基于备选列车接续的周期性列车运行图编制模型研究

传统的周期性列车运行图编制模型(Cycle Periodicity Formulation,CPF)中有明确的接续约束。我国高速铁路列车运行图尚未采用周期性列车运行图,更未形成一套明确的列车接续关系,编制周期性列车运行图只能基于备选列车接续进行,求解过程中不同列车接续组合使描述CPF模型的约束图具有不同的结构,导致模型需要不断重构,且换乘客流的接续服务缺乏保障。针对上述问题,本文从决策变量、目标函数、约束条件等方面改进了CPF模型,建立了适合备选列车接续的周期性列车运行图编制模型(Potential Connections&Cycle Periodicity Formulation,PCCPF),提出分类整数圈基避免列车接续调整时模型重构,引入"二次列车接续"变量保证两次换乘客流的接续服务需求;以约8 700km的我国高速铁路网进行案例研究,验证了模型的有效性。

基于运行线匹配的区段站直通列车接续问题及算法研究

根据铺画的货物列车运行线和直通列车在区段站作业时间标准,为选择区段站直通列车到达和出发运行线,以直通列车在站总停留时间最少为目标,建立数学模型,通过虚设源和汇,将该模型转化为网络流,利用C++语言程序设计最小费用流算法求解。以南宫山站为例验证表明,该算法能有效地解决区段站直通列车接续问题。

地铁换乘站列车接续方案协同优化设计方法

针对地铁网络化运营条件下换乘站列车接续优化问题,提出面向整体换乘效率的列车接续方案协同优化设计方法。引入基于乘客换乘行为的微观仿真模型,刻画换乘时效与其影响因素间的复杂作用关系,并实现支持乘客个体粒度的换乘效率的精确衡量。以保障线网重点换乘站主要换乘方向最佳换乘时间为目标,提出重点车站及其关联车站衔接线路的列车接续方案设计策略。案例分析的结果显示,关联换乘站列车接续协同优化对于保障乘客换乘时效具有积极作用。

高速铁路列车接续时刻调整优化方法

随着我国高速铁路规模扩大并成网运营,换乘客流量日益增多,长距离客流的换乘组织问题愈加突出。现状列车接续方案存在接续时间长、接续频率低、同城异站接续等问题,不利于提高旅客换乘出行效率。本文基于我国高速铁路非周期列车运行模式,在大规模路网中多车站与多列车之间接续耦合灵活且复杂的背景下,建立优化列车接续方案的整数规划模型,以结合各OD换乘需求差异最大化列车接续频率和最小化列车接续时间为目标,通过调整既有运行图中列车在车站的到发时刻和顺序,优化列车接续时间、接续频率和接续方式。结合我国高速铁路客流与列车组织特点,模型考虑换乘枢纽内旅客同站与异站换乘的列车接续方式,并增加确保运行图稳定性和可行性的列车接续次数、追踪间隔时间等约束,以保证列车接续方案的现实操作性。我国“四纵四横”高速铁路网较大规模实际案例的求解结果表明,与现状列车接续方案相比,优化模型能够在较小幅度调整列车时刻的情况下,显著提高接续频率、缩短接续时间、优化接续方式,可为铁路部门调整列车运行图提供参考和依据。

基于换乘导向的大型客运枢纽高铁列车接续优化

针对高速铁路成网条件下的客运枢纽高铁列车接续优化问题,分析了枢纽内的旅客换乘过程,提出了中长途客流的换乘满意度概念;以平均换乘满意度和枢纽车站列车到发均衡性为优化目标,以大站合理发车时间、合理终到时间、车站作业间隔时间、旅客换乘时间、车站到发线能力等为约束条件,建立了基于换乘协同的大型客运枢纽高速列车接续优化模型。设计了改进染色体编码方式和选择策略的遗传算法对算例进行了求解。改进后的遗传算法同基本遗传算法、基本模拟退火算法相比,目标函数中所求的平均换乘满意度分别增加了5.10%、2.93%,枢纽车站列车到发均衡性分别提高了0.27%、2.31%,算例结果验证了改进遗传算法的有效性和稳定性,表明所提方法可以有效地提高大型枢纽高铁列车的接续质量。

旅客列车接续换乘问题与建议

中转换乘是在人们日常出行过程中经常遇到的问题,文章以现有的案例总结了铁路旅客列车中转换乘问题的情况,对换乘情况进行分类,详细分析换乘问题的由来,并整理了研究者们针对中转换乘问题做过的相关研究,提出了当前存在的问题及建议,对于保障旅客快速、便捷的出行具有一定参考价值。

枢纽站列车接续优化模型研究

列车在枢纽站的合理接续关系到旅客换乘质量,更对铁路运输企业的收益具有重要影响。针对枢纽站列车接续的到发时刻优化问题,在分析列车的接续关系和旅客换乘方式的基础上,以换乘旅客的无效换乘等待时间最小为目标,考虑列车间隔时间、合理到发时间、换乘时间等约束,构建枢纽站列车接续的到发时刻优化模型。最后利用CPLEX求解器对算例进行求解,换乘旅客的无效换乘等待时间较优化前减少了16.8%。结果表明,建立的列车接续优化模型能够有效减少旅客换乘的无效换乘等待时间,提升列车接续质量。

