一种优化铁路固定闭塞分区的方法技术

本发明专利技术提供了一种优化铁路固定闭塞分区的方法，包括分区方案优化系统，其特征在于：所述分区方案优化系统由多个子模块和全局外部档案模块组成；所述方法包括：（一）确定子模块的个数；（二）每个子模块将生成的最优前沿解送入全局外部档案模块；（三）全局外部档案模块内的所有最优前沿解形成离散形式的Pareto前沿解；（四）操作人员选择一个最优前沿解作为布置方案进行信号机布置。采用本发明专利技术所述的方法，对铁路固定闭塞分区优化充分，能得到在不同信号机数量条件下最优的布置方案，最大程度地根据实际需要提高列车的通行效率及控制投资成本。

【技术实现步骤摘要】
一种优化铁路固定闭塞分区的方法
本专利技术涉及交通运输
，特别是一种优化铁路固定闭塞分区的方法。
技术介绍
目前，我国高速铁路要求在保证闭塞制式下，不同列车通过相隔数个闭塞分区时，能够实现线路上列车的安全追踪运行。在高铁线路上采用固定闭塞制式时，通过采用信号机来进行分区。线路上的闭塞分区数目少，信号机的使用数量就少，投资成本就较低，但这将使列车追踪间隔时间延长，列车的通行效率降低；反之，线路上的闭塞分区数目越多，列车追踪间隔时间越短，越有利于列车通行效率的提高，但同时信号机的使用数量也越多，投资成本也较高。在保证行车安全的前提下，既要减小信号机的投资成本，又要提高铁路列车的运输能力，这是两个不同的目标，其中某一目标性能的提高，必然会损害另一个目标的性能，这是一对矛盾体，属于典型的多目标优化问题。多目标优化的结果是相互独立、相互排斥的一组最优解集，应用Pareto原理来解决此问题，能体现出其本质。现有技术中，通常采用人工智能的方法对高速铁路固定闭塞分区进行划分并以此来实施信号机布置，但由于算法单一、优化深度不够，获取的信号机布置方案未得到最大程度的优化，未能实现在最大程度地降低信号机投资成本的同时充分提高高铁列车的通行效率。
技术实现思路
针对
技术介绍
的问题，本专利技术提供一种优化铁路固定闭塞分区的方法，以解决现有技术中，铁路固定闭塞分区优化不充分，不能有效降低信号机投资成本的同时充分提高列车通行效率的问题。为实现本专利技术的目的，本专利技术提供了一种优化铁路固定闭塞分区的方法，包括分区方案优化系统，其创新点在于：所述布置方案生成系统由多个子模块和全局外部档案模块组成；所述单个子模块由局部外部档案模块、规模调整模块、2个竞争小种群模块和2个协作小种群模块组成；所述单个竞争小种群模块分别与规模调整模块和局部外部档案模块连接，单个协作小种群模块与局部外部档案模块连接，2个协作小种群模块相互连接；局部外部档案模块与全局外部档案模块连接；所述方法包括：(一)分区方案优化系统按方法一确定子模块的个数；(二)分区方案优化系统内的每个子模块均生成一个最优前沿解，每个子模块将生成的最优前沿解送入全局外部档案模块；单个子模块按方法二生成最优前沿解；(三)当全局外部档案模块收到所有子模块发送的最优前沿解后，全局外部档案模块内的所有最优前沿解形成离散形式的Pareto前沿解；(四)操作人员根据实际需要从分区方案优化系统所生成的Pareto前沿解中选择一个最优前沿解作为布置方案在固定闭塞区间内进行信号机布置；所述方法一包括：将高速铁路上A站与B站之间的区域记为一个固定闭塞区间，所述固定闭塞区间内设置有多个信号机，将所述固定闭塞区间内每相邻两个信号机之间的区域记为一个闭塞分区；将A站与B站之间的信号机架数记为Ns，将A站的出站信号机的位置记为x0，将B站进站信号机的位置记为按公式一确定Ns的取值范围；设信号机架数Ns在公式一所述范围内的取值个数为n个，则设置n个子模块，所述n个子模块与n个信号机架数Ns的取值一一对应；所述公式一为：其中，lsection为A站与B站之间的距离，lcircuit为轨道电路的极限长度；lmin为工程设计人员根据现场实际情况确定的闭塞分区最小长度；Ns取整数，为向上取整数，为向下取整数；所述方法二包括：1)在2个竞争小种群模块内分别生成一个竞争小种群；单个竞争小种群模块在搜索空间内随机生成多个单体，当单个竞争小种群模块内的单体数达到设定值T时，竞争小种群模块停止生成新的单体，此时竞争小种群模块内的全部单体形成一个竞争小种群；将竞争小种群所辖单体数记为竞争小种群的规模，将2个竞争小种群的规模分别记为δ1、δ2，则2个竞争小种群初始的规模δ1＝δ2＝T；竞争小种群中的单体按如下方式进行编码：其中xi表示所述固定闭塞区间内任意一个信号机的具体位置，表示所述固定闭塞区间内第NS个信号机的位置；2)2个竞争小种群模块分别控制2个竞争小种群对所辖的单体进行优化处理获取可行解，其中一个竞争小种群模