高速铁路概论论文十篇

高速铁路概论论文篇1

关键词：高速铁路；接触网；防雷；措施

从目前我国的高速铁路的开通情况来看，一部分的线路雷击事故还是较为频繁的，雷害导致的跳闸也是其中的一个重要因素。随着我国铁道运营里程的快速发展，重载以及高速铁路的迅猛发展，从而减少因接触网发生雷击故障而造成的事故发生，它具有重要的理论意义与工程应用价值。我们可以利用电气化的几何模型来分析回流线对于接触网雷击的屏蔽效果，并通过仿真软件分析雷击回流线的时候接触网上所感应的电压。并深入研究高速铁路 AT 供电的方式以及接触网避雷线的保护情况，从而推导出高架桥单线与复线铁路的避雷线设计高度。

一、国内外高速铁路接触网防雷的现状

随着我国高速铁路的快速发展，应考虑牵引高铁线路的结构等级与所经过的地区的雷电灾害频率，所经过的土壤所含电阻率与地形地貌等自然条件的情况，共同来设计牵引系统所进行的防雷设计。欧洲率先就拥有高速铁路的国家之一，它对雷击的接触网造成了牵引性的供电系统灾害有着丰富的实践经验，设计的标准是一年时间之内 100千米牵引网将会遭受雷击的次数来做为评定的标准，只是采用牵引变电的配带综合性自动重合闸与避雷器来限制雷电电压过高，避雷器不能够减少因雷电的侵入而减少损害接触网的次数，只能够对接触网的过电压起到有效的保护作用。无论是对于欧洲的气候条件还是经济等方面的因素考虑高铁的接触网进行有效的避雷也是十分重要的。

二、国内接触网防雷接地设计的概况

我国铁道接触网的防雷设计主要是依据《高速铁路设计规范》、《铁路电力牵引供电设计规范》与《铁路防雷、电磁兼容及接地工程技术暂行规定》来进行规定的。根据雷电日的数量来分为4个等级管理区域：年平均雷电日在20d及以下地区为少雷区，年平均雷电日在20d以上、40d及以下地区为多雷区，年平均雷电日在40d以上、60d及以下地区为高雷区，年平均雷电日在60d以上地区为强雷区。《高速铁路设计规范》中规定重污染或是重雷区以及高路基、隧道口等重要的地段接触网应该增设氧化锌避雷器。接触网中的防雷设备主要是指接触网上所安装的避雷器，为了减少对综合接地系统上其它电气设备的影响。

三、高速铁路接触网防雷的措施

（一）接触网安装形式

现有高速铁路一般是采用AT供电方式，AF线与PW线安装位置，此时的PW线安装位置在AF线下方。采用电气应为：几何模型与先导发展模型的应计算该安装形式下的接触网线路来直接减少落雷的闪络概率，将它调试为自然雷中的90%为负极性。雷击闪络的次数和线路的暴露宽度 D（ I）以及地闪密度是息息相关的。再乘以地闪密度即可以求出线路的年雷击闪络次数。PW线位置提高后还可对AF线与T线产生屏蔽，AF 线与T线直接落雷的次数将会大大的降低，但PW线落雷的雷电流幅值较高的时侯还是会造成AF线与 T线绝缘子的反击闪络，另外AF线与T线绝缘子仍存在雷电感应闪络的可能。

（二）合成绝缘子的采用

雷电所造成的接触网重合闸失败，将会导致供电的停止，其最根本的原因就是绝缘子受到了工频续流电弧烧蚀后的炸裂、破损，线路绝缘不能自行进行恢复，重合闸就会失败。如上所述，为了防止绝缘子的烧蚀损坏，一定要防止线路闪络与工频电弧建立。目前，我国输配电线路中所采用的绝缘子有瓷绝缘子、玻璃绝缘子与合成硅橡胶绝缘子，线路所具备的重合闸条件，而非瓷绝缘子烧蚀后的伞群已是完全脱落的。合成绝缘子在工频电化烧蚀之后，硅橡胶材料的成分将会发生变化，材料中遇热的易分解成分完全挥发，合成的绝缘子对提高线路 重合闸成功概率有一定的优势，并不能够完全解决线路的防雷问题，建议作为其它主要防护手段的辅助手段规避。

（三）接触网防雷接地

《建筑物防雷设计规范》中规定：对于部级的会堂、大型展览与博览建筑物、部级档案馆的重要给水水泵是特别重要的建筑物，应该划为第二类的防雷建筑物。对第二类的防雷建筑物的外部防雷装置应接地设置，相应同时设定方闪电感应、内部防雷、电气与电子系统等接地共用装置建设，雷击时都会成为雷电流的引下线路。当采用综合性的接地系统时，综合性接地系统的接地电阻不能够大于1欧姆，在综合性接地施工的过程中要及时施工完成，还应实测接地的电阻，如果达不到建网的要求，应该采取可靠有效的降阻措施。

四、结论

鉴于高铁的雷电防护问题它从原理上是无论采用何种措施，都只能够减少雷电所引起的故障概率或是跳闸概率，AF线悬挂的采用合成绝缘子，应认真做好接触网的防雷接地措施。我国目前的规范都只有相关的措施要求，但是没有接触网系统的耐雷水平与跳闸率或是故障率等具体的规避标准，防雷设计的深度不容易把握。总而言之，建议完善我国高铁的接触网系统的耐雷水平、跳闸率或是故障率等具体指标，应积极设定科学合理的规避方针，铁路综合性接地系统便是极好的雷电引下接地装置，应该充分利用。

参考文献

[1] 冯金柱.世界电气化铁路概况[J].世界铁路，2003，（3） ：14-15.

[2] 于增.接触网防雷技术研究[J].铁道工程学报，2001，1：89-94.

[3] 梁曦东，陈昌渔，周远翔.高电压工程[M].清华大学出版社，2005.

[4] 刘靖.牵引网雷击跳闸研究[D]：[硕士学位论文].北京：北京交通大学， 2009.

[5] 范海江，罗健.铁路客运专线接触网防雷研究[J].铁道工学，2008，8（119）：1006-2106.

高速铁路概论论文篇2

1 铁路发展-“夕阳产业”到“东山再起”

1825年，世界上第一条铁路――英国斯托克顿到达林顿间43.5公里长的铁路正式通车，世界交通运输史翻开了新的一页。铁路的出现，以其速度快、成本低、全天候等优势，迅速扩张，在短短几年时间内就支配了工业国家的运输。当时率先进入工业化的国家无不发起了铁路建设的高潮，铁路得到了爆炸式的发展。

公路运输的机动灵活与门到门，航空运输的高速便捷等优势，使得公路和航空运输快速发展，铁路几乎垄断陆上客货运输的时代结束，铁路的地位和作用逐步弱化。在其他运输方式的强烈竞争下，铁路运量大幅度下降，经营出现大面积亏损，开始滑入低谷，有些国家甚至拆除了部分运量不大的铁路。铁路一度被视为“夕阳产业”。

世界能源资源紧缺和环境恶化的现实，能源资源紧缺的矛盾日益突出，已经面临资源枯竭或严重短缺的局面，并且生态环境持续恶化。面对这种全球能源资源危机、环境恶化的严峻形势和巨大挑战，世界各国普遍认识到，在加快经济发展的同时，必须高度重视能源资源节约和生态环境保护，实现世界经济和人类社会的可持续发展。在全球能源紧张，环境恶化的大背景下，铁路以其独特的技术经济特征，再次进入人们的视野。在高新技术的推动下，电气化铁路技术与货运重载技术快速发展，铁路自身所具有的节能、环保、快捷、安全的比较优势更加突出。由于铁路具有降耗和减排的显著优势，许多国家纷纷把发展铁路作为交通产业政策调整的重点。“古老”的铁路又重新焕发了青春。

特别是高速铁路的诞生和成功，让世界重新审视铁路的价值，开创了世界铁路的新纪元。建设快捷、绿色、节能、安全、方便的高速铁路已经成为世界性的浪潮。与此同时，高速铁路的诞生和发展，极大的改变了人们的时空观念，提高了铁路在客运市场中的竞争力。同时，融合了交流传动技术、复合制动技术、高速转向架技术、高强轻型材料与结构技术、减阻降噪技术等多种高精尖技术的高速铁路为世界铁路走向复兴提供了强大的技术平台。

2 绿色铁路意义

加快绿色铁路发展，对节约我国宝贵的能源资源具有重要的战略意义。我国经济在保持快速增长的同时，生态环境恶化的问题日益突出。生态破坏和环境污染，不仅造成巨大的经济损失，也给人民生活和健康带来严重威胁。铁路具有污染小、环保好的优势，优先发展铁路这一清洁环保型交通工具，对遏制日益恶化的生态环境具有重要的战略意义。

我国幅员辽阔，资源丰富。但由于资源主要分布在西北、西南地区，主要产业和经济则分布在东部地区，由此形成了由能源与原材料构成的自西向东、自南向北的大宗货流。这些关系国计民生的重点物资运输需要大能力、低成本的运输方式承担。但由于能力不足，铁路长期以来始终是国民经济发展瓶颈。大量大宗物资由公路承担，不仅能耗高、成本高、效益低，而且出现了耗费大量高级别能源运输低级别能源的不合理现象。目前我国正处于工业化的加速发展期，基础工业还将会有一个较大发展，对大宗物资的将保持较大的增长需求，铁路货物运量将持续增长。

