高速铁路列车开行方案与票价票额综合优化

为提升高速铁路的运营组织水平和盈利能力,本文提出高铁列车开行方案与票价票额综合优化方法。首先,构建分时客流需求与票价间弹性需求函数,并分析包括出发时段偏差、乘车耗时及票价的旅客广义出行成本,进而采用多项式Logit模型描述分时弹性客流的列车选择行为。在此基础上,以客票总收入与运营总成本之差最大为目标构建三者综合优化模型。其次,利用OD总收益关于列车票价的偏导构造票价方案搜索策略,使票价邻域解和列车开行方案邻域解相适应,并运用Cplex求解对应的最优票额分配方案,设计模拟退火算法求解模型。最后,基于郑西高速铁路进行算例分析,结果表明:在7个不同弹性系数下进行综合优化,旅客出行成功率和列车平均客座率均在90%以上,优化解的列车开行方案、票价方案及票额分配方案均高度匹配;在5组不同规模算例中,三者综合优化的运营净收益相比于固定票价下的开行方案与票额联合优化和固定开行方案下的票价与票额联合优化,分别提高了4.11%~15.25%和3.17%~13.42%,且人均单位里程出行成本亦分别降低了1.69%~4.96%和0.97%~4.35%,表明综合优化更好地提升了高速铁路的运营收益和旅客服务水平。

高速铁路多列车客票预分与通售策略协同优化

在客票预分方案中设置通售票能使分配票额有效适应售票过程中动态变化的购票需求,但也容易出现通售票过早肢解,从而导致后续长途OD对旅客购票失败、通售票无法充分利用。为避免此情况出现以进一步提高通售票的利用率,考虑通售票销售策略与铁路客票预分方案的协同优化问题,实现由OD固定票、通售票构成的客票预分方案与通售票发售策略(以下简称“通售策略”)的协同优化。首先,基于旅客随机购票需求描述、旅客购票列车选择分析,构建铁路客票预分方案与通售策略协同优化模型,以客票总收益最大化为目标,考虑列车席位能力、列车服务、客票量上下限以及通售发售策略等约束;其次,在生成多套购票需求样本的基础上,结合旅客出行购票过程的仿真,设计模型求解的粒子群算法。算例结果表明对比不考虑通售策略的客票预分方案,本文优化方法能使列车平均客座率提高4.96%、列车客票总收益提高2.74%,充分验证了引入通售策略能有效实现客票的灵活与充分利用。

面向灵活编组的城轨列车开行频率与时刻表综合优化

在城市轨道交通中,列车开行频率与时刻表在很大程度上决定着其运输服务水平。针对城市轨道交通客流时空分布不均衡的问题,本文采用灵活编组运营模式综合优化列车开行频率和时刻表,以达到运输能力供给与客流需求的精准匹配,保证乘客服务水平的同时降低企业运营成本。首先,通过列车运行线候选集的建模方法,考虑列车开行频率、安全间隔等约束,以乘客总等待时间和企业总运营成本最小化为目标,构建灵活编组模式下列车开行频率与时刻表综合优化混合整数非线性数学模型,对列车开行频率、列车编组方案和列车时刻表进行协同决策优化。其次,针对所构建模型非线性的特点,基于变邻域搜索算法框架构造3种邻域结构并结合动态客流加载仿真过程,设计了高效求解的启发式算法。最后,以某城轨线路的实际数据进行案例分析,验证所提模型和算法的有效性。算例结果表明:相较于固定编组运营模式,本文方法可在乘客平均等待时间仅增加0.26 min的情况下,降低约7.05%的运营成本;此外,相较于单一运营方案优化,在灵活编组模式下综合优化列车开行频率和时刻表能够进一步实现列车运输能力与乘客需求精准匹配,在保证乘客服务水平的同时降低运营成本;并且在实际应用中,运营企业还可根据运营目标合理设置权重系数,进一步平衡乘客服务水平与企业运营成本。

客运专线网络列车开行方案与运行图综合优化方法

基于旅客列车开行方案和运行图的铁路企业运营效益和旅客出行费用,以铁路企业效益最大化为优化目标,以车站整备能力、车辆总数和列车编组辆数等能力资源限制以及列车到发作业相容性为约束,建立旅客列车开行方案与运行图综合优化的双层规划模型;分别基于旅客列车开行方案和列车运行图的换乘网络进行客流分配,将旅客列车开行方案和列车运行图优化有效结合起来,设计了基于模拟退火的综合优化算法。算例分析表明列车开行方案与运行图的综合优化既能保证铁路企业的收益,又能够有效提高旅客换乘质量。

