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高速鐵路列車調(diào)度對于鐵路行業(yè)的準(zhǔn)點率和可靠性具有關(guān)鍵作用。當(dāng)列車運行偏離計劃時，調(diào)度指揮部門制定運輸調(diào)整方案并下達(dá)實施，盡可能使列車運行恢復(fù)到原有計劃，減少對旅客和運行秩序產(chǎn)生的影響。干擾條件下的列車運行實時調(diào)整問題，是高速鐵路非正常情況下調(diào)度指揮工作的重要任務(wù)，是運輸組織調(diào)整優(yōu)化的重要內(nèi)容。

北京交通大學(xué)交通運輸學(xué)院的研究人員王藝楠、孟令云、龍思慧、樊亞夫，在2019年《電氣技術(shù)》增刊1上撰文（論文標(biāo)題為“”高速鐵路列車區(qū)間故障條件下列車運行調(diào)整優(yōu)化模型），重點研究高速鐵路列車在區(qū)間發(fā)生故障這一擾動情景下的列車運行調(diào)整問題，從微觀層面把列車在路網(wǎng)上的運行抽象為對離散行車資源的占用，建立了故障持續(xù)時間確定條件下的以所有列車晚點總時間最小為目標(biāo)的混合整數(shù)規(guī)劃模型，通過改變列車到發(fā)時刻、運行徑路、次序等實現(xiàn)運輸調(diào)整的目標(biāo)，用線性規(guī)劃商業(yè)軟件CPLEX求解。

以京滬高鐵北京南—德州東區(qū)段為例，驗證了確定性故障持續(xù)時間模型的有效性，結(jié)果表明求解結(jié)果和求解時間隨著故障持續(xù)時間的增加而增加。本文提出的模型和算法可以輔助調(diào)度員在故障發(fā)生后的較短時間獲得最優(yōu)調(diào)度方案，提高調(diào)度應(yīng)急處置的能力。

高鐵在正常環(huán)境下是按圖行車的，但是在遇到由人員因素、自然環(huán)境因素、固定設(shè)施移動設(shè)備因素等帶來的擾動時，高鐵運行將偏離計劃，造成列車晚點、旅客出行滿意度下降、鐵路通過能力降低、運輸效益下降等不良影響，嚴(yán)重的擾動和不及時的恢復(fù)甚至?xí)档兔癖妼Ω哞F的認(rèn)可度。

我國高鐵基本實現(xiàn)了安全平穩(wěn)運行，但由于高鐵密度高、晚點傳播快，偶發(fā)的突發(fā)事件仍會造成高鐵大面積晚點，帶來不良的社會影響。所以，如何使高鐵在干擾條件下通過各種手段盡快恢復(fù)到正常狀態(tài)，降低性能損失，提高鐵路運輸系統(tǒng)的可靠性和彈性，提高鐵路的應(yīng)急處置能力，是高鐵調(diào)度領(lǐng)域研究的重要內(nèi)容。

在干擾條件下的高速鐵路運行調(diào)整領(lǐng)域，既有研究可將列車運行調(diào)整模型分為從宏觀路網(wǎng)角度基于列車事件-活動網(wǎng)絡(luò)的模型和從微觀路網(wǎng)角度考慮行車資源和列車徑路的基于鎖閉時間理論的模型。

占曙光探討了高速鐵路區(qū)間能力部分失效組織高鐵列車共線運行時，需要考慮安全因素、是否取消車次、故障區(qū)間通過次序等建立列車運行調(diào)整模型，從宏觀上將鐵路網(wǎng)絡(luò)抽象為事件-活動網(wǎng)絡(luò)，以最小化列車晚點懲罰值、早點懲罰值和取消車次懲罰值之和為目標(biāo)函數(shù)，建立了混合整數(shù)規(guī)劃模型，用CPLEX求解，以京滬高鐵某條線全天42對長途列車為數(shù)據(jù)集，設(shè)立了9種不同故障發(fā)生時間、故障區(qū)間、故障持續(xù)時間的情景，結(jié)果表明所提出的雙方向都允許追蹤運行的調(diào)度策略優(yōu)于現(xiàn)場調(diào)度策略；但模型中的中間站接車時必須留有空閑股道這一約束可行性不大。