在我国能耗和环保矛盾日益突出的情况下，面对日益明显的瓶颈制约，作为最经济、最环保的交通运输方式，铁路越发受到国家和社会的重视。加快铁路建设对于加快转变经济发展方式，提高资源利用效率、保护生态环境，加快建设资源节约型、环境友好型社会，促进经济社会实现可持续发展，具有十分重要的现实意义。可持续发展，绿色铁路重任在肩。

3 绿色铁路的研究

绿色铁路，要求达到铁路与自然的和谐、促进社会经济的可持续发展。促进自然的可持续利用。绿色铁路是在原本的铁路环境保护方面上的提升与进步。它不仅仅包括了传统的铁路环保的研究，还包括了一些新兴的概念，比如国土资源的利用、地质灾害的防治，以及运营中的安全性，舒适性，美观性等方面的研究。总之，提出绿色铁路有助于铁路运输的可持续发展，促进社会进步。

绿色铁路研究，在此主要阐述指标体系与方法体系的研究。对于方法体系的研究，主要可以对不同地区的铁路构建评价概念模型，比如西部山区、自然保护区与风景名胜区，东部平原地区等概念模型研究。除此还可以建立评价实例的研究，比如以京沪高铁为例，对其以绿色铁路的评价对出综合判别。

指标体系的研究，在翻阅了相关的资料与文献后，得出了包括调查研究法、目标分解法、多元统计法的比较与研究。绿色铁路指标的选定原则研究，包括系统性原则、相关性原则、可操作性原则、科学性原则和动态性与稳定性相结合原则。对于绿色铁路指标筛选方法研究，包括理论分析法、频度统计法、主成份分析法、专家咨询法等方法的比较和研究。

总之，绿色铁路的研究始终是建议在构建和谐铁路，达到人与自然相互和谐，可持续发展的基础之上的研究。

【参考文献】

[1]熊风，杨立中，罗洁，等.“绿色铁路”基础理论研究及其评价指标体系的建立[J].生态经济，2007（6）.

高速铁路概论论文篇3

关键词：铁路，网络，路由器，故障诊断

 

0.引言

随着铁路的发展，网络在铁路中的应用越来越广，比如TDCS、CTC、办公网、微机监测等设备。网络故障诊断是管好、用好这些设备，使网络发挥最大作用的重要技术工作之一。本文首先简单介绍网络在铁路设备中的应用，简述网络及路由器的基本概念,简术网络故障诊断及处理，结合讨论路由器2T模决故障诊断。

1.网络在铁路设备中的应用

铁路运输生产过程是在全国纵横交错的铁路网上进行的，铁路部门的庞大的作业网，必须贯彻高度集中、统一指挥的原则。随着铁路设备的发展，计算机网络的大量使用，从而提高铁路干线的运输能力和效率，全面提高行车安全程度。

2.网络与路由器概述

计算机网络是由计算机集合加通信设施组成的系统，即利用各种通信手段，把地理上分散的计算机连在一起，达到相互通信而且共享软件、硬件和数据等资源的系统。

路由器是一种网络设备，是用于网络连接、执行路由选择任务的专用计算机。路由器能够将使用不同技术的两个网络互连起来，能够在多种类型的网络之间（局域网或广域网）建立网络连接。它内部使用高档微处理器，用高速的内部总线连接适合各种网络协议的接口卡（铁路设备中一般使用2T模块）。

CISCO路由器是目前铁路设备中，网络建设使用最多的一种路由器，铁路设备目前常用的有1760、1721、2801等几个型号，本文以1760型号为例讨论。

CISCO用户界面中有两级访问模式：一般用户模式和特权模式。第一种模式只能查看路由器状态及各端口连接的情况，不能对路由器内部配置进行更改；第二种模式，访问允许查看路由器配置、打开和关闭路由器端口、清除配置、写入配置等功能。

3.网络故障诊断

3.1网络处理工具

我们在平时网络诊断中主要使用路由诊断命令和网络管理工具。CISCO提供的路由诊断命令可以方便快速的处理故障.所以利用TCP/IP协议中的trace、ping命令和Cisco的show命令是获取故障诊断有用信息的最有力的工具。论文参考网。我们最常用方法是使用ping命令，用ping命令Ping目标地址，如果成功的话，即可确定到那个目标IP之间，网络通讯正常。这用PING命令的时候配合打环可以更方便查找网络故障。如果在网络通讯正常后想了解它的运行情况，可以使用show interface命令查看路由器接口的通讯情况，这里主要看，路由器端口是否正常连接，看有无错误包，输入输出数据情况等。铁路设备连网方式上也有两种,一种用ADSL方式，另一种为OPPPE方式。ADSL方式比较常见，比如TDCS设备、微机监测设备、办公网设备等都使用这种方式；OPPPE方式用的比较少，只有CTC设备使用。如果为ADSL协议则可以使用PING命令；如果为OPPPE协议则不能用PING命令,只能在路由中用show int命令看网络运行情况

3.2网络故障处理步骤

由于铁路设备通讯的重要性，对铁路网络故障诊断必须达到以下两个要求：能快速准确的确定故障点，并能快速恢复网络的正常运行。所以我们一般排除故障时采用以下步骤可以快速判断故障：第一步，当判断故障时，首先要弄清楚故障现象，然后根据路由器工具确定造成这种故障现象的原因。例如，本站与邻站或网管通信中断，可能的故障原因是2T模块故障、路由器死机、协议转换器故障等。第二步，在网络中打环，然后用PING命令测试，直到找到故障点。第三步，找到故障点后，直接对故障设备进行更换，为了能快速处理故障，替换法是就快捷的方式。第四步，更换完后，使用PING命令或SHOW INT命令检查网络通信情况。第五步，处理完故障后，在模拟环境中对故障设备进行测试，检查设备是硬件故障还是软件故障。

4.路由器2T模块故障排除

铁路设备网络使用的路由器一般使用2T模块通讯，排除2T模块故障，一般使用showinterface serial 命令，根据它的输出内容，判断模块端口故障。该内容包括了端口状态及与网络协议状态。端口状态和与网络协议状态的组合有三种情况，①端口运行、网络协议状态正常，这是正常工作情况。说明数据通信正常。②端口运行、网络协议关闭，这说明路由器与转议转换器连接，但与远程网络通信中断，造成这种情况有以下几个原因：铁通线路故障、本地或远端协议转换器故障、远端路由器端口故障、本地线路故障等。论文参考网。③端口通信、网络协议都关闭，可能是本地协转故障、本地线路故障造成。

有时候端口运行、网络协议运行都正常，线路通信也正，但是不排除有丢包情况出现，所以处理完故障后，需要用ping命令对通信进行检查，确定没有丢包现象，排除潜在的故障。论文参考网。

5.结语

网络发生故障是不可避免的。网络建成运行后，网络故障诊断是网络管理的重要技术工作。搞好网络的运行管理和故障诊断工作，提高故障诊断水平是重中之重。

参考文献

[1]网络化的调度监督、调度集中及DMIS.郑州铁路局,2008,2:1.

高速铁路概论论文篇4

关键词：高速铁路　路基　沉降　沉降观测　预测模型

中图分类号：U215

文献标识码：A

文章编号：1007-3973（2012）005-037-02

1 前言

铁路路基暴露在室外，加之我国地域广阔，地形、地质、水文、气候等情况复杂：路基边坡和坡脚受坡面雨水冲刷、日晒雨淋将引起土的干湿循环、气温变化将引起土的冻融变化、河水对边坡或坡脚处地基不断的冲刷和淘刷等，使路基常年处于升降动态循环之中，路基附加应力受其很大影响。路基填料级配不良、排水失效、过渡段碎石级配失效或不养生、路基横向碾压、填料含水率超标等将引起路基沉降。铁路两旁新修建的建筑物尤其是特大型建筑也会对路基产生影响，所以铁路路基沉降在一定意义上讲不可避免。但过大的变形沉降将直接影响旅客舒适度以及行车安全，所以必须对高速铁路路基沉降加以防治。本文着重介绍高速铁路路基沉降观测及预测技术。

2 高速铁路路基沉降测量控制要求

只有做好高速铁路路基沉降测量工作，才能保证沉降控制工作的顺利完成，为接下来的工作提供数据资料。所以工程技术人员要采用科学正确的方法，高效的完成测设工作，要保证测量精度要求，利用配套计算机对所有观测值进行严密平差，保证整个控制精度完全能够符合国家工程测量技术规范和工程设计要求。

2.1 设备要求

高速铁路沉降观测要求高精度，为了精确测量路基的沉降情况，一般规定测量的误差应小于变形值的1/10—1/20。采用一般仪器，会受到周围环境的影响而导致误差过大，所以对观测仪器的精度要求极高。观测时应优选受环境影响小的仪器，比如精密水准仪。

2.2 观测人员要求

高速铁路沉降观测要求高精度，工程技术人员应该有较高的职业技术水平和职业道德。观测人员应该专业、准时、高效的完成测量任务，对观测数据认真负责，坚决杜绝补测或修改数据等恶劣行为。

