基于候车时间和效益损失的城轨列车运行计划优化

兼顾乘客和企业的双方利益是编制城轨列车运行计划关注的重点。以两端配有车场的城轨线路为背景,通过考虑列车载客状态及其时间持续对运营效益的影响,提出效益损失概念。针对断面客流不同需求导致效益损失的个体差异,引入体现其差异性的调控因子,以候车时间和效益损失上确界为优化目标,通过考虑列车数量、折返线能力、列车接续及进出场环节等关键约束条件,构建城轨列车运行计划优化模型。因模型求解需要,对模型进行线性化等价重构,并据此设计基于GA(Genetic Algorithm)-Gurobi的混合求解策略。最后,通过算例分析验证了模型及求解策略的合理性,结果分析表明:本文优化得到的列车运行计划节省候车时间约30.1%,减少效益损失约17.9%,节省列车数7.4%,列车运行计划质量得到明显提升。

面向复杂高速铁路网的列车运行计划应急调整方案研究

针对高速铁路应急调整存在的问题,研究面向复杂高速铁路网的列车运行计划应急调整方案,设计高速铁路列车应急调整流程,以及非正常事件下基于“一事一图”的高速铁路列车应急调整系统,以提高铁路应急处置能力。该系统运用时空网络、拉格朗日松弛理论,采用模块化设计,具有设置封锁、自动生成运行图、计划修改与下达等功能,已应用于中国铁路北京局集团有限公司应急指挥中心,为铁路调度部门应急指挥提供了辅助决策支持,取得了良好的应用效果。

列车运行计划冲突判定与检测方法研究

冲突判定和检测是列车运行计划编制和调整过程中的重要环节,是列车安全、有序运行的重要保障。本文较为全面地刻画了各类列车间隔时间冲突,包括列车追踪间隔时间冲突和车站间隔时间冲突,并基于时空网络提出相应的冲突判定方法。同时,提出了到发线占用冲突判定方法,并基于车站“点-弧”拓扑结构构建以及道岔分组,考虑时空维度,提出了咽喉区进路冲突的判定方法。进一步,基于滚动时域和深度优先搜索方法,提出了列车运行计划冲突检测方法和具体的冲突检测步骤。最后,提出了列车运行计划冲突疏解原则和策略,具体包括调整列车到发时刻、调整列车到开顺序、变更列车服务和变更列车运行径路的疏解策略。基于京包客专线路图定列车日常开行、图外临时旅客列车加开的场景进行了实验,实验结果证明了间隔时间冲突与车站进路冲突检测方法的有效性,可以精准地检测出上述冲突,为计划编制人员提供了合理的冲突疏解建议,保证了列车运行计划的可执行性,可辅助调度员快速、高效进行运输组织决策。

我国铁路列车运行计划集成编制方法研究

根据我国建国以来铁路列车运行计划编制的特点,将编制方法分为4个阶段,分析归纳了4个阶段编制方法的基本特征、主要成果、与发达国家的差异及存在问题.接着,论文根据列车运行计划编制涉及的主要方法与技术,从列车运行图、人员与设备周转计划、车站作业计划、方案计算验证4个方面分析了列车运行计划编制的主要方法和技术关键.通过对列车运行计划集成编制的研究,提出了新一代列车运行综合计划编制的系统框架、需要突破的关键科学问题以及技术实现的要点.最后,结合作者在该领域已经取得的研究进展,阐述了新一代列车运行综合计划系统编制的功能及其应用案例.

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。

列车运行计划仿真模型研究

为借助计算机虚拟技术模拟列车运行计划的实施过程,建立仿真模型描述列车运行环境、状态及规则,用以列车运行仿真平台的开发。以改进Petri网为工具,结合铁路运输组织特点,定义个性托肯表示列车,定义颜色集库所描述路网环境及列车运行信息,定义多种变迁实现列车空间位置的变换及运行信息的传递,定义全局时钟递增变量驱动系统运行;基于部件组合思想和同时考虑线路可双向运行和列车运行过程中随机扰动建立的列车运行仿真模型,可根据需要模拟的列车运行计划及关联路网的数据,快速生成与列车运行环境和列车运行规则对应的仿真框架,在根据相关数据对各静态参数进行初始化后,可按设置的区域范围及时段要求模拟列车运行计划。仿真实例表明,模型直观且易于编程实现,仿真结果基本符合客观实际。

面向O-D时变需求的城轨列车运行计划优化方法

面向城轨客流时变需求,在给定乘客服务水平的限制下,耦合出行需求与列车始发时间,优化城轨线路列车运行计划,使得列车对数和列车车底数最小化。以具有单一尽头车场的列车运行计划优化问题为研究背景,将该问题分解为列车时刻表优化子问题和列车周转方案优化子问题。针对列车时刻表优化子问题,提出基于时刻表的客流分配方法,构建相应的列车时刻表优化模型,并设计列车时刻表双向关联序列化优化算法;针对列车周转方案优化子问题,建立相应的列车周转方案优化指派模型,同时设计求解该模型的匈牙利算法。算例分析表明:本优化产生的列车运行计划,在满足乘客服务水平的基础上,最大限度地降低了列车运行成本,依次使得列车对数、列车车底数最少,证明模型和算法的有效性。

