客運專線列車運行圖動態(tài)性能及其仿真評估系統(tǒng)的研究

張延華 高琪 胡文強

摘 要：闡述了高速鐵路動態(tài)性能的內(nèi)涵和研究方法。在列車運行圖仿真技術(shù)的基礎(chǔ)上，介紹了7種動態(tài)性能評價指標(biāo)，并詳細(xì)介紹了各指標(biāo)的計算方法。為了區(qū)分各指標(biāo)的重要程度，采用灰色多層次方法對指標(biāo)相對于標(biāo)準(zhǔn)層和22個標(biāo)準(zhǔn)層相對于目標(biāo)水平的重要性進行評價，構(gòu)建了灰色數(shù)判斷矩陣，并對各指標(biāo)的權(quán)重進行了計算，最后獲得了動態(tài)性能指標(biāo)。

關(guān)鍵詞：高速鐵路；多層次評價；動態(tài)性能；灰色評價

引言

目前，對高速鐵路列車運行圖的研究可分為兩個方面，即列車運行圖的靜態(tài)和動態(tài)性能。一方面，列車運行圖的靜態(tài)性能評價主要從列車運行、機組人員配置、機車運用和客運服務(wù)質(zhì)量等方面進行，這些指標(biāo)主要是通過列車運行圖完成后直接檢查運行圖得到的。另一方面，列車運行圖的動態(tài)性能是列車運行圖運行時承受隨機因素干擾的能力，即當(dāng)列車偏離基本計劃時，根據(jù)列車調(diào)度員的調(diào)整措施，驅(qū)動或減少偏差的能力，從而使列車恢復(fù)。由于操作圖中的計劃無效能力與有效能力之間的邏輯關(guān)系相當(dāng)復(fù)雜，調(diào)度員的處理方法也不盡相同，因此不能用分析方法來解決動態(tài)指標(biāo)的計算問題。因此，有必要利用計算機仿真技術(shù)，通過列車運行性能的仿真來獲取相應(yīng)的動態(tài)數(shù)據(jù)。

1 高速鐵路運行圖動態(tài)性能評價指標(biāo)

列車準(zhǔn)時率是衡量鐵路客運服務(wù)質(zhì)量的重要指標(biāo)。國外列車的準(zhǔn)時率相對較高。目前，由于中國的運輸能力非常緊張，列車的準(zhǔn)時率遠不及國外。隨著高速鐵路的不斷建設(shè)和運營，鐵路運輸能耗逐漸增加，運輸能力與運輸能力之間的矛盾將逐步緩解，這為提高鐵路運輸能力提供了有利的契機。列車運行圖的動態(tài)性能主要是指在列車運行圖的執(zhí)行過程中承受各種隨機擾動的能力，是列車運行正點率的綜合體現(xiàn)，也是衡量列車運行質(zhì)量的重要指標(biāo)。列車運行圖冗余時間是指列車運行時間、車站?？繒r間、軌道與列車、間接列車之間的差值，以及運行時間（短時間）和完成操作所需的標(biāo)準(zhǔn)時間劃分的標(biāo)準(zhǔn)時間劃分。長期以來，在列車運行圖編制過程中安排一定的冗余時間，是提高列車運行圖動態(tài)性能的一項重要而有效的措施。然而，在實際工作中，列車運行圖冗余時間的安排具有一定的隨機性。冗余時間的安排很大程度上取決于繪圖人員的經(jīng)驗和技術(shù)水平。目前，國內(nèi)學(xué)者對高速鐵路運行仿真進行了大量的研究，并設(shè)計了鐵路運行圖仿真評價系統(tǒng)，基于仿真技術(shù)，建立了以下動態(tài)性能指標(biāo)。

1.1 列車平均晚點列數(shù)

如果列車的實際到達時間比TI的固定到達時間晚，則認(rèn)為列車是晚班列車，列車晚點的邏輯變量是TITI>0，那么P i為1，否則為0。

1.2列列車平均延誤系數(shù)

每個列車的實際延誤時間可以通過實際和固定到達時間TIS和TI在所有高速鐵路列車的最終到達時間在操作圖中獲得。每個列車的實際延遲時間可以是TITI。由于列車行駛時間的不同，實際總延遲時間與固定行駛時間T的比率被定義為平均列車延遲系數(shù)。

1.3列車晚點度

列車晚點恢復(fù)定義為列車晚點恢復(fù)時間與列車初始延誤時間TC的比值，列車晚點恢復(fù)可以測量列車運行圖對干擾的吸收效果。后期恢復(fù)越高，運行圖的抗干擾能力越強，操作圖表的動態(tài)性能越好。