2.3 实际观测的具体要求

观测前，要对观测地点的地形、地貌、地质、水文以及气候等情况加以调查，联系实际情况选择最适宜的观测方法，既要保证观测的高效，又要保持正精度的要求。

2.4 观测点的选取

高速铁路沉降观测精度高，所以对观测点的选取要求也很高，在保证方便观测的前提下，选择合适的观测点，最好是视野开阔，地势平坦的稳定位置。

2.5 观测周期及观测时间

施工阶段，应随施工进度及时进行。观测次数与时间间隔应视地基与加荷情况而定。在观测过程中，如有路基附近荷载突然增减、长时间连续降雨等情况，均应及时增加观测次数。若路基发生大量沉降、不均匀沉降或严重裂纹时，应该立即进行逐日甚至一天数次的连续观测。

3 路基沉降预测模型的应用

对高速铁路路基沉降进行预测传统的方法有三种：(1)采用分层总和法计算最终沉降量，利用简化固结公式计算固结度，然后推算沉降的发展规律与趋势。(2)根据固结理论，结合室内试验获得土的各种本构模型，利用有限元方法预测最终沉降量以及其发展规律。(3)基于前期沉降量实测资料来建立沉降量与时间关系数学模型的预测方法。

3.1 曲线拟合法

曲线拟合，就是通过实验获得有限对测试数据（xi, yi）,利用这些数据来求取近似函数y=f(x)。式中x为输出量，y为被测物理量。即通过分析实测资料与时间的关系，建立适当的沉降与时间的函数关系，进而推测沉降的发展规律。曲线拟合法是将沉降近似看做按照某种规律变化的过程，对实际测量的沉降数据进行拟合，建立某种相适应的曲线模型，采取适宜的优化方法，反推出计算公式所需的参数，在运用于后期的沉降预测。此方法参数较少并且易于确定，所以应用广泛。工程中常用的曲线拟合法包括：双曲线法、星野法、指数曲线法、三点法、沉降速率法、Asaoka法、S形成长曲线模型。

3.2 灰色系统理论

灰色系统理论是20世纪80年代，由中国华中理工大学邓聚龙教授首先提出并创立的一门新兴学科，它是基于数学理论的系统工程学科。灰色系统理论，是一种研究少数据、贫信息不确定性问题的新方法。灰色系统理论以“部分信息已知，部分信息未知”的“小样本”、“贫信息”不确定性系统为研究对象，主要通过对“部分”已知信息的生成、开发，提取有价值的信息，实现对系统运行行为、演化规律的正确描述和有效监控。

3.3 人工神经网络

人工神经网络是一种应用类似于大脑神经突触联接的结构进行信息处理的数学模型。在工程与学术界也常直接简称为神经网络或类神经网络。神经网络是一种运算模型，由大量的节点和之间相互联接构成。每个节点代表一种特定的输出函数，称为激励函数。每两个节点间的连接都代表一个对于通过该连接信号的加权值，称之为权重，这相当于人工神经网络的记忆。网络的输出则依网络的连接方式，权重值和激励函数的不同而不同。而网络自身通常都是对自然界某种算法或者函数的逼近，也可能是对一种逻辑策略的表达。利用人工神经网络理论建立预测路基沉降的BP模型和Elman模型，两种模型在预测路基沉降时，不需要建立任何土工模型，只要采集训练网络的样本就可以比较精确的预测路基沉降。

3.4 遗传算法

遗传算法是由美国的J.Holland教授1975年首先提出，是一类借鉴生物界的进化规律（适者生存，优胜劣汰遗传机制）演化而来的随机化搜索方法。其主要特点是直接对结构对象进行操作，不存在求导和函数连续性的限定；具有内在的隐并行性和更好的全局寻优能力；采用概率化的寻优方法，能自动获取和指导优化的搜索空间，自适应地调整搜索方向，不需要确定的规则。

路基沉降预测模型的建立对于高速铁路沉降预测与控制至关重要。适宜的预测模型可以很好地预测路基沉降的发展趋势，对于工程施工以及线路运营阶段的管理都有指导作用。通过路基沉降预测模型与实测数据，推算最终沉降量，若预测沉降超限，应及时采取相应的工程措施。

4 一种新的沉降测量方法：计算机视觉测量技术

计算机视觉测量技术是近年来测量领域中迅速发展起来的崭新技术，它是以现代光学为基础，融合计算机技术、激光技术、图像处理与分析技术等现代科学技术为一体，组成光电一体化的综合测量系统。视觉测量技术的检测仪器设备能够实现智能化、数字化、小型化、网络化和多功能化，具有精度高、非接触、在线检测、实时分析与控制、连续工作等特点。计算机视觉也称为机器视觉，是指利用计算机对采集的图像或者视频进行处理，从而代替人眼的视觉功能，实现对客观世界的三维场景的感知、识别和理解的技术。计算机视觉使用计算机及相关设备对生物视觉进行模拟。其主要任务是通过对采集的图像或视频进行处理，以获得相应场景的三维信息。计算机视觉使用的理论方法主要基于几何、概率、运动学计算和三维重构等视觉计算机理论，其基础包括摄影几何学、刚体运动学、概率论与随机过程、人工智能等理论。运用计算机视觉测量技术，可以实现高速铁路沉降的远程自动化观测，方便、快捷、实时性强，即可以保证测量的精度，又减轻了工程技术人员的负担，是一项有待发展的新兴测量技术。

5 结论

综上所述，高速铁路路基沉降对于工程建设、旅客舒适度、运营安全有着致命影响，所以路基沉降观测是必须采取的。采用正确的观测方法，严格按照基本要求和规范观测，建立正确的陈建预测模型，保证路基沉降在标准的允许范围之内是高速铁路建设的关键。随着新兴技术的发展，沉降观测及防治措施必定越来越多，越来越精确，我国的高速铁路事业也必将更上一层楼。

参考文献：

[1]　仝校涛.试论高速铁路路基沉降控制方法[J].黑龙江科技信息,2011,(27).

[2]　李春光.高铁路基沉降分析及控制[J].建筑科技与管理,2011,(3).

[3]　易思蓉.铁道工程(第二版)[M].中国铁道出版社,2009.

高速铁路概论论文篇5

关键词:流程再造;维修流程; 高速铁路 ;基础设施

中图分类号： F530.32文献标识码： A

流程再造理论

上世纪末，美国著名学者Michael Hammer与Jame Champy 一起提出流程再造理论。流程再造理论的核心为将原本依职能划分的组织管理模式予以打破，运用业务流程的模式对企业管理进行再设计。换而言之，组织管理从原本的局部关注演绎为整体最优。按照流程再造理论，组织管理应该在流程的驱动下开展，如果流程管理运用得到，企业在市场上会具有更强的竞争力。比如，戴尔，IT企业的领头军之一，其在新的市场竞争环境下，推出了IT行业的新营销模式-直销。这种模式梳理了戴尔内部的资源，革新了内部运作流程，让流程演绎为管理的向导，进而在市场上取得了巨大的成功。

自从流程再造理论面世以后，出现了不同的模型，比如凯丁格建立的六阶段模型、佩帕德和罗兰建立的五阶段模型以及哈默构建的四阶段模型等等。此处重点介绍一下凯丁格的六阶段模型，其是下文再造高铁基础设施维修流程的基础。为了建立自己的流程再造模型，凯丁格和他的同事对三十三家咨询公司进行了调查研究，经过研究分析这三十三家咨询公司于企业中推行的流程再造实践，总结出流程再造必须要经历的6个阶段：创立设想，启动项目，诊断问题，设计流程，重建流程以及监测改进。可以说组织要想成功的完成流程再造、流程重新设计，必须要分步骤、按阶段的进行，流程再造不是一蹴而就的工作，不可能在短时间内完成。流程再造的成功实现离不开所有人的参与，组织要积极的鼓励、吸引所有的员工参与进来，获得内部的支持。而且流程再造是一个变革的过程，必然会遭遇不同程度的反对和抵制，作为组织的管理者一定要将主观、传统、人为等因素予以打破，可以说这是制约流程再造能否取得成功的关键和核心。

高铁基础设施现今维修管理流程和问题剖析

高铁基础设施维修管理的基本原则

高速铁路的运行具有如下特点：机车高速、高密度运行，在这样的运作环境下，基础设施就应该处于动态的维修监管下，故而对于高铁基础设施的维修管理而言，第一个必须要遵循的基本原则就是动态监测，以便将问题消灭在萌芽状态。其次，任何动态实时的监管都必将耗费大量的成本，而且问题随机发生、随机解决的模式不能将问题予以根本的解决和处理。为此，维修高速铁路的基础设施，第二个必须要坚持的基本原则为定期预防维修。预防维修不但可以把问题解决在萌芽状态，还能够将潜在的缺陷控制在可以处理的范围，保证设备的运作状态，真正实现使用效率的提升和改善。第三，高铁的运行是一个长期的过程，基础设施的维修管理涉及多方主体，为避免不同责任方互相推诿责任，增加维修成本，维修体系还应该朝着综合化的方向迈进。最后，安全为上。高铁因其高速、高频度的特点使得维修作业稍有不当就很容易发生安全事故。故而高铁基础设施的维修应该遵循的一个最为重要的原则就是安全至上。

