基于捕食搜索策略的粒子群算法在高铁闭塞分区优化中的应用研究

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近年来,我国铁路事业发展迅猛,高速铁路的发展尤为突出。而在高速铁路的设计中,如何保证列车安全运行、如何提高行车效率、如何减少资金投入是需要优先考虑的问题。高速铁路的闭塞分区划分合理与否对行车安全、行车效率以及建设投资都会产生影响。而影响闭塞分区的划分的因素也是多方面的,如列车追踪间隔、列车制动距离、轨道电路极限长度等。所以综合考虑多方面影响因素,实现高速铁路的闭塞分区快速合理划分,对提高行车效率、提高线路通过能力、提高工程设计人员工作效率等都具有很重要的意义。高速铁路采用的闭塞制式主要是准移动闭塞,与普通铁路相比在进行闭塞分区的划分即区间信号点的布置时需要考虑更多的因素。论文在分析研究了列车牵引计算、运行模型和追踪间隔模型等,并全面分析了高速铁路闭塞分区划分的目标及影响因素的基础上,根据各个因素确定了对应的约束条件,根据各个目标确立了以安全为前提的“效率”和“经济”两种划分模型。粒子群算法计算简单,寻优速度快,但优化的结果易出现局部最优解,而将捕食搜索策略引入到粒子群算法中可以平衡粒子的局域搜索和全局搜索,进而改善算法的优化结果,提高求解精度。利用基于捕食搜索策略的粒子群算法分别对“效率”和“经济”目标下的模型进行求解及仿真验证。把粒子搜索到的适应度值最小的划分方案作为最终方案,并与粒子群算法和免疫粒子群算法的最终方案分别进行比较。仿真结果表明:基于捕食搜索策略的粒子群算法的最终方案满足划分要求。比较结果表明:在列车追踪间隔时间方面此算法优于另外两种算法。进而验证了基于捕食搜索策略的粒子群算法求解高铁闭塞分区划分问题的有效性和优越性。最后利用软件建立了高速铁路闭塞分区划分系统,实现对闭塞分区划分结果的显示及检验。
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