计算机编制周期性列车运行图关键技术

根据周期性列车运行图的计算机编制流程,研究周期性列车运行图计算机自动编制中的关键技术。采用广度搜索法生成高峰小时周期列车运行图,采用深度搜索法添加非周期列车运行线;根据列车到发顺序生成过程中的互换、传递、有限和可行4个特性降低区间内列车到发顺序方案的数量;采用将所有列车运行时刻转换成周期内时刻的算法,实现列车运行线过周期处理;采取紧密布点方式确定各次列车的初始出发时刻;采用移线等方法消解列车运行图铺画过程中列车运行线间的冲突。在开发的列车运行图计算机自动编制系统上验证了这些关键技术的可行性和有效性。

周期性列车运行图编制模型研究

周期性列车运行图具有一系列优点,并能带动客票组织方式、运输组织方式等的完善和改进,成为国外高速铁路普遍采用的运行图模式。本文介绍周期性列车运行图的发展历史及其在国内外的研究和应用情况,分析周期性列车运行图的特点,总结基于周期事件规划问题(PESP)的周期性列车运行图模型。结合中国客运专线的实际情况,针对运营情况复杂的线路提出基于定序的周期性列车运行图模型。模型以固定的列车到发顺序为基础,考虑列车区间弹性运行时间、不同情况下的停站时间、到发线安全间隔、同类列车的发车频率等各项周期约束,将列车的总旅行时间最小作为目标函数,并通过铺划某线路的周期性列车运行图验证了模型的可行性。

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。

基于换乘接续优化的高铁周期性列车运行图编制研究

良好的列车接续关系是提高周期性列车运行图换乘服务质量的重要保障。建立基于换乘接续优化的高铁周期性列车运行图多目标混合整数规划模型,在CPF模型和研究成果^([13])的基础上做出优化改进,从换乘频率、动态接续、换乘时间3个方面提高换乘服务质量。模型引入客流OD换乘服务频率约束和最小化换乘服务频率欠缺值的优化目标,使模型不仅考虑了部分OD因无列车直达而产生的旅客换乘需求,同时兼顾为列车直达服务频率不足的客流OD增加快速换乘服务。接续列车、接续车站和接续时间均在列车运行图优化过程中动态确定,使接续关系的选择更加灵活。引入接续选取和接续时间耦合约束以及接续时间最短的目标函数,在规划列车接续关系的基础上,进一步优化了接续时间。以京沪高速铁路及部分衔接线路周期性列车运行图编制为例,验证模型的有效性。

基于灵活接续的周期性列车运行图加线模型

周期性列车运行图的编制技术在国内外已有较多研究,在周期图的基础上,如何合理加入非周期列车运行线成为"周期+非周期模式"列车运行图在我国铁路网大规模应用中亟待解决的问题之一。此外,"周期+非周期模式"下列车接续关系更为复杂,而我国高速铁路发展迅速,列车运行图随线路的开通不断调整,短时间内难以形成符合市场运营需要的接续关系。针对上述问题,基于周期图的加线模型,考虑周期结构和灵活接续等约束,构建基于灵活接续的周期性列车运行图加线的混合整数规划模型,以实现列车接续方案设计与"周期+非周期"运行图编制的综合优化,并通过算例分析,验证了模型的有效性,提高了"周期+非周期模式"列车运行图的可实施性。

面向能力运用的京沪高速铁路列车停站方案与运行图协同优化研究

针对京沪高速铁路列车开行需求日益增长的现状,如何提高通过能力紧张区段的列车开行数量已成为亟待解决的问题。基于京沪高速铁路当前列车周期化开行结构,利用区段通过能力与列车停站的紧密关系,考虑区间运行时间、停站时间、车站安全间隔时间、列车和车站停站次数等约束,构建列车停站方案与运行图协同编制模型,通过列车停站方案和到发时刻的协同优化满足京沪高速铁路开行更多列车的实际需求。以京沪高速铁路下行方向列车运行图为例验证模型的可行性,优化列车的停站结构、不同速度等级列车间的待避位置和列车在途经车站的到发时刻,得到了具有更高通过能力运用水平的列车停站方案及运行图,研究结果为更好满足京沪高速铁路列车开行数量需求奠定了理论基础。