高铁基础设施现今维修管理流程和问题诊断

上文从需求的角度分析了我国高铁基础设施维修管理应该如何，本部分分析我国当前高铁基础设施维修管理的现状。当前，高铁维修主要含括三个模块：供电、工务以及电务。不同维修业务模块由不同的主体单位负责。对于工务维修，其维修作业的主体为工务段，审批方为铁路局的工务处，一般的作业模式为编制计划，维修前开展调查，而后编制方案予以讨论，在会签的基础上，进行维修作业，维修后予以验收并开展保养，完成后进行总结。于电务维修，其主体是电务段，审批方维铁路局电务处。供电维修的业务维修主体为供电段，审批方为铁路局的机务处。无论是电务还是供电维修的作业模式，都和工务领域的差别不大。

如上所述，可以概括出中国高铁基础设施维修当前实行的是分业管制的模式，而且在每个维修领域，维修、保养和检查都是混合管理的。这样就必然造成如下问题：

首先，抬升成本，效率低下，多业务部门的交叉混合管理必然造成责任推诿，利益争夺。加大管理成本。

其次业务部门内部的“大而全”的维修保养模式已经不适应社会专业化分工的需求。同一工种在体系内广泛存在，也增加了用工成本。国外先进的发展经验告诉我们，专业化的作业，不但明晰了权责，而且提高了作业质量和作业水平，使得作业人员具有更为娴熟的作业技能。

最后，“大而全”、“小而全”的组织机构设定模式，也会带来资源上的浪费。高铁是诸多高新技术合成系统化的结果。高铁基础设施的维修不但需要高超的技术，也需要高精尖的设备。分业混合管理，造成了同一设备的多次重复购买，严重浪费了资源。总而言之，当前我国高铁设施的基础维修需要得到流程上的改善，应该从原本的以组织单位为主的划分方式变更为以业务流程进行管理的新核心模式。

再设计高铁维修流程

上文分析了中国高铁维修的现状，并且诊断了其问题所在。本部分提出如下建议，首先管理模式应该是按维修业务类型进行分离，也就是维修、保养、监督检查分离。在此的基础之上，各业务主体单位制定定期和突发性的维修技术标准、申请审批流程、验收标准。加强对维修业务执行环节的监督管理，保证维修获得真正的实效性。

总而言之，经济发展，交通先行，中国高铁的进步是经济发展的保证，经济的快速发展也要求高铁更为安全和高效的运行。高铁平稳安全的运行就要求基础设施必须处于良好的运作状态。基于流程再造的模式，本文作者相信中国高铁基础设施的维修应该采取综合化的流程设计体系，这样不但可以优化资源，而且有助于成本的降低。综合化的基础设施维修流程可以概括为：资产档案化管理，维修在定期的基础上，依类别不同，抽查维护，做好验收管控，设立紧急维修事务组，特别情况特别对待。保证基础设施无论是在正常运作条件下，还是紧急状况下，都处于适宜的运作状态。

[参考文献]

[1] 顾建华. 高速铁路基础设施综合维修体系构建研究. [J]. 科技进步与对策. 2010, 27(19)

[2] 陈勋. 高速铁路基础设施综合养护维修管理模式探索与实践. [J]. 铁道建筑. 2013 (6)

[3] 牛志军. 铁路机车维修流程再造方案研究.[D]. 2008

高速铁路概论论文篇6

关键词：预应力；混凝土；后期徐变；连续桥梁；无砟轨道

1 概述

应力混凝土连续梁桥设计具有很多优势。高速列车行驶起来平顺舒适，具有很少的伸缩空隙，容易护理，具有很强的抗震性能等。箱型的截面是预应力混凝土连续梁桥常用的截面形式。运用预应力混凝土连续箱梁在很大程度上增强了梁桥的跨越能力，预应力混凝土连续梁桥在一定的距离区间内占有领先的地位。预应力混凝土连续梁桥由于自身的优势，已经广泛的运用于城市桥梁、高速铁路、公路桥等。虽然预应力混凝土连续梁桥有很多施工方法，但是悬臂施工法运用的最多，它为预应力混凝土连续桥梁的发展提供了有效保障。当采用悬臂法施工预应力混凝土桥梁的时候，混凝土不同阶段的龄期会有5天至6个月的差别，徐变所引起的各施工阶段的挠度变化，应力损失及体系转化后的内力重分配等都是施工过程中需要重点关注的问题。

2 混凝土徐变的基本概念

混凝土的徐变与持续的应力有很大的关系，包括的类型为：（1）基本徐变，又叫做真徐变，当水分没有变化的情况才产生；（2）干燥徐变，这种徐变是与构件所含水分的变化有关的，跟随着水分的变化而变化。加载龄期与所含水分的多少对混凝土的徐变有决定作用。在水泥水化的影响下，构件中的应变时间越长而增加的幅度越大，这个过程不只发生在幼龄混凝土，构件的整个使用期都会发生。混凝土的徐变特性会是应力松弛，即在外界压力作用下，假如保持变形为常量，则结构应力将随着时间而渐渐变小。

在20世纪初期人们开始发现混凝土徐变现象，界内的相关人士也提出了一些研究理论成果，但这些理论的应用范围不同，没有一种能够完全解释相关现象。

3 预应力混凝土连续梁徐变效应分析

3.1 施工工程举例

以某一个变截面预应力混凝土连续梁桥运用的是采用混凝土、沥青混合料等整体基础取代散粒碎石道床的轨道结构的高速铁路做示例。我们选定了五座来分析，进行的跨度布置如下：（32+48+32）m，（40+56+40）m，（40+72+40）m，（48+80+48）m，（75+125+75）m。中跨125m连续梁采用C60混凝土，剩下的4座均采用C50混凝土。

3.2 预应力混凝土连续梁徐变的影响因素分析

通过使用相关的技术来建立上述5座桥梁的整体构架模型。从变化量混凝土弹性模量E、预应力张拉龄期τ两个方面来探究预应力混凝土连续梁徐变的影响因素。

3.2.1 混凝土弹性模量E对后期徐变值的影响

徐变系数计算表达式采用《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTJ 023-85）附录四中的模型运算，即铁路05规范中所推崇的运算模型，混凝土龄期7d，弹性模量设计值E=3.55×104MPa，混凝土弹性模量E变化时，其变化的区间是设计值的80%～120%，以5%为级差。其结果如表1所示。

根据表1分析可得：（1）无论是梁上拱或下挠，后期徐变值都会随着混凝土弹性模量E的变大而减小；（2）当连续梁的中跨比80m小的时候，最大后期徐变值与最小后期徐变值的差在3mm以内并且也满足相关规定；（3）当连续梁的中跨度为125m的时候，在保持设计的情形下，后期徐变值能达到-8.24mm，受弹性模量E的变化影响比较大，在0.8E时，后期徐变值达到-13.14mm，没有满足相关规定的限制要求。

3.2.2 预应力张拉龄期τ变化对后期徐变值的影响

运用上述模型中的徐变系数运算的公式，弹性模量设计值E=3.55×104MPa，如果龄期发生改变，则预应力张拉龄期活动的区间为4～10d，以1d为级差，那么与之相符合的标准节段工程时间为6～12d。通过计算分析可得预应力张拉龄期τ变化影响后期徐变值存在以下规律：（1）当预应力张拉龄期τ增大的时候，后期徐变值会减小。（2）当预应力张拉龄期τ由4d变化至10d的时候，这5座桥梁的后期徐变值得差异较小，最大最小差值均在2mm以内，并且5座桥梁的后期徐变值都符合《新建时速300～350km客运专线铁路设计暂行规定》。

4 对于高速铁路施工所提出的几点对策

减少高速铁路的徐变变形可以通过对施工过程进行严格的控制以及实时的进行图纸设计改进来进行。我们通过结合中国国家施工工程现状，提出了以下解决对策：

（1）由于大跨度桥梁后期徐变受弹性模量E的作用比较大，跨度桥梁的后期徐变值受弹性值的影响比较大，弹模值越大，对后期徐变值的影响越大。因此，预应力混凝土连续梁预应力张拉必须在混凝土的强度和弹性模量全部满足设计要求的值时进行。

（2）通过上述例子论述可以知道，张拉预应力时的混凝土龄期τ从4d至10d变化时（即标准节段工期从6d变化到12d），所相应的徐变量最高最低数值差距都是毫米以内，非常小，其中后期徐变量差异最大的时候才2mm左右。可以说，后期徐变量虽然在张拉预应力时的混凝土龄期τ从4d至10d的时候有减小的趋势，但总体来看，它的变化趋势不明显，施工的过程中应该根据实际情况进行调整，尽量不要小于4d。

（3）对于徐变原理来说，影响徐变的因素有很多且比较复杂，此外，徐变计算的理论不同，其计算的徐变值也有很大的差异，所以，我们在进行高速铁路预应力混凝土连续梁后期徐变分析的时候，要尽量选择具有代表性的桥梁并进行长期的观察、记录桥梁结构的变化，来提高观测的准确性以及可信度。

5 结束语

文章首先对混凝土徐变的概念进行界定，并且以具体的例子分析了预应力混凝土连续梁徐变效应，运用常用的混凝土徐变预测模型找出了影响混凝土连续梁后期徐变，并为施工提出了几点建议。文章通过以某高速铁路的变截面预应力混凝土连续梁桥作为例子，探究了预应力混凝土连续梁后期徐变对大跨度高速铁路梁桥的重要作用，总结出了相应的规律，希望能够给以后类似的工程建设提供借鉴。

参考文献

[1]徐升桥.高速铁路常用跨度桥梁技术[J].桥梁建设，2010（12）.

