“事件-活動”的列車運(yùn)行流程結(jié)構(gòu)用來優(yōu)化列車線路調(diào)整。

Twan Dollevoet等統(tǒng)籌考慮了運(yùn)行圖計劃、運(yùn)用車計劃以及乘務(wù)計劃之間的聯(lián)系，提出了一種具有迭代結(jié)構(gòu)的實(shí)時調(diào)度方案，并以荷蘭實(shí)際鐵路區(qū)段為例驗(yàn)證了方案的可行性。鄧念等在干擾時間可預(yù)測的假設(shè)條件下針對待避方案，將減少取消車數(shù)納入目標(biāo)函數(shù)建立整數(shù)規(guī)劃模型，以京滬高鐵為例設(shè)計兩種場景對比得出較優(yōu)調(diào)整方案。

占曙光等在“事件-活動”網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，考慮上下行系統(tǒng)均衡性，針對雙線高速鐵路出現(xiàn)較短時間的部分能力失效情況，建立混合整數(shù)規(guī)劃模型并對算例進(jìn)行靈敏度分析，驗(yàn)證了其均衡調(diào)度策略實(shí)際意義。孟令云等針對單線區(qū)間的擾動問題，在不取消車條件下提出了一種新的基于決策論和博弈論的運(yùn)行調(diào)整模型，利用分支定界法求解并與基于優(yōu)先級的調(diào)整方案對比驗(yàn)證了模型的優(yōu)越性。

Luan等利用“鎖閉區(qū)段鎖閉時間”和速度曲線概念，結(jié)合鐵路信號系統(tǒng)提出區(qū)間擾動情況下列車節(jié)能的混合整數(shù)規(guī)劃運(yùn)行圖優(yōu)化模型，線性化處理約束并設(shè)計速度曲線選擇模型，通過算法實(shí)現(xiàn)對三種模型的模擬數(shù)據(jù)量化對比，最終總結(jié)出模型的優(yōu)缺。Nadjla Ghaemi等基于晚點(diǎn)恢復(fù)理論，對車站能力失效情況下的臨時折返方案建立混合整數(shù)規(guī)劃模型，折返站選擇在擾動相鄰兩車站范圍內(nèi)，降低了運(yùn)算維度。

國外尤其是歐洲國家多采用“網(wǎng)運(yùn)分離”的鐵路運(yùn)營方式且運(yùn)行圖多為半小時周期圖，與我國高速鐵路運(yùn)行圖周期、列車類型以及運(yùn)行線、路網(wǎng)密度等特性存在差異。而國內(nèi)對于高速鐵路特定區(qū)間發(fā)生強(qiáng)度較大擾動的臨時折返調(diào)度方案的研究并不多見。

圖1 待避方案

圖2 臨時折返方案（對稱成組情景）

在考慮區(qū)間運(yùn)輸組織安全、時空資源能力等基礎(chǔ)上，北京交通大學(xué)軌道交通控制與安全國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、北京交通大學(xué)交通運(yùn)輸學(xué)院的研究人員在既有研究基礎(chǔ)上重點(diǎn)分析高速鐵路特定區(qū)間發(fā)生大規(guī)模擾動導(dǎo)致能力失效情境下的待避方案，設(shè)計了混合整數(shù)規(guī)劃模型并利用CPLEX軟件實(shí)現(xiàn)了待避方案求解驗(yàn)證。

對臨時折返調(diào)度方案進(jìn)行了定性分析并探討了該方案的適用性。國內(nèi)對于臨時折返實(shí)時調(diào)度方案的相關(guān)研究較少，隨著鐵路運(yùn)能的提升以及計算資源的不斷發(fā)展，下一階段有必要結(jié)合動車組運(yùn)用計劃和乘務(wù)計劃對臨時折返方案進(jìn)行定量研究。

以上研究成果發(fā)表在2019年《電氣技術(shù)》增刊，論文標(biāo)題為“大規(guī)模擾動情景下的高速鐵路運(yùn)行圖調(diào)整方案模型分析與研究”，作者為周浩然。