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BPM的列车运行计划自动调整系统

基于业务流程管理(BPM)技术,采用标准的业务流程执行语言(BPEL)和业务流程建模标注(BPMN)模型,开发列车运行计划自动调整系统。分析列车运行计划调整的流程,按照一定的原则开发列车运行计划调整过程的业务服务和数据服务。采用BPEL构建列车运行计划调整的主业务流程模型,开发包括业务流程引擎和业务流程监控系统的系统平台。业务流程引擎设计基于开放的J2EE平台,业务流程监控系统设计基于松耦合的架构。开发列车运行计划调整服务等系统的关键服务。系统模拟测试结果表明,该系统可使列车运行计划调整的效率和准确性获得极大的提高。

基于运力协调的城市轨道交通网络列车运行计划优化

针对高峰时间客流量大、换乘站客流风险突出的情况,从能力匹配角度研究了城市轨道交通网络运输组织协调方法.分析了站台客流的变化规律,确定了列车疏解能力、候车客流需求、站台最大聚集人数的计算方法.提出了运力协调度的概念,用以描述客流需求与各线运输能力的匹配程度.以换乘站整体的运力协调度最优为目标,以首班列车发车时刻和列车运行间隔为决策变量,以保证站内客流安全为主要约束,建立了列车运行计划协同优化的非线性整数规划模型,并采用遗传算法求解.对某两线相交网络进行算例分析表明:采用运力协调方案后,列车开行总数仅增加1列,留乘人数减少了68.44%,运力协调度更接近1,大客流方向站台的最大聚集人数分别降低11.77%与19.68%,各方向的运能供给更好地适应客流需求,可有效提高乘客和运营企业双方的利益.

轨道交通网络列车运行计划一体化编制理论框架研究

以城市轨道交通线网运营特征分析为基础,对网络列车运行计划一体化编制内涵进行界定;以运行计划编制原则和已知条件为基础,对城市轨道交通网络列车运行计划一体化编制的关键问题进行探讨;将线网上只关注本线运能供需协调策略实现的线路独立性运行计划编制进行整合,给出一体化编制机制及流程,提出一体化编制理论框架。最后,以北京地铁为例,对城市轨道交通网络列车运行计划一体化编制理论框架的应用进行说明。

基于客流多式出行选择的城轨列车运行计划与票价组合优化

结合拥有与非拥有私家车客流在城市常规公交、道路、城轨多种出行方式之间的相互选择影响,优化城轨网络列车运行计划与票价。在分析不同出行方式出行费用基础上,基于主从博弈关系构建城轨列车运行计划与票价优化的双层规划模型,其中,上层规划优化城轨列车运行计划与票价;下层规划为基于给定城轨列车运行计划与票价方案的客流多方式出行选择分配。设计模拟退火-遗传算法和MSA算法结合的混合算法对模型进行求解,算例结果表明当线路运行列车数量由15列增至30列时,城轨客流分担率增加约20%,常规公交与私家车客流分担率均降低10%左右;而当城轨票价率从0.025元增至0.1元时,城轨客流分担率从72%下降到53%,同时常规公交与私家车客流分担率分别从19%与9%上升到28%与19%。

高速铁路列车运行计划自动调整系统研究

为进一步提升行车控制自动化水平,针对高速铁路调度指挥系统可扩展性较差、应急处置能力不足、人工调整运行线间冲突低质低效等问题,在智能铁路框架下,设计包含应用层、业务层和数据层3层架构的列车运行计划自动调整系统,分析自动调整子系统整理调整场景及策略映射关系,在标准化数据驱动下,以启发式算法自动实时输出目标最优的无冲突计划。仿真实验及京沈客运专线现场联调联试试验表明,合理设计的系统结构计算效能突出,在减轻调度员劳动强度的基础上,可以提高突发事件应急处置能力和调度智能化水平,同时兼顾运输服务质量和铁路企业收益。

基于动态优化的城轨网络列车运行计划换乘衔接研究

随着城市轨道交通网络的快速发展,线路间的换乘点不断增多,换乘站时刻表的协调直接影响服务水平,有必要结合线网客流分布特点协调换乘站列车到发时刻,以尽量减少乘客在换乘站的换乘等待时间,提高乘客出行效率。以线路间列车衔接时刻点为优化对象,以重点换乘站的换乘衔接需求为主导,建立换乘衔接方案编排优化模型,在网络层面实现基于线网整体换乘等待时间动态最优的换乘站衔接时刻优化,并以广州地铁线网为例,利用模型开发软件,得到符合现场需求的换乘衔接优化时刻点,为网络化运营条件下的列车运行计划协同编制提供技术支持。

