考虑货运方式和客运硬时间窗的地铁客货共车运输优化

鉴于地铁网络在解决大城市居民出行问题上的成功实践,能否利用非高峰时段地铁线路的冗余运力缓解城市交通拥堵和货运压力,成为近年来城市货运领域的一个热点话题。本文研究了一个基于“客货共车”模式的地铁客货协同运输优化问题,特别考虑了货运需求的运输方式约束(即同一货物运输需求将完全通过地铁完成,或完全不依赖地铁)以及客货需求的时间窗约束,其目标是在必须满足乘客需求的情况下,充分利用地铁运力服务货运需求,同时减少货运对乘客的影响以及混合编组的工作量。货运需求的运输方式约束使得该问题被构建成一个非线性整数规划模型。通过线性化技术,将非线性整数规划模型转化为等价的线性整数规划模型,并利用商业求解器CPLEX进行求解。以北京地铁八通线为例的实验结果表明,所提出的方法能够有效解决所关注的问题,同时所得到的协同优化策略能够提高地铁线路的“客货共车”运输效率。为了进一步说明所考虑的问题特点,相关计算结果与已有研究进行了对比,这为地铁货运管理和决策提供了更多参考。

考虑时间窗的地铁客货协同运输优化

在实现“双碳”目标的背景下,发展地下物流系统成为未来解决可持续城市货运问题的有效途径。就当前而言,依托现有的城市地铁网络,充分利用地铁线路在非高峰时段的冗余运力,是短期内缓解城市货运压力的一个替代方案。根据操作方式的不同,基于地铁网络的地下物流系统包括客货分离和客货共车等多种模式。在客货共车模式下,研究基于地铁线路的客货协同运输问题,该问题包括客货列车车厢分配和客货流量控制2个子问题。先将该问题构建成一个整数线性规划模型,对地铁线路的客货列车车厢分配和客货流量控制进行一体化优化,其目标是使系统的广义成本达到最小,其约束条件充分考虑了客货需求在时间窗约束上的不同之处。然后将该模型应用于北京地铁八通线,并利用求解器CPLEX进行数值实验。实验结果表明,所建立的模型能够反映客货共车模式的实际情况,CPLEX能够快速精确地将其求解。得到的协同优化策略较大幅度地降低了系统的延迟惩罚,同时提高了地铁线路的客货运输效率。