[2]刘建瑞，陈良江.无砟轨道预应力混凝土梁设计研究[J].铁道标准设计，2001，21（9）：10-12.

高速铁路概论论文篇7

铁路站场煤炭综合物流园运营流程优化研究以及系统建设、项目运营管理是铁路多元化经营战略中一项新颖的工作。通过对国内外煤炭储运系统现状的阐述及分析，应用运营管理理论和方法，综合铁路站场煤炭综合物流园功能及工艺系统布置方式和运营管理方案，同时应用瓶颈管理——约束理论，提出煤炭综合物流园系统功能、运营流程和运营管理方面存在的一些问题，利用理论和技术分析方法提出解决思路和优化方案，为下一步煤炭综合物流园系统的优化升级提供一定的支持和帮助，从而有利于促进铁路站场煤炭综合物流园的建设与推广，并利用管理理论达到指导铁路站场煤炭综合物流园系统运营流程设计及项目运营管理更加优化与科学。

二、国内外研究发展现状综述

从国内外相关文献检索结果来看，随着经济建设和社会的飞速发展，运输和物流业得到了迅速发展，特别是铁路站场配套的物流园区的建设正在迅猛崛起，都在进行大规模的现代化建设和技术改造。

1、国外研究发展现状

国外铁路枢纽及货运站的规划、布局、建设在不断完善。随着物流业的发展和运输方式的优化整合，欧美铁路系统采取了整合车站、集中作业；新建和扩建了一些大型货物站和物流园区，采用了先进的信息管理设备和装卸机械；规划建设专业化货场和物流园；组织大宗货物的直达运输。货运站整合与物流园建设在发达国家开始较早，是伴随着国家工业发展而产生的。随着工业经济的发展和科技进步，综合交通运输体系逐步形成，货运集中化与现代物流园成为铁路货运的必然趋势。国外铁路货运集中化开始于货运站整合，一直持续到20世纪80年代甚至更晚，90年代以后开始建立现代意义上的铁路货运服务中心。

2、国内研究发展现状

目前，我国关于战略装车基地和综合物流园的规划研究处于起步阶段，铁道部运输局2008年12月颁布了《关于全路建设战略装车点的指导性意见》，对铁路系统建设战略装车点的认识、规划建设、遵循原则、建设内容、组织实施等做了一系列地指导。从文献检索的研究内容中可以看出，研究和阐述铁路战略装车点的理论和文献相对较少，而研究和阐述煤炭综合物流园的理论和文献更是分毛羚角。李灵玉在2009年12月北京交通大学专业硕士学位论文《呼铁局古城湾战略装车基地建设项目管理研究》中，应用现代项目管理理论及铁路货物运输发展趋势，对战略装车基地建设现状、基本构想和发展趋势进行了分析和研究；靳雄焕在2009年6月北京交通大学专业硕士学位论文《铁路战略装车点布局规划研究》中，对铁路货运站布局及整合的基本情况、战略装车点的基本特征、规划现状及存在的问题做了较为深入的阐述，并对铁路运输组织创新和发展趋势进行了分析；董潇杰2009年发表在中国电力教育《储煤场及设备的选择与布置》一文，对运煤系统中的储煤场及其设备的方案，进行了分析比较，使设备的选择与布置方案设计得到了优化；李艳萍2009年10月发表的北京交通大学交通运输学院论文《浅谈铁路煤炭运输拓展现代物流》，概括介绍了铁路煤炭运输拓展现代物流的重要意义，详细的从技术，管理，改革等方面提出了建设意见。项目运营管理与规划布局等理论是铁路战略装车基地和综合物流园的规划研究的理论基础，因此，本文将以铁路站场综合物流园的运营流程优化研究为主。

三、 铁路站场综合物流园系统优化与流程再设计实施框架

1、运营系统

运营系统均有着自己的运动规律即：输入资源要素，经过转换输出产品或劳务，并且在转换过程中不停地进行信息反馈或顾客用户的参与。

2、铁路站场综合物流园系统优化与流程再设计的系统实施框架

在先进制造技术环境下，生产系统功能优化与生产流程再设计应以系统论为指导思想，具体实施框架如图2所示。

1）组建专门机构、确定指导方针和评价标准、制定工作计划等。

2）生产系统与生产流程建模。

3）通过对模型分析，发现其中存在的问题，依据目标确定优化与再造方案。

4）实施保障系统，如生产战略的指导、 组织支持及人力资源管理的保障等。

5）运用科学地方法评价再造取得的效果， 巩固成绩，发现不足，并向系统进行反馈，以更加有针对性地进行下一轮优化与再造。

四、瓶颈管理——约束理论。TOC概念、及五大核心步骤

1、TOC概念

约束理论（TOC）的基本理念是：限制系统实现企业目标的因素并不是系统的全部资源，而仅为系统 “瓶颈”的个别资源。约束理论就是帮助找出和改进瓶颈，使系统（企业）效能最大化的管理哲理，是事半功倍的管理哲理。

2、TOC五大核心步骤

1）分析系统，寻找瓶颈。即指出系统限制；

2）理清瓶颈，寻找突破。决定如何充分利用系统限制；

3）立足突破，提出措施。全力配合步骤二所做的决策：

确保非限制能够全力配合限制所要的——保护产出；

确保非限制不要做出超出限制所要的——控制成本。

4）深化动作，扩充瓶颈。即打破系统限制；

5）积极提升，团队前进。如果系统限制在步骤四被打破，回到步骤一。

3、生产物流系统中瓶颈的识别

瓶颈资源限制了整个企业出产产品的数量，是生产物流系统中物流量最小的地方。识别生产系统中的瓶颈是进行生产物流系统优化设计的重中之重。要判别一个资源是否为瓶颈，应从该资源的实际生产能力与它的生产负荷来考察。

4、生产物流系统优化设计

1、生产物流系统优化设计的原则

1）功最小原则

物流“距离”要短，搬运“量”要小。

2） 流动性原则

流动顺畅，消除无谓停滞，力求生产流程的连续性。并应尽量避免工序或作业间的逆向、交错流动或发生与其他物料混杂的情况。

3） 高活性指数原则

采用高活性指数的搬运系统，减少二次搬运和重复搬运量。

4） 综合性原则

进行生产物流系统设计，要站在全局的立场，考虑工厂的长远发展，全面分析和处理各种影响因素。适应性原则

在实施供应链管理和市场经济前提下，生产物流系统一定要具有柔性、适应性要强。

5） 经济性原则

生产物流系统设计既要满足生产的要求为生产服务，又要尽量节省投入。

五、铁路站场煤炭综合物流园优化设计原则、目的与系统选择

1、优化设计原则、目的

在分析和设计将资源转化为产品和服务的流程时，即在进行铁路站场煤炭综合物流园优化设计时，应当考虑如下问题：

流程设计的方法研究是为了得到最优的生产流程；

该生产流程设计是为了获得在产品差异、响应或低成本方面的竞争优势；

该生产流程可以减少那些不增加价值的环节；

该流程能如顾客所感知的那样使顾客价值最大化；

该流程能够帮助公司赢得更多的订单。

2、设备与技术的选择

对铁路站场煤炭综合物流园生产系统运营流程优化设计做决策时，还需要生产设备、工艺设施和技术方面的决策。选择性价比最好的设备是基于对煤炭综合物流园生产系统运营流程和生产技术的了解。设备的选择，比如运煤专用老K车、输煤设备、分级振动筛以及装煤设备等，均要考虑成本、质量、生产能力和柔性，同时还要考虑每一台设备与系统的匹配性。因此，运作管理人员需要认真分析对比每种方案的功能、生产能力、设备特性及维修互换要求，这些属性中的每一个都可能成为备选方案的决定性因素。

在铁路站场煤炭综合物流园生产系统运营流程优化设计方法研究中，正确的工艺系统和设备的选择，必然为企业带来竞争优势，在满足用户差异化需求、降低成本和提高质量方面，这种竞争优势可能会产生很高的柔性；而技术创新和设备改造也可能产生更加合理、顺畅和稳定的生产流程，这个流程需要更少的调整、维护和操作人员的培训，同时为企业赢得更多的订单。

现代技术的应用能够促使系统扩大生产的范围。因此，新设备或流程选择的一种重要特性是具有柔性的设备；柔性是指对时间、成本或顾客价值快速响应的能力。生产技术的选择重点考虑：