基于定序优化的客运专线列车运行图铺划方法

在考虑旅客列车始发时间域和维修天窗的基础上,建立客运专线列车运行图优化模型,设计基于定序优化的客运专线列车运行图铺划方法。该方法在不断优化松弛列车运行图的过程中实现,对于当前松弛列车运行图,每次按照最小平移时间法则选择冲突进行优先化解,直至所有冲突化解为止。化解冲突时,通过构造松弛列车运行图的扩展多平行四边形和有向图,以平移作业、交换作业顺序、变更停站方案和调整列车始发时间域等方法来优化松弛列车运行图。算例分析表明,该方法能够有效地实施客运专线列车运行图的铺划。

城市轨道网络列车运行计划实施效果综合评价

从线路列车运营和线间列车协调2个方面对城市轨道网络列车运行计划实施效果进行评价。首先从线路技术性、服务质量、抗干扰性及站台候车客流4角度构建线路列车运营质量评价指标体系,从线间能力协调、高峰期站台候车客流及首末班车协调3角度构建线间列车协调质量评价指标体系;其次,在分别基于梯形模糊数计算指标主观权重与基于熵值计算指标客观权重的基础上,通过线性加权组合法确定各项指标的组合权重;最后计算各条线路列车运营质量综合评分、任意2个衔接线路间列车协调质量综合评分以及各项指标的平均评分等作为衡量列车运行计划实施效果的依据。研究结果表明:通过对网络列车运行计划评价能够较好地衡量其实施效果以及发现其不足之处。

基于定序优化的高速铁路网络列车运行图优化

考虑车站各衔接方向的列车作业时间间隔约束关系,以列车旅行时间最少为目标,建立高速铁路网络列车运行图的优化模型。通过扩展网络松弛运行图的有向图表示形式,建立网络松弛运行图的定序优化线性规划模型。在构建冲突及其化解方案选择策略的基础上,通过组合平移列车作业、交换列车作业顺序、变更列车停站以等冲突化解策略,设计基于定序优化的高速铁路网络列车运行图铺划方法。算例分析验证相关模型与算法的有效性。

高铁列车差异化票价与票额协同优化

鉴于同OD服务列车间服务的差异性与可替代性,利用票价调节不同服务水平列车间的客流量是提高列车平均客座率、增加客票票价收益的有效手段。本文将列车旅行速度、停站次数及舒适性等作为衡量列车服务水平指标,基于列车服务水平对OD间服务列车进行聚类分级;同时构造价格-需求弹性函数描述OD之间出行量与票价之间变化关系,并采用Logit模型将OD间的需求分配到各类服务列车上。在此基础上,构建以客票票价收益最大化为目标的高速铁路多类列车差异化票价与票额协同优化模型,并设计模拟退火算法进行求解。算例结果显示差异化定价方案的客票收益较既有单一定价方案提高了5.6%,表明差异化定价能有效提高列车客座率与铁路客票票价收益。

基于多节拍组合的城际铁路列车运行图优化

为了使得城际铁路列车车站到发时刻既能具有严格等时间间隔的周期性规律,又能灵活适应城际铁路客流需求的时间分布,首先提出了列车多节拍组合运行组织模式,并将其与单节拍、非节拍运行组织模式进行特征对比分析.进而基于列车多节拍组合运行模式,以最小化所有节拍单元列车总旅行时间为优化目标,以同节拍单元列车等时间间隔运行、各类作业安全时间间隔要求等为约束,构建了城际铁路列车多节拍协同运行图优化模型.在通过确定模型中复杂约束、引入拉格朗日乘子将其松弛的基础上,结合次梯度法设计基于拉格朗日松弛的优化算法求解模型.以京津城际为背景的算例优化获得由4个节拍列车组合的列车运行图,其中各节拍列车分别以17、34、34、35 min等时间间隔周期性运行,该方案目标函数与其最优下界的相对差距仅为2.55%.