高速铁路网列车运行图接续方案优化方法

我国高速铁路网中多列车之间在多车站进行接续时的关系灵活且复杂,为有效提升旅客中转服务质量,先构建列车运行图接续方案优化的整数规划模型,调整既有运行图中列车的停站方案和运行时刻,优化列车接续的时间、频率和方式;再根据问题特点,在线性化模型的基础上设计遗传算法,将列车停站和运行时刻的循环迭代决策纳入遗传算法框架,提高模型求解效率;最后依托“二横二纵”主干路网构建大规模计算案例,验证方法的有效性。结果表明:与实际列车接续方案相比,优化后列车之间的接续时间平均缩短11 min,接续频率总计提高1109次,共53组列车接续由异站改善为同站,74.94%的客流OD中转服务质量得到不同程度提升;客流OD中的换乘需求越多,中转服务质量提升幅度越大,列车接续服务资源对不同OD间客流需求的匹配度更好。该方法能够在较小幅度调整既有运行图的前提下,获得列车接续方案较大幅度的质量提升。

高速铁路网周期性列车运行图接续约束生成模型

列车接续约束是周期性列车运行图编制模型重要且最具特色的约束之一,其目标是提高周期性列车运行图服务换乘客流的质量。如何合理设计列车接续关系成为周期性列车运行图在我国高速铁路网大规模应用中亟待解决的问题之一。本文基于周期性列车开行方案研究列车接续约束生成流程及关键技术,提出列车接续存在耦合性,该性质导致列车接续冲突;研究列车接续冲突判断标准,提出消解列车接续冲突的破圈法;在找出备选列车接续冲突关系基础上建立列车接续约束生成模型;以我国高速铁路的周期性列车开行方案为例验证了模型的有效性。

基于换乘协同的轨道交通网列车时刻表优化模型

为最大限度方便乘客换乘,从加强换乘站列车协同接续出发,采用混合整数规划方法构建城市轨道交通网列车时刻表优化模型。充分利用城市轨道交通均匀行车条件下换乘接续列车间会产生稳定的衔接周期这一特性,提出用平均换乘等待时间简化模型变量的规模,从而提高模型的求解效率;在此基础上,建立以各线路首列车发车时刻为决策变量,以路网内所有换乘乘客总的换乘等待时间最小为目标的换乘协同列车时刻表优化模型。以北京市轨道交通网为例,对给出的优化模型进行验证。结果表明:优化后乘客的平均换乘等待时间减少约12%,全网67%换乘方向上乘客的换乘等待时间均有减少;所构建模型能够有效优化列车的运行计划,改善列车在换乘站的协同接续效果,进而提高换乘效率及服务水平,而且较以往模型在运算效率方面有大幅提高,适用于解决为方便乘客换乘的大规模城市轨道交通网的列车时刻表优化问题。

基于复杂网络的高速铁路列车服务网络特征

基于复杂网络理论,构建我国高速铁路列车服务网络,阐述复杂网络的指标在列车服务网中的实际意义,对比分析Space L和Space P 2种网络构建方式下高铁列车服务网络的基本特征,并引入旅行时间和服务频率2种权重计算介数,实现对铁路车站枢纽影响力的量化评估。利用Space P方式构建考虑换乘服务理念的局部网络,针对列车接续关系及其特征,提出对接续关系的修正表达与网络构建方法。以武汉站为核心的局部网络为例,通过对比修正前后网络特征的变化,验证修正表达方法的有效性。研究结果显示表明:现行列车开行方案下,每个高速铁路车站平均与52.3个车站有列车直接通达,任意2个车站间平均通过1.1次换乘可以到达。部分车站的可达性、枢纽影响力、服务频率特征不匹配。论文提出的网络构建方法与特征分析结论对高铁列车服务网络性能的综合评价与优化调整具有参考意义。

新旧列车运行图交替期客车车底运用方案的编制

以旧列车运行图中1列列车最多与新列车运行图中1列列车存在接续关系、新列车运行图中1列列车最多与旧列车运行图中1列列车存在接续关系、新列车运行图中所有列车必须有客车车底担当为约束条件,以新旧列车运行图交替期列车接续代价最小为目标函数,建立新旧列车运行图交替期客车车底运用方案优化模型,并设计基于蚁群算法的模型求解算法。以成都站执行新运行图时的数据(成都站为客车车底配属站)为例,采用本方法编制新旧列车运行图交替期客车车底运用方案,并与人工基于车底固定运用模式编制的方案对比,结果表明本方法编制的车底运用方案更优,验证了模型和算法的可行性和实用性。

考虑接续可靠性的动车组运用计划优化方法

提高动车组运用计划的接续可靠性可有效降低运营成本,更好适应不断变化的运营环境。基于动车组运用网络图,考虑动车组初始任务、空车调拨等运用条件和检修里程、检修能力等约束条件,分析任务晚点条件下动车组完成相邻任务的能力,进一步提出交路段和整个运用日计划的接续可靠性定量化方法。在此基础上建立以运营总惩罚费用最小为目标,考虑检修和热备任务的动车组运用计划优化模型,设计改进的蚁群算法求解模型,并利用算例验证。算例表明:在不改变基本运营条件下,适当增加接续时间可有效提高动车组运用计划的接续可靠性,且有效降低因接续失效而带来的高风险。

离所时间限制下动车组交路计划优化研究

由于我国高速铁路系统一般在夜间进行检修作业,故动车所对动车组最晚离所时间会有一个限制,避免某些列车受检修天窗的影响而长时间停站。在编制动车组交路计划时考虑此类约束条件,将大幅增加模型的求解难度。本文针对该问题,将动车组最晚离开动车所时间、一级检修里程周期和时间周期作为约束条件,分析动车组交路的优化目的,以动车组接续总时间和动车组交路总损失里程最小化为目标,基于列车接续网络图,建立离所时间约束下的动车组交路计划优化模型。结合模型的特点及其复杂性,设计求解模型的模拟退火启发式算法。并以太原南动车所的46个列车车次为例,分别在不考虑离所时间约束和考虑离所时间约束两种场景下,生成动车组交路优化方案。结果表明:在动车组交路个数、接续总时间和平均运行里程等指标几乎相同的情况下,实现了离所时间约束,使得交路计划更加符合运输生产实际需求。