1生产设备的技术。如呼准铁路甲兰营站场煤炭综合物流园生产系统设备，要满足卸、装、输送、筛分的综合功能；

2流程控制。即使用信息技术来监测并控制实物流程。典型的流程控制方式：

传感器——收集数据；

模拟设备定期读取数据，或许一分或者一秒一次；

测量值转化为数字化信号后传送到电子计算机；

计算机程序读取文件并且分析数据；

输出。

3可视化系统。监控生产系统。

4自动化生产物流系统。通过程序设定和计算机控制，按工艺顺序运行系统并生产满足要求的产品。

3、设备布置类型与方法

在决定铁路站场煤炭综合物流园生产系统优化设计运作效率的决策中，设备布置是关键性的决策之一。这是因为设备布置不仅能够造就系统在生产能力、流程、柔性和成本方面的竞争优势，而且可以造就系统生产性能、客户的感觉以及外观形象等方面的竞争优势。有效的设备布置策略有助于企业的差别策略、低成本策略或快速响应策略的实施。

任何情况下，煤炭综合物流园生产系统设备布置设计都必须考虑并满足以下要求：

1原煤输送、生产设备；

2提高空间、设备和人员的利用率；

3提高信息、原煤或人员的流动；

4提供安全舒适的工作环境；

5生产能力的要求；

6环境与美学；

7信息流。对于组织，沟通是必要的，所以设备的布置必须方便信息的流动；

8在各个工作区间的运输成本最低。

六、结论

1、结论

铁路站场煤炭综合物流园主要是针对目前我国煤炭生产、运输以及流通环节的特点和经济社会发展的要求，结合市场需求和竞争的需要，铁路运输与煤炭物流领域的一次创新。通过整合铁路运输能力大、成本低和煤炭物流生产流程化增值服务，是铁路运输优势、煤炭资源优势、物流生产增值优势得到优化组合和运用，综合生产效率和经济效益大为提高。铁道部提出规划建设战略装车基地的指导思想，各地政府也正在加大力度试图通过整合小煤场和提升系统功能以求解决小煤场小而散、黑乱粗的问题。本论文正是基于此，对铁路站场运营流程优化进行研究，希望能为以后类是项目的建设以及管理部门的决策提供一些借鉴和思路。

高速铁路概论论文篇8

关键词：高铁；列车运行图；换乘；冗余时间；遗传算法

Abstract： With the continuous development of our economy， and more requirement of higher quality of travel， the quality of the railway service that the passengers expect has a great improvement， in order to ensure that passengers in high-speed rail hub transfer efficiency， based on analyzing the role of buffer time of the high-speed train timetables and comprehensively considering the cost of traveling time and delay time of the passenger， we establish relatively model which is a stochastic expected value model， the algorithm based on genetic algorithm is applied to solve the model by the soft MATLAB， and make validation on calculation example， and then make a optimization scheme of the slack time layout.

Key words： high-speed railway train； train operation diagram； transfer； redundant time； genetic algorithm

引 言

随着我国高速铁路的迅猛发展，以及人们对高速铁路运输服务的准时性有着较高的要求，高速铁路枢纽的换乘高效性和可靠性越来越受到重视。基于换乘衔接角度，本文通过分析列车运行干扰对换乘影响的作用机理，建立了考虑换乘衔接的冗余时间整体布局优化模型。该研究不但为考虑换乘衔接的冗余时间布局提供了研究方法，而且为高速铁路枢纽站运行详细的铺画提供了参考和借鉴意义。目前，国内外专家学者对冗余时间的布局优化做了一些研究，国内孟令云[1]提出列车调整双层模型，宁骥龙[2]提出偏质量最小模型，并用遗传算法进行求解，但二者均未从换乘角度出发进行考虑和研究冗余时间的作用机理。赵宇刚[3]以概率分析的方式对追踪间隔时间进行研究，未考虑换乘条件下综合冗余时间的布局。文超[4]以运行图冲突疏解的角度研究了综合冗余时间对运行图的影响，但未研究冗余时间在各站的布局。赵俊铎[5]建立了考虑换乘衔接的高速铁路运行图冗余时间布局优化模型，但并未考虑追踪列车间隔缓冲时间。刘伯宏[6]在分析各种冗余时间的基础上，以列车旅行和到发站延误时间最短为优化目标，建立运行图冗余时间布局优化模型，但该模型未考虑旅客换乘衔接的冗余时间。国外JoneR.Birge，Francois对晚点期望值进行了研究[7]。Michiel. Vromans和ROB. M. P. Goverde[8]针对晚点传播过程及相应指标和评价指标进行了深入研究。Nils. E. Olsson[9]针对冗余时间设置对运行图稳定性的影响进行了研究，但上述文献均未从晚点累加和换乘衔接的角度进行冗余时间的研究。文献[10]在单线铁路资源约束条件下，对列车运行图进行了优化，该研究采用分枝定界算法进行求解，并提出了三种缩小解空间的策略。文献[11]结合了线性规划、随机规划和鲁棒优化技术，提出了精确地启发式算法来提高列车运行图鲁棒性。文献[12]采用阻塞时间理论模型对列车运行调度实施过程进行描述，为列车运行过程中的实时调度提供了参考意见。

1 列车运行冗余时间的含义和分类

含义：在铺画列车运行图时，在列车停站作业和区间运行以及列车运行线间人为的预留的时间。

冗余时间按作业性质分为两类：

（1）缓冲时间，其设置在涉及多列或两列列车的作业中，并能够抑制列车之间的晚点传播。

（2）自身恢复时间，其包括区间运行和车站停站作业的撒点，设置在一趟列车的某个单项作业中。

2 列车运行干扰的作用

列车运行中会受到各种外界因素的干扰，其主要包括机器问题、自然条件恶劣与人为失误等各种不确定因素的扰动。列车运行干扰的产生导致了列车运行偏离原计划，即列车发生晚点，晚点传播[13]，是指列车自身晚点及其引起其后列车连带晚点的现象。列车的换乘同样会受到列车运行干扰的影响。

3 冗余时间优化模型

3.1 模型分析

列车运行图编制情况：初始布点阶段、详细铺画阶段、后评价阶段，本文研究的是在已完成初始布点的列车运行图的基础上，设置各项作业的冗余时间。

结合乘客旅行时间成本和乘客总延误时间成本目标，建立考虑换乘冗余时间的随机双层期望值模型，基于全局考虑上层提出冗余时间的布局方案，并传递至下层，结合既定扰动方案，基于上层的基础下层进行以乘客总延误时间为目说脑诵型嫉髡，并将乘客总延误期望值传递给上层。上下层模型的决策是相互独立、互不干扰的。

3.2 模型假设

（1）不包含其他指标的优化，只以该模型目标函数值为优化目标。（2）冗余时间总值和乘客总延误时间权重已知。（3）不考虑车站能力约束。（4）不考虑追踪列车间隔缓冲时间。（5）不考虑因列车大范围延误而做出的运行调整。

3.3 模型建立

3.3.1 上层模型

目标函数：

其中，冗余时间布局方案下所有列车的冗余时间总值为cx，冗余时间布局方案在相应扰动方案下乘客总延误时间为qx，ω，冗余时间布局方案x的可行解集为Λ。

式（1）中：

在目标函数中ux，y表示在扰动方案ω下，通过调整列车运行图，最终产生的列车运行图较初始运行图的乘客总延误时间。y表示在给定冗余时间布局方案x和扰动方案ω下列车调整后的运行方案。通过该目标最小化，得出在干扰方案ω下运行调整优化方案。旅客因列车晚点到达产生的时间延误和旅客因未实现换乘而额外产生的等待时间延误，以及旅客因列车早点到达产生的额外早点时间构成了乘客总延误时间。

4 模型求解过程

根据本文模型的特点，我们对上层模型和下层模型分别设计了相应算法进行求解。

4.1 遗传算法，是一种基于自然选择和遗传学原理的有效搜索方法，它从一个种群开始，利用选择、交叉、变异等遗传算子对种群进行不断进化，最后得到全局最优解[14]。

4.2 下层模型的算法设计及求解。通过插入基于期望值的换乘关系保留决策过程和设置换乘冗余时间，结合基于优先级的模拟人工冲突疏解算法调整带有冲突的列车运行态势图，从而能保证了换乘关系的实现，并得到最优结果。

5 算例分析

本文为检验上述模型和算法的可行性，以某一条已建成运行的高速铁路部分区段为背景进行研究，选取全长212公里的区段，其中包含4个车站3个区间，该区段的线路拓扑结构图如图1所示，站间数字为两站距离（单位：公里）。

如图1所示，令B站为换乘车站，并以B站部分始发列车作为换乘列车与A站部分始发列车进行换乘。

在列车实际运行中，由于受到初始干扰的复杂性，其难以进行量化统计，因此，需要对统计得到的列车实际到发时刻数据进行处理。列车到发时刻反映的是列车受到的初始干扰和连带干扰的加和，研究发现列车晚点的概率分布服从负指数分布规

律[15]。

本算例的统计数据为其在前方车站通过且在后方车站停车的时间。该数据是以excel数据形式进行存储的。

本文设置高等级列车5列进行模型算例分析，及η=1，其中设置1对换乘列车。

扰动方案样本数量设置为5。由已有列车运行图历史数据统计可计算得出各区间车站概率密度的累计分布概率，并可求出每种扰动方案ω发生的概率ρω。为了更好地测试模型的优化能力，本算例不考虑列车正点的情况。对已有数据统计可得该区段已有运行图的冗余时间总值约为20min，故可设置冗余时间上限值t为20min。

本算例通过借鉴已有研究，假定冗余时间总值和乘客总延误时间的权重系数η为4，设φ为15min，ξ为30min，求解模型过程中，设每列车乘客数为1，且在每站的下车人数平均，则每站下车乘客比是0.33，且设列车1在车站B下车的一半乘客均换乘至列车2，可得换乘乘客比例0.165。

上层模型遗传算法的求解过程中相关参数设定为：POP_SIZE=50，M=20，chrom1取已有运行图的冗余时间布局方案，如表1所示。

6 结 论

（1）不同的冗余时间设置方案对于列车在运行过程中的干扰吸收也是不同的。

（2）智能算法能够高效解决冗余时间布局方案的优化问题。

（3）通过研究高速铁路换乘冗余时间的布局优化方案，可提高高铁的行车组织效率。

参考文献：

[1] 孟令云. 客运专线列车运行图动态性能及仿真研究[D]. 北京：北京交通大学（博士学位论文），2009.