考虑运行节能和车底运用的城轨时刻表优化

城轨运营能耗是城轨列车运营主要成本之一,随着能源价格的日益增长、城轨开行密度和运营里程的持续增大,能耗成本在城轨列车运营成本中的份额越来越高。优化列车时刻表、实现列车节能运行对于降低整个城市轨道交通运营成本具有重要的现实意义。为了避免因过度追求时刻表的节能效果,而导致满足时刻表车底接续方案的车底使用成本以及列车总运行成本增加,基于给定的初始列车时刻表与各区间候选列车牵引策略集,研究考虑列车运行能耗和车底运用的城轨时刻表优化问题。首先,以列车运行节能与车底运用时间总成本最小化为优化目标,考虑列车车站到发时刻调整量、列车旅行总时长、车底衔接时长以及安全时间间隔等约束,构建考虑列车运行节能和车底运用的城轨时刻表优化模型,实现列车区间节能运行策略、车站到发时刻、车底衔接方案的协同优化。其次,在构造车底衔接计划生成策略、不可行解修复策略的基础上,设计一种高效粒子群算法对模型进行求解。最后,以广州地铁9号线为例的算例分析表明,通过所建协同优化方法获得的节能时刻表和车底衔接方案能使列车能耗成本与车底成本之和降低3.81%。

基于灰色关联的城市轨道网络列车运行计划综合评价

城市轨道交通网络列车运行计划的综合评价不仅需衡量各条线路列车运行质量,还应着重考虑各线间列车运行接续质量。本文首先从服务质量、线间协调、首末班车协调、高峰期站台客流饱和、抗干扰性以及技术性6个方面构建城市轨道网络列车运行计划综合评价的指标体系;其次在分别采用层次分析法与熵值法确定各评价指标主观与客观权重的基础上,通过线性组合主观与客观权重而获得各评价指标权重,进而通过计算灰色关联系数确定各评价方案的灰色关联度来实现路网列车运行计划方案选优。

基于客流均衡分析的城际铁路列车运行图优化

将城际客流均衡分配与列车运行图优化相结合,构建城际列车运行图优化的双层规划模型,其中,上层模型以满足行车组织要求、运营时间等为约束,以降低旅客乘车时间、换乘等待时间以及提高始发、终到时间满意度为目标优化列车运行图;而下层模型为基于列车运行图的客流均衡分配模型。模型采用模拟退火算法与GP算法组合求解,在生成初始列车运行图的基础上不断通过均衡分配乘车客流、构造邻域解迭代优化。算例分析表明模型与算法具有较好的收敛性与有效性。

基于候选列车集与弹性需求的城际铁路列车开行方案优化

城际铁路列车服务水平直接影响着全天各时段旅客出行需求量。为了研究这种影响关系,获得吻合出行需求的城际列车开行方案,首先建立旅客时段出行需求与广义出行费用间的弹性需求函数,并基于给定候选列车集构造旅客出行网络,进而以最大化列车开行收益为优化目标,构建面向弹性需求的城际列车开行方案优化模型。模型结合弹性客流在出行网络上的路径选择,从候选列车集中选择开行列车,并优化其停站方案与始发时刻。在生成初始列车开行方案基础上,设计其邻域解生成策略,构建求解模型的模拟退火算法。算例优化不同分布客流的列车开行方案,结果表明:模型与算法能够获得更吻合弹性需求的列车开行方案,且有助于提高旅客服务水平与企业经济效益。

基于学生评教的高校教师课堂教学质量评价方法

学生评教是目前国内外高校用于衡量、改善教师课堂教学质量的主要途径。文章结合目前高校学生评教实际,从教学基本要求、教学内容、教学实施与教学改革等方面构建高校教师课堂教学质量指标评价体系,并以教师课堂教学学生评分为基础,采用主成分分析法获取各指标重要程度系数,进而结合各指标平均评分值绘制教学质量评价结果分析图,根据各指标所在分析图中区域来衡量教师课堂教学质量,并由此提出进一步改善教学质量的相关建议。