块采用遗传算法进行优化处理，另一个竞争小种群模块采用差分进化进行优化处理，2个竞争小种群模块的优化处理并行进行；竞争小种群模块每进化一代就将竞争小种群中生成的可行解送入局部外部档案模块，竞争小种群模块每进化y代就将竞争小种群中生成的可行解送入规模调整模块，其中y为设定值；2个竞争小种群模块每次同步向规模调整模块发送可行解；在保证2个竞争小种群模块的总规模为2T不变的条件下，规模调整模块每次收到2个竞争小种群模块发送的可行解，就分别控制2个竞争小种群模块对所辖的竞争小种群按如下方式调整规模：将一个竞争小种群模块所辖的竞争小种群记为第一竞争小种群，将另一个竞争小种群模块(4)所辖的竞争小种群记为第二竞争小种群；a)根据公式七、公式八确定2个竞争小种群当次应调整的规模大小；所述公式七为：δ1＝τ1×2T其中，τ1为第一竞争小种群当次的贡献率，τ1按公式九确定；所述公式八为：δ2＝τ2×2T其中，τ2为第二竞争小种群当次的贡献率，τ2按公式十确定；所述公式九为：其中，p1为当次从第一竞争小种群中发送到规模调整模块的可行解个数，p2为当次从第二竞争小种中发送到规模调整模块的可行解个数；当τ1<0.2时，τ1取值0.2；当τ1>0.8时，τ1取值0.8；所述公式十为：其中，当τ2<0.2时，τ2取值0.2；当τ2>0.8时，τ2取值0.8；b)比较单个竞争小种群当次应调整的规模与当前同一个竞争小种群的规模大小：如果竞争小种群当次应调整的规模大于当前同一个竞争小种群的规模，竞争小种群的规模需要增大，则采用随机的方式生成新的单体，直到竞争小种群的规模达到当次应调整的规模；如果竞争小种群当次应调整的规模小于当前同一个竞争小种群的规模，竞争小种群的规模需要减小，则将竞争小种群中的单体从适应度值小的向适应度值大的逐一删除，直到竞争小种群的规模达到当次应调整的规模；如果竞争小种群当次应调整的规模等于当前同一个竞争小种群的规模，则竞争小种群的规模不需要调整；3)判断如下两个条件是否满足，当满足如下两个条件中任意一个条件或两个条件同时满足时，进入步骤4)，否则返回步骤2)；条件一：经过3y代进化后，一个竞争小种群的规模是另一个竞争小种群的规模的4倍；条件二：2个竞争小种群的进化代数均已达到设定值；4)局部外部档案模块对收到的可行解采用免疫克隆法进行优化处理，将得到的全部优化抗体按亲和度值从大到小排序，并选取前S个优化抗体作为优化解集，局部外部档案模块将所述优化解集分别发送至2个协作小种群模块，单个协作小种群模块将收到的优化解集作为初始的协作小种群；所述优化解集所包含优化抗体的个数S为设定值；5)其中一个协作小种群模块控制所辖协作小种群内的单体采用遗传算法进行优化处理获取可行解，另一个协作小种群模块控制所辖协作小种群内的单体采用差分进化进行优化处理获取可行解，2个协作小种群模块的优化处理并行进行；2个协作小种群模块每进化一代就将协作小种群中生成的可行解送入局部外部档案模块；每进化一代后，2个协作小种群模块分别对各自所辖协作小种群内的单体按适应度值从大到小排序，2个协作小种群模块均用各自适应度值排在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种优化铁路固定闭塞分区的方法，包括分区方案优化系统，其特征在于：所述分区方案优化系统由多个子模块和全局外部档案模块(1)组成；所述单个子模块由局部外部档案模块(2)、规模调整模块(3)、2个竞争小种群模块(4)和2个协作小种群模块(5)组成；所述单个竞争小种群模块(4)分别与规模调整模块(3)和局部外部档案模块(2)连接，单个协作小种群模块(5)与局部外部档案模块(2)连接，2个协作小种群模块(5)相互连接；局部外部档案模块(2)与全局外部档案模块(1)连接；所述方法包括：(一)分区方案优化系统按方法一确定子模块的个数；(二)分区方案优化系统内的每个子模块均生成一个最优前沿解，每个子模块将生成的最优前沿解送入全局外部档案模块(1)；单个子模块按方法二生成最优前沿解；(三)当全局外部档案模块(1)收到所有子模块发送的最优前沿解后，全局外部档案模块(1)内的所有最优前沿解形成离散形式的Pareto前沿解；(四)操作人员根据实际需要从分区方案优化系统所生成的Pareto前沿解中选择一个最优前沿解作为布置方案在固定闭塞区间内进行信号机布置；所述方法一包括：将高速铁路上A站与B站之间的区域记为一个固定闭塞区间，所述固定闭塞区间内设置有多个信号机，将所述固定闭塞区间内每相邻两个信号机之间的区域记为一个闭塞分区；将A站与B站之间的信号机架数记为Ns，将A站的出站信号机的位置记为x0，将B站进站信号机的位置记为...

