高速铁路动车组运用研究

高速铁路动车组运用研究

雷银亮，张文辉

（国家铁路局装备技术中心，北京 100070；中国铁路北京局集团有限公司北京动车段，北京 102600）摘要：文章在对于高速铁路动车组运用理念进行深入剖析的基础上，从模型参数设定和数学模型的建立两方面入手构建高速铁路动车组运用模型，并对该模型进行求解及优化，结合实际案例详述了数学模型的应用。

关键词：高速铁路；动车组；运行；模型

中图分类号：U266   文献标识码：A   文章编号：1671-0711（2019）07（下）-0170-03

1 高速铁路动车组运用的概念1 .1 运用模式和运用内容

在运用模式方面，高速铁路动车组涵盖了固定/非固定区段两个维度的含义，相比而言，高速铁路动车组非固定运用模式中，运用区段是随机的，因此更有利于动车组灵活特性的有效发挥，最大限度地提升运用的灵活性，而固定区段运用模式也有其独特的优势，如管理成本低、可靠性高等优势，实际运行中需实际情况进行合理选择。而运用内容中，中非常重要的一个环节。

3.2 数字电视终端的软件设计考虑

在实际设计环节，电视终端软件也是一个非常重要的环节。针对软件的设计主要应该对以下几个方面的内容进行充分考虑。

首先，是对软件的兼容性进行充分考虑。软件兼容性主要包括硬件与软件兼容以及软件之间的兼容。在实际进行软件以及硬件设计的过程中，所应用的设计方法以及设计理念都不尽相同，因此软件与硬件之间经常会出现一定的匹配差异，由此就会导致程序在实际运行过程中出现异常状况，因此，在实际进行软件设计时，要充分结合硬件的具体特定进行针对性的设计，在此基础上，才能不断提升软件与硬件的兼容性，这样才能让二者实现有效的融合。软件与软件不兼容现象也比较常见，因此，软件设计要充分结合具体性能进一步进行设计更改，或者针对具体软件性能实现具体设计出相应的辅助性软件，这样就能进一步提升软件的兼容性。

其次，是要对软件的智能化进行充分考虑。目前在技术发展领域智能化已经成为了一种主要的发展趋势，因此，在实际的软件设计环节，必须要对软件的智能性进行充分考虑。一方面要进一步提升程序开发的智能化。智能化的实现在很大程度上要依赖于固定程序来实现，因此，在实际的设计环节，要反复针对程序的智能化进行研讨，在此基础上，才能设计出智能化的软件；另一方面，要进一步提升芯片的性能。就目前数字电视发展的实际状况来看，芯片是电视终端设备实现智能化的基础，芯片设计环节一定要进一步提升其容量，并对其性能进行进一步优化，这样才能满足现代社会人们对智能化产品的实际需求。

再次，是要对软件的多样化进行充分考虑。对着现代信息技术以及网络技术的不断发展，为数字电视的不断发展起到了极大的推动作用，为了新一步满足数字电视实际的发展

包括动车组交路段、检修周期、运用交路等内容，结合前述的运用模式，两种模式下均可形成交路段，其应用见下图1所示，充分发挥两种模式的优势，互为补充：A、B、C为三个站点，1、3、4等均为交路段。1.2 接续时间和运用时间

在高速铁路动车组的运行模式中，计划方案的制定是至关重要的，而接续运用时间的精细化有利于整体运行效率的提升，二者有着不同的含义。简单地讲，接续时间是动车组需求，在实际进行数字电视终端设备设计时，要打破传统单一的设计方式，逐步向着多元化设计的方向发展。因此，在实际的软件设计过程中，首先要实现对程序的多样化设计，由此才能对软件的功能实现提供坚实基础，如果不能实现功能的多样化，软件设计多样化也就不能实现；其次，是要对程序的利用进行区别对待。针对不同的运行环境要设计不同的程序，这样才能保证软件与运行环境的高度统一。

最后，必须要对软件的流畅性以及系统性进行充分考虑。软件功能的实现在很大程度上要依赖软件的流畅性以及系统性，因此在实际进行软件设计时，要对此进行充分考虑，针对软件的流畅性，由于其与软件的内部程序紧密相关，因此，要不断调整、优化软件结构，并在此基础上，实现软件流畅性的提升，由此才能进一步提升软件的优越性。系统性能够充分保证软件性能的发挥，一旦系统出现错误，就会导致程序出现运行瘫痪的现象，甚至会造成软件出现损毁现象，鉴于此，要对软件的系统性进行全面分析，这样才能真正在全面认识系统的基础上进行良好的软件设计。4 结语

综上所述，随着现代信息技术以及网路技术的不断发展，数字电视也逐渐成为了整个电视行业的主流，大力推行三网融合，就能推动数字终端设备向着更加智能化的方向发展。

参考文献：

[1]胡涛.三网融合视角下我国广电运营商的TIMES融合运营模式研究[D].上海交通大学,2011.