基于多日需求情景的高铁列车开行方案鲁棒优化

同一列车开行方案往往需要实施于多个运营日,但是各运营日出行需求在出行总量、时空分布上均具有一定差异。为了使实施于多个运营日的同一列车开行方案能够有效适应各运营日的差异性需求,基于多日需求情景的高铁列车开行方案鲁棒优化问题展开研究。将每个运营日的需求分布描述为一种需求情景,从而生成适应多日需求的统一候选列车集。在此基础上,通过分析列车开行成本、旅客出行费用的构成,以两者总成本的“后悔值”衡量鲁棒方案应用于各需求情景下产生的目标值与最优目标值的偏差,构建以最小化最大后悔值为目标的高铁列车开行方案鲁棒优化模型。在构造面向多日需求情景的邻域解搜索策略基础上,设计模拟退火算法求解模型。以宁杭高铁线路为算例,分析可得:鲁棒方案与各运营日分别实施其满意方案的目标值相比仅相差0.56%,并且从各需求情景的满意方案中任意选择一个实施于所有运营日,其总成本均大于鲁棒方案,所以鲁棒方案能有效地适应多日的时变出行需求。所提出的列车开行方案鲁棒优化方法具有一定有效性和可行性。

高速铁路多节拍组合运行图优化模型与算法

基于多节拍组合运行方式,以最小化节拍单元列车总旅行时间为目标,以同节拍列车等间隔运行、区间运行时分、车站停站时分,以及安全作业时间间隔为约束,构建多节拍列车运行图优化模型.在设计多节拍列车运行图解编码、编码更新规则以及单节拍列车多路径组合搜索子算法的基础上,设计基于交互熵思想的多节拍列车组合运行图优化算法.算例分析表明,模型与算法能够有效获得满足要求的多节拍组合运行图.

基于弹性需求的城市轨道交通列车开行方案研究

城市轨道交通的列车开行方案直接影响乘客的出行费用,需要根据客流的需求弹性制定。针对目前城市轨道交通规划和运营实际,将列车开行方案归结为列车编组、开行时段,以及各时段每一列车交路的列车数量。在分析乘客广义出行费用的基础上,构造乘客出行的弹性需求函数,将乘客乘车选择归结为具有能力约束的弹性需求用户均衡问题。进而利用城市轨道交通营运企业与乘客之间的博弈关系,对列车开行方案相关的费用、效益等优化目标和约束条件进行分析,建立基于弹性需求的城市轨道交通列车开行方案的多目标双层规划模型,并设计基于模拟退火算法的优化算法。针对长沙地铁2号线的应用表明,优化方法具有较高求解效率和较好求解质量。

基于弹性需求的旅客列车开行方案优化研究

旅客列车开行方案直接影响着铁路旅客出行费用,从而导致铁路旅客运输需求的变化。通过分析与旅客列车开行方案相关的铁路旅客运输需求影响因素,构造旅客运输弹性需求函数关系,将旅客换乘方案的选择归结为弹性需求下的用户平衡分配问题,进而利用铁路企业与旅客之间的Stackelberg博弈关系,建立了基于弹性需求的旅客列车开行方案的双层规划模型,并设计了基于模拟退火算法求解的优化算法。算例分析表明,基于弹性需求的旅客列车开行方案优化模型和算法能够更好地优化旅客列车开行方案,使之与铁路旅客运输需求相吻合,从而产生更大的社会与经济效益。

铁路客运站到发线运用和接发车进路排列方案综合优化

在给定站形布局和列车运行图的前提下,研究铁路客运站到发线运用和一端咽喉接发车进路排列的综合优化问题。以列车等级总权重最大化为第1层次优化目标,到发线运用效用最大化为第2层次优化目标,对列车占用到发线和道岔进行相容性约束,建立到发线运用和一端咽喉接发车进路排列方案综合优化的0-1规划模型。提出极大列车进路方案及其k剔除邻域系的概念,以此设计求解模型的模拟退火算法。最后以某客运站一端咽喉区为例验证该模型和算法的合理性。结果表明:模型对实际问题的描述准确,规模较小,算法效率较高,适用于大规模的铁路客运站。

客运专线动车组运用计划优化模型与算法

在不固定动车组运用区段的前提下,以全部列车形成的环形排列为动车组交路,在环形排列中以日常检修和一级检修的时间间隔和里程间隔为约束,列车接续费用最少为优化目标,建立动车组运用计划和检修计划的一体化优化模型。环形排列状的动车组交路有效描述动车组运用的均匀性,日常检修和一级检修约束使得动车组运用计划优化中融合检修计划的优化。通过引入罚值函数和三交换邻域结构,设计求解模型的模拟退火算法。最后对144列列车的运用计划和检修计划进行实例分析,并分析各项优化指标。