客运专线列车运行图动态性能及其仿真评估系统的研究

张延华 高琪 胡文强

摘 要：阐述了高速铁路动态性能的内涵和研究方法。在列车运行图仿真技术的基础上，介绍了7种动态性能评价指标，并详细介绍了各指标的计算方法。为了区分各指标的重要程度，采用灰色多层次方法对指标相对于标准层和22个标准层相对于目标水平的重要性进行评价，构建了灰色数判断矩阵，并对各指标的权重进行了计算，最后获得了动态性能指标。

关键词：高速铁路；多层次评价；动态性能；灰色评价

引言

目前，对高速铁路列车运行图的研究可分为两个方面，即列车运行图的静态和动态性能。一方面，列车运行图的静态性能评价主要从列车运行、机组人员配置、机车运用和客运服务质量等方面进行，这些指标主要是通过列车运行图完成后直接检查运行图得到的。另一方面，列车运行图的动态性能是列车运行图运行时承受随机因素干扰的能力，即当列车偏离基本计划时，根据列车调度员的调整措施，驱动或减少偏差的能力，从而使列车恢复。由于操作图中的计划无效能力与有效能力之间的逻辑关系相当复杂，调度员的处理方法也不尽相同，因此不能用分析方法来解决动态指标的计算问题。因此，有必要利用计算机仿真技术，通过列车运行性能的仿真来获取相应的动态数据。

1 高速铁路运行图动态性能评价指标

列车准时率是衡量铁路客运服务质量的重要指标。国外列车的准时率相对较高。目前，由于中国的运输能力非常紧张，列车的准时率远不及国外。随着高速铁路的不断建设和运营，铁路运输能耗逐渐增加，运输能力与运输能力之间的矛盾将逐步缓解，这为提高铁路运输能力提供了有利的契机。列车运行图的动态性能主要是指在列车运行图的执行过程中承受各种随机扰动的能力，是列车运行正点率的综合体现，也是衡量列车运行质量的重要指标。列车运行图冗余时间是指列车运行时间、车站停靠时间、轨道与列车、间接列车之间的差值，以及运行时间（短时间）和完成操作所需的标准时间划分的标准时间划分。长期以来，在列车运行图编制过程中安排一定的冗余时间，是提高列车运行图动态性能的一项重要而有效的措施。然而，在实际工作中，列车运行图冗余时间的安排具有一定的随机性。冗余时间的安排很大程度上取决于绘图人员的经验和技术水平。目前，国内学者对高速铁路运行仿真进行了大量的研究，并设计了铁路运行图仿真评价系统，基于仿真技术，建立了以下动态性能指标。

1.1 列车平均晚点列数

如果列车的实际到达时间比TI的固定到达时间晚，则认为列车是晚班列车，列车晚点的逻辑变量是TITI>0，那么P i为1，否则为0。

1.2列列车平均延误系数

每个列车的实际延误时间可以通过实际和固定到达时间TIS和TI在所有高速铁路列车的最终到达时间在操作图中获得。每个列车的实际延迟时间可以是TITI。由于列车行驶时间的不同，实际总延迟时间与固定行驶时间T的比率被定义为平均列车延迟系数。

1.3列车晚点度

列车晚点恢复定义为列车晚点恢复时间与列车初始延误时间TC的比值，列车晚点恢复可以测量列车运行图对干扰的吸收效果。后期恢复越高，运行图的抗干扰能力越强，操作图表的动态性能越好。

1.4非固定停车位总数

非固定式额外停车站是指由于各种原因，在原运行图未规定停车的车站中发生在列车实际运行中的停靠站。原列车运行图的操作顺序由非固定的额外停机操作中断，通过铁路调度员的人为干预改变原运行图的结构。一般情况下，非固定附加停机数越少，列车运行计划的动态性能越好。

1.5缓冲时间利用率

缓冲时间的利用率表明列车在实际运行过程中缓冲时间的利用程度。总的来说，列车运行图的缓冲时间越长，列车的动态性能越好。

1.7 列车关键运行线铺画

在列车运行图中，如果列车及其后续列车紧铺，相邻列车之间没有缓冲时间或小的缓冲时间。一旦火车晚点，势必会导致下一班火车晚点。这条铁路线被称为关键列车线。它可以用来计算列车临界线晚点的比率，即列车晚点点到列车关键线的数量与列车关键线的总列车数的比率。作为列车运行图动态性能指标之一，列车临界线晚点越低，运行计划抗干扰能力越强，列车动态性能越强。

2 基于灰色多层次分析法确定评价指标权重

建立了可量化的操作图动态性能指标体系，并用灰色聚类分析法确定了上述评价指标的权重。即，通过比较这22个指标的重要性，以区间灰数的形式構造指标判断矩阵，然后进行区间灰数白化处理和指标层间的传递。每个指标的权重是通过二次分析和决策获得的。

评估的步骤如下：

建立动态绩效评价体系的层次结构。评价体系结构包括目标层、准则层和指标层C P构成。目的构建指标层判断矩阵X（k）每位专家的灰数相对于标准水平。

如果专家参与评估过程中，各专家对各因素的重要性在指标层对标准层的重要性。当专家评分，它给出了一个价值区间，构建各专家x灰数判断矩阵（K）=（xijk）n×n十二（K）= 1；Xij（K）*增加。J（K）[ xijkmin，xijkmax ]相对于目标层的重要性水平为指标层中的元素比。第五指标层单排序准则层的水平。最大特征值λmax [ ]的灰数判断矩阵X的获得，然后对应的特征向量W是使用相应的特征方程x W =λmaxw解决，并进行归一化处理。即，权重各因素指标层相对标准层一致性检验。使用max-r测量X元素的一致性，我们引入了一致性指数，一致性随机指数和一致性比铬Cr<0.1时，X的不一致性是可以接受的，否则需要调整判断矩阵。灰数判断矩阵y（k），灰数判断矩阵Y和Y的白化矩阵构造每个专家的标准层相对于目标层、和一致性检查和层次单排序的确定进行了研究距离权重因子在标准层相对于目标层。层次结构是完全的。为了计算总的层次，相应的判断矩阵X和Y的最大特征值的特征向量的第一计算，然后分层排序。

结束

综上所述，作者在本文之中对其进行了深入的分析，本文建立了可量化的7个指标的运行图动态性能指标体系，利用灰色层次分析法确定了各指标的权重，比较成熟，可以量化操作的动态性能。在图表上，具有一定的现实意义。然而，在灰色层次分析法中，通过比较两个指标的重要性与标准，建立一个评价判断矩阵是主观的。

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