[2] 宁骥龙. 城际客运专线列车运行图冗余时间布局优化研究[D]. 成都：西南交通大学（硕士学位论文），2013.

[3] 赵宇刚，毛保华，蒋玉琨. 基于列车运行时间偏离的地铁列车运行图缓冲时间研究[J]. 中国铁道科学，2011，32（1）：118-121.

[4] 文超，彭其渊，陈芋宏. 高速铁路列车运行冲突机理[J]. 交通运输工程学报，2012，12（2）：119-126.

[5] 赵俊铎. 考虑换乘衔接的高速铁路运行图冗余时间布局优化模型研究[D]. 北京：北京交通大学（硕士学位论文），2014.

[6] ⒉鸿，令小宁，吕振扬. 高铁列车运行图冗余时间优化布局方法研究[J]. 计算机工程与应用，2016（7）：248-252.

[7] Jone R. Birge， Francois Louveaux. Introduetion to stoehastie Progranuning[M]. New York： Springer， 2008.

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[9] Nils. E. Olsson， Hans Haugland. Influencing factors on train punctuality-results form some Norwegian studies[J]. Transport policy， 2004，22（2）：28-29.

[10] X. Zhou， M. zhong. Single-track train timetabling with guaranteed optimality Branch and bound algorithms with enhanced lower bounds[J]. Transportation Research Part B， 2007，41（3）：320-341.

[11] M. Fischetti， D. Salvagnin， A. Zanette. Fast approaches to improve the robustness of a railway timetable[J]. Transportation Science， 2009，43（3）：321-335.

[12] M. B. Khan， X. Zhou. Stochastic optimization model and solution algorithm for robust double track train timetabling problem[J]. IEEE Transactions on Intelligent Transportation System， 2010，11（1）：81-89.

[13] 胡思继，孙全欣，胡锦云，等. 区段内列车晚点传播理论的研究[J]. 中国铁道科学，1994，15（2）：41-54.

高速铁路概论论文篇9

关键词：现场总线 安全技术 铁路通信 应用

中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）02（a）-0013-02

铁路系统需要各种工业技术的支持，几乎所有工业技术在铁路系统中都有所应用。目前随着我国高速铁路大规模建设，列车运行速度不断提高，必然对信息的安全、可靠传输提出更严格的要求。因此，为了提高铁路通信系统的安全通信能力，对铁路安全数据传输的理论和技术进行研究，已经成为世界各国铁路关注和加大投入力度的共同趋势，尤其是现场总线通信技术，已经成为保障铁路系统特别是高速铁路系统安全运行的基础。

1 现场总线及安全技术的相关标准

1.1 现场总线的定义

所谓现场总线就是指利用一根总线把各种仪器设备联接在一起，构成一个完整的控制网络。因此，现场总线属于系统技术，它综合了信息技术、电子技术以及计算机技术等各种现代工程技术。

1.2 目前主要的现场总线及安全技术标准

国际电工委员会制定的IEC61158标准是目前主要的现场总线及安全技术标准。IEC61158主要包括：IEC/TR61158-1总论与导则、IEC/TR61158-2物理层规范和服务定义、IEC/TR61158-3数据链路层服务定义、IEC/TR61158-4数据链据层协议规范、IEC/TR61158-5应用层服务定义、IEC/TR61158-6应用层协议规范[1]。其中，现场总线物理层采取的本质安全（简称本安）技术在IEC61158-2中做了详细的解释和规定。本安技术己经获得世界大部分国家的认可，其国际标准化程度很高。利用本质安全技术，可以对现场总线进行带电调整和在线测量，允许系统运转时进行设备拆换[2]，能够防止电气设备与易燃易爆气体接触后可能发生的危险。为了保障安全服务，必须采取具体的安全措施。针对可能受到的威胁，系统必须具备鉴别功能、访问控制、数据完整性和数据保密性等相应的安全保障机制，即在系统模型的各个层次上，采取对应的安全服务和安全措施，以满足不同层次的安全需求。建立点-点通信是链路层的功能之一，为了保障通信安全，可采用链路加密措施实现。而流量的路由控制由网络层完成，可用IP加密传输信道技术实现网络节点间透明的安全加密信道。由传输层负责实现端到端进程通信，可采用安全套接字层SSL （Secure Sockets Layer）技术保障进程间的信息安全。利用各种中间件技术，应用层可以实现数据保密、身份鉴别、访问控制和数据完整性等安全服务，从而保障通信安全。

2 铁路系统中应用的现场总线及其安全技术

在铁路通信领域，目前应用最广泛的现场总线是CAN总线。随着铁路的发展，ProfiBus等总线逐渐在我国铁路中得以应用。下面针对CAN总线和ProfiBus总线在铁路系统中的应用及其用的安全技术进行讨论研究。

2.1 CAN总线

CAN（Controller Area Network）总线是串行通信总线，基于CS-MA/CD（载波侦听多路访问/冲突检测）机制，是目前国际上应用最广泛的现场总线系统[3]，且早在1993年就成为国际标准。其突出特征可概括如下[4]：

（1）CAN网络任意时刻任意节点都可任意向网络上其它节点传输数据，可实现点对点、一点对多点以及全局广播等方式收发数据；（2）CAN网络节点在报文标识符上分成不同的优先级，当网络出现冲突时，优先级较低的节点会主动退出，最高优先级的节点可继续传输数据，不受任何影响；（3）CAN网络数据传输率可达1 Mb/s，直接通信距离可达10 km；（4）CAN网络数据帧为短帧结构，抗干扰强，数据传输每帧信息都采用CRC校验，检错效果好，数据出错率低。由于CAN总线具有上述优点，因此，已经广泛应用于我国的铁路系统中，比如基于CAN总线的铁路信号微机监控系统、基于CAN总线的铁路变电站远程监控系统以及基于CAN总线的铁路车站电气火灾监控系统等等。现代高速铁路需要大容量的数据传输，而CAN总线的数据传输速率最高仅能达到1 Mb/s，另外由于CAN总线本身并不具备故障-安全特性，因此，CAN总线不适合现代高速铁路通信要求。如果要在对于数据传输率和安全性要求不是特别高的铁路通信系统中采用CAN总线构建通信网络，必须进行以下的安全改进设计。

（1）采用冗余网络结构。

如果采用CAN构建一个要求具备故障-安全性能的通信网络，可以将网络结构设计成冗余结构。采用这样的冗余网络结构，当一个回路出现通信故障时，另一个回路的使用不会受到干扰和影响，通信数据传输的可靠性、稳定性和实时性从而得到有效的保障。

（2）报文传输安全设计。

为了保障安全传输报文数据，对于CAN总线构建的故障-安全通信网络，可以采用以下设计方案：

①报文按顺序编号：对每一个运算周期内的报文进行顺序编号，不同周期内的报文编号不同。假如本周期内收到的报文编号和上周期的不同，则证明网络正常；反之，如果在规定时间内接收不到报文或连续收到编号相同的报文，则证明网络出现问题，系统应转入故障-安全状态。②报文周期传输：发送方在固定周期内连续向接收方传输报文数据，接收方对接收到的报文反复进行对比、检查，发现问题自动抛弃。报文按周期传输可以有效地减少报文延误和丢失，从而保证通信网络报文数据传输的安全性和实时性。③报文冗余校验：目前通常采用CRC循环码对报文安全数据传输进行校验，CRC循环码具有检错率高、编码简单等优点。报文添加校验码后进行发送，接收方对收到的报文采用CRC进行校验，如果添加在报文中的校验码和新产生的校验码相同，则证明报文内容无误；如果不同，就应该对报相应的故障-安全处置。④报文冗余编码：把所有的报文数据的位信息都扩展到字节信息进行发送，采用码距最大的两个字节来表示“0”和“1”两个位信息。报文冗余编码的应用，极大地提高了报文数据传输的抗干扰性能。⑤报文正、反码发送：正、反码编码规则如下―― 当信息位有奇数个“1”时，冗余校验位重复信息位；当信息位有偶数个“1”时，冗余校验位是信息位的反码。在每一帧报文数据中都设置正、反码，收到报文数据后进行解码对比，如果发现正反码校验不相同，则认为报文有误，应转入故障-安全状态。