【技术特征摘要】
1.一种优化铁路固定闭塞分区的方法，包括分区方案优化系统，其特征在于：所述分区方案优化系统由多个子模块和全局外部档案模块(1)组成；所述单个子模块由局部外部档案模块(2)、规模调整模块(3)、2个竞争小种群模块(4)和2个协作小种群模块(5)组成；所述单个竞争小种群模块(4)分别与规模调整模块(3)和局部外部档案模块(2)连接，单个协作小种群模块(5)与局部外部档案模块(2)连接，2个协作小种群模块(5)相互连接；局部外部档案模块(2)与全局外部档案模块(1)连接；所述方法包括：(一)分区方案优化系统按方法一确定子模块的个数；(二)分区方案优化系统内的每个子模块均生成一个最优前沿解，每个子模块将生成的最优前沿解送入全局外部档案模块(1)；单个子模块按方法二生成最优前沿解；(三)当全局外部档案模块(1)收到所有子模块发送的最优前沿解后，全局外部档案模块(1)内的所有最优前沿解形成离散形式的Pareto前沿解；(四)操作人员根据实际需要从分区方案优化系统所生成的Pareto前沿解中选择一个最优前沿解作为布置方案在固定闭塞区间内进行信号机布置；所述方法一包括：将高速铁路上A站与B站之间的区域记为一个固定闭塞区间，所述固定闭塞区间内设置有多个信号机，将所述固定闭塞区间内每相邻两个信号机之间的区域记为一个闭塞分区；将A站与B站之间的信号机架数记为Ns，将A站的出站信号机的位置记为x0，将B站进站信号机的位置记为按公式一确定Ns的取值范围；设信号机架数Ns在公式一所述范围内的取值个数为n个，则设置n个子模块，所述n个子模块与n个信号机架数Ns的取值一一对应；所述公式一为：其中，lsection为A站与B站之间的距离，lcircuit为轨道电路的极限长度；lmin为工程设计人员根据现场实际情况确定的闭塞分区最小长度；Ns取整数，为向上取整数，为向下取整数；所述方法二包括：1)在2个竞争小种群模块(4)内分别生成一个竞争小种群；单个竞争小种群模块(4)在搜索空间内随机生成多个单体，当单个竞争小种群模块(4)内的单体数达到设定值T时，竞争小种群模块(4)停止生成新的单体，此时竞争小种群模块(4)内的全部单体形成一个竞争小种群；将竞争小种群所辖单体数记为竞争小种群的规模，将2个竞争小种群的规模分别记为δ1、δ2，则2个竞争小种群初始的规模δ1＝δ2＝T；竞争小种群中的单体按如下方式进行编码：其中xi表示所述固定闭塞区间内任意一个信号机的具体位置，表示所述固定闭塞区间内第NS个信号机的位置；2)2个竞争小种群模块(4)分别控制2个竞争小种群对所辖的单体进行优化处理获取可行解，其中一个竞争小种群模块(4)采用遗传算法进行优化处理，另一个竞争小种群模块(4)采用差分进化进行优化处理，2个竞争小种群模块(4)的优化处理并行进行；竞争小种群模块(4)每进化一代就将竞争小种群中生成的可行解送入局部外部档案模块(2)，竞争小种群模块(4)每进化y代就将竞争小种群中生成的可行解送入规模调整模块(3)，其中y为设定值；2个竞争小种群模块(4)每次同步向规模调整模块(3)发送可行解；在保证2个竞争小种群模块(4)的总规模为2T不变的条件下，规模调整模块(3)每次收到2个竞争小种群模块(4)发送的可行解，就分别控制2个竞争小种群模块(4)对所辖的竞争小种群按如下方式调整规模：将一个竞争小种群模块(4)所辖的竞争小种群记为第一竞争小种群，将另一个竞争小种群模块(4)所辖的竞争小种群记为第二竞争小种群；a)根据公式七、公式八确定2个竞争小种群当次应调整的规模大小；所述公式七为：δ1＝τ1×2T其中，τ1为第一竞争小种群当次的贡献率，τ1按公式九确定...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐凯，李昊诚，户维文，袁浩轩，何周阳，
申请(专利权)人：重庆交通大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50