[2]陈蓉,郭小丹. 面向三网融合的广电业务研究[A]. 中国新闻技术工作者联合会.中国新闻技术工作者联合会2013年学术年会、五届五次理事会暨第六届“王选新闻科学技术奖”和优秀论文奖颁奖大会论文集（广电篇）[C].中国新闻技术工作者联合会,2013:16.

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图 1 固定和不固定模式运用示意图

站内交替的时间间隔，又称折返作业时间，而运用时间包括了接续时间以及在途时间的总和。1.3 检修有关规则

在铁路动车组运用维修规程中，规定了动车组所采用的预防检修方式，其中运用检修包括了两级检修，利用运用间隔时间对其技术状态采取安全故障诊断，具有较好的灵活性，而定期检修则要求配置备用动车组。1 .4 城际动车组运用特征

城际铁路动车组需依据其运输距离合理确定运营方式，当运距小于500km时，常用公交化运营方式，运营客流多为短途客流，上午及傍晚会达到出行高峰；在始终站的不同运行区段设置动车组基地或运用所，以便于备用动车组列车的储备。依据检修要求开展动车组列车的检修工作，周期性循环。2 高速铁路动车组运用的模型构建

以列车运行图 、维修时间、接续时间作为约束条件 ,以完成列车运行图所用动车组数量最少为目标函数构建了仿真模型。基于列车运行图，建立TSP动车组运用计划模型，形成以始发站为中心的封闭式循环，并借鉴TSP问题求解思路对模型进行求解。

模型参数设定：设有m个列车车站，表示为

，列车数用n表示，计作

...，应用TSP网络模型构造动车组运用模型，

主要包括以下集合：列车行走路径，列车间接续时间集合：

，动车组周转停留

时间（包括夜间驻留时间）表示为：

式中主要包括了运行线的终到时间、始发时间，均可由列车运行图推算得到，在模型计算中，忽略了回送列车的运用模式，接续时间视作∞。需注意，模型中引用

表示动车组日常检修的k级检修作业。

在建立数学模型的过程中，设立两个目标函数，即动车组列车使用数量以及动车组运用均衡性两方面。

首先在动车组列车使用数量的目标函数中，数量=消耗分钟数/列车旅行及接续时间之和，其中分母为定值，因此，为优化动车组配置数量需从周转接续时间入手，即确保最小的周转时间。

设立动车组运用均衡性的目标函数，本文中利用高速铁路动车组整体利用率以及接续交替时间等子模型建立整体化的动车组运用模型，模型设立的目标及使得各交路利用率均方差的最小化，建立数学模型如下：

ChinaPlant

中国设备

Engineering工程

在数学建模的基础上，开展动车组运用计划的优化研究的方向，即在完成列车运行图任务前提下最大限度降低动车组的运用数量，以降低运营风险，提升经济效益。其次，是在完成运行图任务前提下通过运用计划的优化最大限度降低

动车组运用时间，减少维修次数。2.1 模型求解与优化

采用蚁群算法对于上述数学模型进行求解，蚁群算法是一类优化的迭代算法，通过对自然界的蚁群集体行为的研究的基础上演变而来，其基本理念即通过蚂蚁间个体行为的正反馈以及相互协同作用，存在最合理路径，使得蚂蚁到达食物源的时间最短、距离最短，因此派生出解决问题的最优解方案，因此利用该算法可有效地解决诸多TSP问题。

首先，模型的解设置为k只蚂蚁共同构造一个可行解，每只蚂蚁间的信息素值相对独立，引入周游列表记录访问点击路径，每只蚂蚁的路径用于构造独立解，在车站、时间以及检修等三大维度的约束条件下对列车运行图进行局部优化，并及时进行信息素的优化更新，所有k个蚂蚁都构造完全后对全局信息素进行更新。

其次，在蚂蚁的路径选择方面，利用表示路径上

残留的信息素，假定初始时刻各路径连线上的信息素是一样的，在蚁群行动过程中，各独立个体依据信息素的多少及时判断转移方向，其中特定蚂蚁k转移的概率可通过启发式信息的重要程度、残留信息重要程度等信息进行推算。

而信息素的更新过程也是同步进行的，各组蚂蚁周游完成后，依据下式调整路径上的信息素：

式中涵盖了信息素的蒸发系数、信息素的变动量等信息。通过蚁群算法即可对建立的数学模型进行求解，并可解决实际问题：首先读入列车运行数据并对各参数值进行定义；初始化信息素矩阵；设置第k只蚂蚁的禁忌表；寻找连通图，及时更新蚂蚁的周游列表，更新路径信息素；记录每次蚂蚁周游循环的结构信息；进行全局信息素更新，找到评判依据；计算目标评价值；迭代次数NC=NC+1；最后，输出最优解及目标函数值。针对模型的求解即分析发现，如何在接续良好