占曙光還研究了高鐵兩條正線同時失效的大干擾條件下的實時調(diào)整問題，主要研究故障發(fā)生時已經(jīng)在區(qū)間的列車如何停站、是否需要取消未開出的列車、故障結(jié)束后如何確定各列車的運行次序等問題，假設(shè)列車不允許在區(qū)間停留，但可以退回發(fā)車站停車，仍然從宏觀層面把列車運行抽象為由事件和活動構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，以列車總晚點時間懲罰值和列車取消懲罰值加權(quán)和最小為目標(biāo)值，建立了整數(shù)規(guī)劃模型，對大規(guī)模路網(wǎng)問題設(shè)計了兩階段算法進(jìn)行求解，以京滬高鐵上行全線42列車的不同故障開始時間、干擾區(qū)間、干擾持續(xù)時間為測試數(shù)據(jù)集，結(jié)果表明兩階段法的有效性。占曙光對高速鐵路區(qū)間能力完全失效和部分失效的模型進(jìn)行了探討。

季學(xué)勝提出了列車到發(fā)時刻與進(jìn)路同步優(yōu)化的高速鐵路列車運行調(diào)整模型。Meng Lingyun提出了一種同步優(yōu)化列車調(diào)度和列車路徑的改進(jìn)累積流變量模型，考慮了四種典型的調(diào)度措施：改變到發(fā)時刻、改變次序、改變股道、改變路徑。用行車資源的占用反映“軌道區(qū)段鎖閉時間”，從微觀路網(wǎng)角度建立運行調(diào)整約束，對不同列車數(shù)、不同路網(wǎng)尺度、不同施工區(qū)段的大M法、累積流變量法的線性規(guī)劃模型、線性松弛模型、拉格朗日松弛模型進(jìn)行求解，大量的數(shù)值實驗表明，拉格朗日松弛法可以比線性松弛法提高下限質(zhì)量。拉格朗日松弛法在廖正文的研究中也被應(yīng)用。

根據(jù)對文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)，綜合考慮微觀徑路、調(diào)度和徑路一體化的模型尚不多見，且既有研究多是因線路等固定設(shè)備因素導(dǎo)致區(qū)間通過能力喪失，本文的研究是因動車組的故障導(dǎo)致區(qū)間通過能力喪失。

本文引入行車資源的概念將我國高速鐵路網(wǎng)絡(luò)從微觀層面上抽象為由離散的行車資源構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，基于此對高速鐵路區(qū)間故障條件下列車運行實時調(diào)整問題進(jìn)行了闡述。在考慮列車運行安全約束以及實際約束的基礎(chǔ)上，建立了高速鐵路區(qū)間故障條件下的故障持續(xù)時間確定的列車運行實時調(diào)整MILP模型。

以京滬高速鐵路北京南—德州東區(qū)段3h時段的下行列車的實際數(shù)據(jù)為依據(jù)，考慮到高速鐵路線路故障的隨機(jī)性和不確定性，共假設(shè)了27種不同故障場景，采用本文模型對各種干擾情景下的列車運行實時調(diào)整方案進(jìn)行了計算，并將計算結(jié)果進(jìn)行了對比。本模型可以輔助調(diào)度員實時決策，提高應(yīng)急能力。

高速鐵路區(qū)間故障條件下的列車運行調(diào)整是大規(guī)模組合優(yōu)化問題，短時間內(nèi)有時無法獲得最優(yōu)解，為了使模型在問題規(guī)模擴(kuò)大時仍然適用，可以考慮將模型松弛，得到可行解。此外，本文是在假設(shè)故障持續(xù)時間已知的情況下，對列車運行調(diào)整問題進(jìn)行了研究，考慮到故障的不確定性，將本文模型擴(kuò)展到處理故障持續(xù)時間不確定情況下的列車運行調(diào)整問題是下一步研究的重點。