如果接收到的报文数据能够通过以上检验要求，则可认为基于CAN构建的通信系统符合故障-安全的需求。

2.2 ProfiBus总线

目前ProfiBus总线己经被纳入国际标准IEC61158和IEC61784中，在此基础上进行消化吸收，我国制定了行业标准JB/T10308.3-2001（测量和控制数字数据通信工业控制系统用现场总线第3部分：Profibus规范）。在所有的现场总线中，ProfiBus总线是一种不依赖于设备生产商的、国际化的、开放的现场总线，而且在欧洲工业界得到了广泛应用，ProfiBus的基本特征简述如下[5]：

（1）ProfiBus总线由OSI标准模型中的物理层、数据链路层、应用层构成，采用主从通信方式，采用故障-安全模式通信接口；（2）ProfiBus总线以EN50170标准为基础，分为通用性自动化（FMS）、工厂自动化（DP）和过程控制自动化（PA）三个部分；其中FMS和DP采用RS485接口标准，PA采用IEC1158-2接口标准；（3）ProfiBus总线采用中继器连接不同的区段，每一区段最多可以连接32个设备；（4）ProfiBus数据传输率最高可以达到12 Mb/s，报文格式为244B。

由于链路层基于IEEE802标准的令牌控制方式，ProfiBus是目前现场总线中唯一通过权威安全机构认证的总线，因此，ProfiBus在铁路系统特别是高速铁路系统中得到了广泛的应用。目前ProfiBus总线在铁路通信领域中的应用具体体现在ProfiBus-DP模块上，而且据此我国制订了国家标准GB/Z20830-2007（基于PROFIBUS DP和PROFINET IO的功能安全通信行规―― PROFIsafe）。按照IEC61508标准，PROFIsafe是唯一达到SIL3级的安全系统―― 拥有安全技术解决方案V1.30，通过了BGIA、UL、TV等权威安全机构的认证，能够满足过程工业和制造业自动化故障-安全要求。PROFIsafe的主要特征表现为[6]：

（1）PROFIsafe采用同一根电缆可以实现两个信道通信―― 安全通信和标准通信，由于在单信道通信系统上可以实现故障-安全性，因此，不需要设置冗余电缆；（2）PROFIsafe采用了具有高安全性的专利SIL监视器，而且故障-安全措施和技术被用在F-Master、F-Slave等终端模块上，因此，故障-安全等级最高能够达到SIL3级。

通信系统中的故障包括硬件故障、软件故障以及由于电磁干扰所引起的传输信道上的随机失效等，PROFIsafe的安全功能能够及时发现可能进入正常传输系统的所有危险，使通信系统的故障概率降至最低。

总之，面对我国“十二五”高速铁路规划的宏伟蓝图，铁路人必将迎来大规模开工建设的伟大时刻。要保证现代高速铁路安全运行，利用现代工业技术，特别是先进的信息技术和计算机技术建立安全可靠的通信网络势在必行，现场总线及其安全技术必将在高速铁路建设工程中有着广阔的用武之地。

3 结语

目前，我国铁路通信系统的研究开发工作在如何保证通信信号系统的高安全性方面缺乏一个完善、规范的标准和评估体系，在铁路通信系统安全数据传输方面的研究工作力度很不足，对发达国家的先进铁路安全技术的引进、消化、吸收多集中在车载设备和自动防护系统方面，权威机构对于国产铁路通信系统进行的安全技术认证严重缺乏，远远满足不了当前高速铁路快速发展的需求。

因此，在研究相关的安全评估认证体系和国际安全标准的基础上，结合中国高速铁路发展的现状，建立中国自己的铁路通信信号系统的国家安全标准己经刻不容缓。基于现场总线在铁路系统中广泛应用的现状，进一步研究、讨论现场总线的安全通信技术及相关标准，对于采用现场总线构建高速铁路安全数据传输网络，实现故障-安全通信，保障当前和今后我国高速铁路交通安全具有重大的现实意义。

参考文献

[1] 李开成.现代铁路信号中的通信技术[M].北京：中国铁道出版社，2010.

[2] 狄利明.基金会现场总线的本质安全技术[J].化工自动化及仪表，2001，28（6）.

[3] 陈洁，李哲英.现场总线技术及其在铁路系统中的应用第一讲现场总线技术的基本概念与内容[J].铁道通信信号，1997（7）.

[4] 陈洁，李哲英.现场总线技术及其在铁路系统中的应用第二讲总线与系统简介[J].铁道通信信号，1999（8）.

高速铁路概论论文篇10

【关键词】地铁 公交 交通现状

【中图分类号】U491.1+7 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）06-0011-01

一、北京和首尔公共交通概况分析

1.城市基本情况

1.1北京城市基本情况

北京是中华人民共和国首都，是全国的政治中心、文化中心、国际交往中心、科技创新中心，北京又是一座历史文化底蕴非常丰厚的古城，现在来北京旅游的国内外游客数量已经超过2.7亿人次。2015年末，北京市公路里程21876千米，高速公路里程982千米，城市道路里程6435千米，公共电汽车运营线路876条，运营线路长度20315公里，运营车辆24347辆，全年客运总量39.8亿人次；年末轨道交通运营线路18条，运营线路长度554公里，运营车辆4946辆，全年客运总量32.5亿人次。

1.2首尔城市基本情况

首尔是大韩民国的首都，也是韩国最大的城市，是韩国的经济、科技和文化中心，拥有605.77平方千米的土地面积和1037万常住人口，占城市总人口的45%，常住人口密度为每平方千米17134人，韩国首尔外籍人口数在2015年猛增5.4倍，逼近27万人，其中中国人占比高达72.3%。

2.北京和首尔地铁对比

2.1北京和首尔地铁概况

北京地铁始建于1965年，至今已有40多年历史，共有18条运营线路，包括17条地铁线路和1条机场轨道，总长约554千米，运营车辆为4946辆。北京地铁年客运量30多亿人次，日均客流量约为878万人次，最高日客运量突破1100万人次。

首尔最早的地铁是在1974年开始投入使用的，共有19条运营线路，总长为314公里，是世界上单日载客量最大的铁路系统之一。

2.2北京和首尔公交概况

北京公交始建于二十世纪初，至今已有95年的历史。

首尔于1953年开通了第一条公共交通线路，之后经历了一段低迷时期，韩国政府于2004年开始全面实施公共交通系统改革，让韩国公交系统重新焕发了生机。政府收回了公共交通的部分决定权，采取政府与私人企业合营的运营方式，允许公交车之间及公交与地铁之间免费换乘。还建立了全新的公共交通管理信息系统，为每一辆公交车安装了全球定位系统（GPS），又建立了智能公交车站。

北京公交虽然比首尔公交早开通了30多年，但发展的速度却没有首尔快，首尔实行智能化公交的时间要比北京早10年，首尔的公交信息手机查询软件和智能公交车站都非常先进。韩国覆盖全首尔的公交专用车道大大提高了公交的速度，北京虽然已经开通了公交专用车道，但是只开通了几条线路，并没有覆盖到全北京，公交堵塞问题并没有得到很好的解决。

3.公共交通运营模式

3.1北京地铁和公交的运营模式

北京地铁目前采取的是建设、管理、运营“三分开”的经营模式。另外，北京地铁还进行广告、地下通信、商贸、旅游度假、教育培训、建筑安装等多元化的资源开发，？政府负责监督运营商的运营安全和服务质量。

北京公交实行国有主导、企业经营、政府规制的运营模式。政府通过对公交价格、进入和退出市场规则以及质量的规制避免公交行业的企业性垄断，以满足人们最基本的生活。

3.2首尔地铁和公交的运营模式

首尔地铁采用的是有竞争条件下的官办官营模式，地铁线路和经营权都归政府所有，政府制定运营计划、规定票价、按车辆运营里程确定企业收益，并对企业的服务质量进行考核，考核未通过的公司政府有权与其终止合作。

首尔公交实行政府与企业合营的运作模式，他们通过招标方式获得线路的经营权，根据政府的要求统一制定并执行相应的任务，互相之间也起到监督和制约的作用。

二、北京和首尔公共交通存在的主要问题

北京和首尔地铁的逃票问题都比较严重，“钻洞”、“跨栏”、“尾随”的现象时有发生。北京地铁和公交之间的换乘也不方便，北京公交站点布局比较分散，地铁出站口距离公交站点较远，有的需要7～8分钟的步行时间，有的出站口没有清晰的引导设施，不熟悉北京地铁的人经常不知道从哪个出站口出站，还有的出站口附近没有公交，通行的人较少，人们多集中在一个出站口出行，导致换乘通道非常拥挤。

三、针对北京公共交通存在的常见问题提出对策思考

1.发挥法律的约束力

2.加大宣传力度，提高公民意识

3.发挥政府的优势

参考文献：

[1]任子森.青岛城市公共交通综合对策研究[D].青岛理工大学学士学位论文，2007

[2]黄志刚，荣朝和.北京城市客运交通枢纽存在的问题及分析[J].综合运输，2008（6）：34-39

[3]季朗超.北京公交场站基础设施现状问题及对策研究.[C]中国土木工程学会城市公共交通学会2009规划与管理专业委员会年会论文集，2010

[4]敖汉华.我国地铁的运营模式研究[D].华南师范大学论文，2007年5

[5]于杰娜，卢红民，陈丽.我国公交行业运营模式的变迁研究―以北京为例[D].科技信息，2008（第26期）