的基础上安排合理的维修机会，保证动车组状态良好是各种研究的重点所在，也是影响算法优劣的关键所在。2.2 实际案例应用

基于上述数学模型以及蚁群算法处理武广客运专线的运行方案编制的问题，武广线全程1000千米，全线设置车站6座，动车段折返时间、作业时间分别为50min、120h，包括了三级修程，各级作业时间不同，设立其中4座车站具有日检作业的权限，动车组为动力分散型，在模型处理中结合MATLAB编程处理动车组列车的运行状况，得到动车组列车的交路图如下图2所示，经多次试验验证，取最佳参数值。

结合实验运行对于实验结果进行分析，最优动车组使用数量为20辆，最优解求解时间平均为2min，中运行里程为4778km，始发站动车组列车有12辆，终到站动车组列车有7辆，平均日里程2765km，日检次数13次，通过上述数据建立高速铁路动车组运用的数学模型，并采用算法进行求解，通过迭代运算，在该问题下，模型中各参数存在一个最优取

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Research and Exploration 研究与探索·探讨与创新

气相缓蚀剂在陆地模块电仪设备

船运保护中的应用

胡瑾华

（海洋石油工程（青岛）有限公司，山东 青岛 266520）

摘要：本文介绍了气相缓蚀剂材料的种类、工作原理，以及在海洋工程领域陆地模块化项目船运过程中对于电仪设备保护的应用原则，最后通过阐述常用气相缓蚀剂材料VCI热缩防锈膜及VCI防锈挥发剂的使用要求及推荐做法，以期指导后续陆地模块船运过程的电仪设备防护工作。

关键词：气相缓蚀剂；电仪设备；船运；保护

中图分类号：TG174   文献标识码：A   文章编号：1671-0711（2019）07（下）-0172-02

近年来，陆地工厂越来越广泛地采用模块化的方式进行建造，各个模块分布在世界各地建造，通过船运方式运送到投产地进行集成和组装。由于陆地项目的设计环境通常适用陆地环境标准，而船运过程中海洋环境具有高盐分、高湿度的特点，其大气腐蚀性相对陆上大气要高百倍，陆地模块内的金属电仪设备，如灯具、插座、接线箱、仪表、阀门、探头、通讯设备等的防锈和防潮性能很难达到要求，如果长时间裸露于空气中，很容易生锈和受潮，造成损坏。为了降低大气腐蚀带来的损害，目前的常用做法是使用气相缓蚀剂材料对金属设备进行保护，其具有操作方便、防锈期长和不污染保护对象等优越性，且相关实验已经证明，气相缓蚀剂对于金属的大气腐蚀有较好的缓蚀作用，并成功应用于Yamal LNG，Ichthys LNG及SDA等陆地模块化项目的船运保护过程中，对于金属电仪设备起到了很好的防锈缓蚀效果。1 气相缓蚀剂材料

气相缓蚀剂，以下简称VCI(Vapor-phase Corrosion Inhibitor)。VCI是以气相防锈材料为主体，可以直接使用，

也可以涂覆或浸渍在载体上使用，这些载体可以是纸，也可以是塑料薄膜等，可以将VCI粉末装入纱布，无纺布袋内或直接散布于机械设备的不同部位，也可以将其压制成不同形状的片、丸、锭剂，还可以制成气相防锈纸、气相防锈水、气象防锈油和气相防锈薄膜等。目前，海洋工程领域通常选用VCI热缩防锈膜和VCI防锈挥发剂这两类VCI材料作为金属电仪设备的船运保护材料。1.1 VCI热缩防锈膜

使用VCI热缩防锈膜包裹或包装金属时，VCI中的化学成分作用于包装内，在金属表面形成分子层保护，如图1所示。保护层形成一道屏障，阻止水分、盐、灰尘、氧气及其他腐

图1 VCI热缩膜的

工作原理

蚀性物质直接接触金属表面，造成金属锈蚀。VCI防锈膜遇热收缩，使其可以与金属部件表面完全贴合，起到很好的保护效果。目前，应用较为广泛的的VCI防锈膜为美国Cortec

车组的故障检修作业流程，提升整体利用率。3 结语

文章采用数学建模的方式，并创造性地引入了蚁群算法进行求解及分析，实验及模拟结果表明，该数学模型的建立以及求解过程得到的整体计划方案，有利于优化动车组的故障检修作业流程，提升整体利用率。

参考文献：

图2 动车组列车的交路图

[1]聂磊,赵鹏等.客运专线运输组织技术[M].北京:北京交通大学出版社,2008.

[2]赵鹏,富井规雄.基于路段交换的多基地动车组运用计划的编制算法[J].铁道学报,2004,26(1):7-11.

[3]聂磊,赵鹏,杨浩等.高速铁路动车组运用的研究[J].铁道学报,2001,23(3):1-7.

值，即信息素的蒸发及重要程度分别为0.2和1，启发式因子为0.3，根据上述得到的最优解，可进一步推算得到高速铁路动车组列车的最优计划运行方案，经实际实施后发现，该方案能够较好地与动车组运用需求相吻合，有利于优化动

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