1.4非固定停車位總數(shù)

非固定式額外停車站是指由于各種原因，在原運行圖未規(guī)定停車的車站中發(fā)生在列車實際運行中的?？空尽Ｔ熊囘\行圖的操作順序由非固定的額外停機操作中斷，通過鐵路調(diào)度員的人為干預(yù)改變原運行圖的結(jié)構(gòu)。一般情況下，非固定附加停機數(shù)越少，列車運行計劃的動態(tài)性能越好。

1.5緩沖時間利用率

緩沖時間的利用率表明列車在實際運行過程中緩沖時間的利用程度?？偟膩碚f，列車運行圖的緩沖時間越長，列車的動態(tài)性能越好。

1.7 列車關(guān)鍵運行線鋪畫

在列車運行圖中，如果列車及其后續(xù)列車緊鋪，相鄰列車之間沒有緩沖時間或小的緩沖時間。一旦火車晚點，勢必會導(dǎo)致下一班火車晚點。這條鐵路線被稱為關(guān)鍵列車線。它可以用來計算列車臨界線晚點的比率，即列車晚點點到列車關(guān)鍵線的數(shù)量與列車關(guān)鍵線的總列車數(shù)的比率。作為列車運行圖動態(tài)性能指標(biāo)之一，列車臨界線晚點越低，運行計劃抗干擾能力越強，列車動態(tài)性能越強。

2 基于灰色多層次分析法確定評價指標(biāo)權(quán)重

建立了可量化的操作圖動態(tài)性能指標(biāo)體系，并用灰色聚類分析法確定了上述評價指標(biāo)的權(quán)重。即，通過比較這22個指標(biāo)的重要性，以區(qū)間灰數(shù)的形式構(gòu)造指標(biāo)判斷矩陣，然后進行區(qū)間灰數(shù)白化處理和指標(biāo)層間的傳遞。每個指標(biāo)的權(quán)重是通過二次分析和決策獲得的。

評估的步驟如下：

建立動態(tài)績效評價體系的層次結(jié)構(gòu)。評價體系結(jié)構(gòu)包括目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和指標(biāo)層C P構(gòu)成。目的構(gòu)建指標(biāo)層判斷矩陣X（k）每位專家的灰數(shù)相對于標(biāo)準(zhǔn)水平。

如果專家參與評估過程中，各專家對各因素的重要性在指標(biāo)層對標(biāo)準(zhǔn)層的重要性。當(dāng)專家評分，它給出了一個價值區(qū)間，構(gòu)建各專家x灰數(shù)判斷矩陣（K）=（xijk）n×n十二（K）= 1；Xij（K）*增加。J（K）[ xijkmin，xijkmax ]相對于目標(biāo)層的重要性水平為指標(biāo)層中的元素比。第五指標(biāo)層單排序準(zhǔn)則層的水平。最大特征值λmax [ ]的灰數(shù)判斷矩陣X的獲得，然后對應(yīng)的特征向量W是使用相應(yīng)的特征方程x W =λmaxw解決，并進行歸一化處理。即，權(quán)重各因素指標(biāo)層相對標(biāo)準(zhǔn)層一致性檢驗。使用max-r測量X元素的一致性，我們引入了一致性指數(shù)，一致性隨機指數(shù)和一致性比鉻Cr<0.1時，X的不一致性是可以接受的，否則需要調(diào)整判斷矩陣?；覕?shù)判斷矩陣y（k），灰數(shù)判斷矩陣Y和Y的白化矩陣構(gòu)造每個專家的標(biāo)準(zhǔn)層相對于目標(biāo)層、和一致性檢查和層次單排序的確定進行了研究距離權(quán)重因子在標(biāo)準(zhǔn)層相對于目標(biāo)層。層次結(jié)構(gòu)是完全的。為了計算總的層次，相應(yīng)的判斷矩陣X和Y的最大特征值的特征向量的第一計算，然后分層排序。

結(jié)束

綜上所述，作者在本文之中對其進行了深入的分析，本文建立了可量化的7個指標(biāo)的運行圖動態(tài)性能指標(biāo)體系，利用灰色層次分析法確定了各指標(biāo)的權(quán)重，比較成熟，可以量化操作的動態(tài)性能。在圖表上，具有一定的現(xiàn)實意義。然而，在灰色層次分析法中，通過比較兩個指標(biāo)的重要性與標(biāo)準(zhǔn)，建立一個評價判斷矩陣是主觀的。

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