基于多属性决策方法的高速列车运行计划评价研究

为有效利用高速铁路车站和区段通过能力,提高铁路客、货运输能力,必须提高高速列车运行计划的质量,确保铁路运输生产稳定有序。从高速列车运行计划的评价指标分析与选择入手,运用多属性决策方法,对列车运行计划的指标值进行赋值和规范化,采用熵权法确定评价指标权重,运用理想点法求解最佳方案;通过计算实例,对该评价方法的可行性与合理性进行验证,为评价高速列车运行计划提供一种新方法。

基于时空网络的列车运行计划应急调整方法

列车运行遇到大规模扰动时,需要对计划做出较大调整,以尽快恢复正点运行。传统列车运行计划应急调整需要调度员通过手动调整,耗费大量时间和精力,难以完成快速决策。结合高铁列车实际运行调整的应用场景,研究大规模扰动下的列车运行调整问题,以时空网络、拉格朗日松弛算法等为理论基础,开展列车运行计划应急调整决策研究,重点阐述模型构建、原型系统、算法示例等,为铁路应急指挥中的快速决策提供技术支持。

基于企业合理库存管理的列车运行计划优化调整

近年来企业运输成本、库存成本约占物流总成本的2/3,铁路作为企业物流供应链的重要环节,只有将铁路列车运行计划与企业生产消耗、库存管理联动,才能有效降低企业物流成本。在阐述企业配送模式对列车运行计划调整要求的基础上,结合列车运行计划编制与调整的原则,构建基于企业合理库存管理的列车运行计划优化模型。算例分析求解结果表明,通过优化企业列车到达次序、到达时刻,在满足企业生产计划的同时,可以实现企业库存的最小化。

城市轨道交通网络化列车运行计划智能编制与管理平台研究

从实时性、动态性、多样性、智能性、安全性等系统设计需求考虑,提出一套城市轨道交通网络化列车运行计划智能编制与管理平台建设方案。系统包含基础数据管理子系统、网络化运输方案智能编制子系统、列车运行图智能编制子系统、列车运行图仿真子系统、列车运行图智能评估子系统、列车运行图智能优化子系统以及列车运行图统一管理子系统,内部集成网络化列车运行方案编制模型、网络化列车运行图编制模型、线网列车运行图仿真模型、线网列车运行图衔接优化模型,并针对线网列车运行图设计了评价指标体系。开发了原型系统,由算法服务器、数据库服务器和接口服务器等构成C/S与B/S模式相结合的3层体系结构。在北京地铁的试运行表明,搭建的基于人机交互的城市轨道交通网络化列车运行计划智能编制与管理平台技术可行、效果良好;平台的建成将列车运行计划的编制时长由5个工作日缩短至1小时以内,列车运行计划编制周期缩短80%。

基于情景推理的列车运行图调整方法

列车运行计划调整具有实效性强、调度人员要求高、调整策略优化指标多、动态性强、建模要求高等特点,因此,列车运行计划的快速优化存在一定难度。提出一种基于情景推理的列车运行计划调整方法,以较少的时间实现对一段时间内列车运行计划的快速优化调整。通过广铁武广三台高铁数据仿真结果说明该方法在对列车运行计划调整方面具有时效性和实用性。对于提高调度人员工作效率和减轻劳动强度方面有较大帮助。

需求响应机制下轨道交通出行预约与列车运行计划优化方法

轨道交通供给侧的计划性与需求侧的时变性相互冲突,为更好地协同供需双方,提出了需求响应机制下城市轨道交通列车运行计划的优化方法,包括出行预约和需求响应2个环节;建立了需求响应与列车运行计划协同优化模型,以最小化乘客出行成本和列车运行成本为目标,重点关注乘客由于预约行为产生的延误时间成本;考虑列车运行、运输能力、编组情况、客流分布等因素,设计了基于乘客优先级的自适应大规模邻域搜索算法,外层优化列车运行计划,内层优化客流分配方案,最终实现客流的供需匹配;以北京地铁八通线为例,按照需求响应机制对该线路全天的需求处理与运输组织进行数值试验,并对试验结果从车底运用、乘客等待时间和满载率分布三方面进行分析。研究结果表明:该优化方法可使开行的列车数降低13.8%,同时采用多编组模式,使用车辆数减少了29.8%,这能够有效压缩列车走行公里数,削减企业开支;能够在保证乘客基本出行的前提下,最高可将乘客平均在站等待时间缩短约35.3%,并且预约比例的提升对等待时间的削减效果明显;优化后的运行计划能控制列车满载率维持在设定水平,有效降低人员密度,避免人群大规模聚集,对城市轨道交通疫情的有效防控做出有益探索。