客流OD导向下地铁快车停站方案优化

为精细化确定轨道交通市郊线路快车停站方案,提出一套以市郊线路客流OD为核心导向的快车停站优化方案。首先,构建轨道交通区间选择费用函数,根据路径选择费用分配OD客流;其次,在客流分配的基础上,以乘客出行时间最短与企业运营成本最低为目标函数,以断面满载率、车站客流需求、优化时段发车次数约束等多重客观因素为模型约束,建立快车停站方案优化模型;最后,以S市地铁市郊线路16号线基础数据为实例验证,运用带精英策略的非支配排序的遗传算法和GA混合(GA-NSGA-Ⅱ)对停站方案优化模型求解。优化结果表明,在高峰时段乘客人均出行时间节省1.074 min,每个运营日车底运用数减少6列。

基于运营成本的城际铁路列车编组和停站方案综合优化研究

针对城际铁路开通初期客流时空分布不均衡导致的单一列车编组模式造成运能浪费的问题,从列车运营成本出发,研究多种停站模式的大小编组列车开行方案。以列车运营成本最小化为目标函数,以大小编组列车的开行列数、列车停站方案为决策变量,综合考虑列车区间断面满载率、OD服务频率等约束条件,构建大小编组列车开行方案模型;采用遗传算法求解,得到全日大小编组列车开行方案。以广清城际铁路和广州东环城际铁路为例,与现行列车开行方案相比,多停站模式的大小编组列车开行方案可使列车运营成本减少59%,日断面满载率平均值由0.288 8提高到0.866 5,说明采用多停站模式的大小编组列车开行方案能够有效降低列车运营成本,提高断面满载率。

铁路集装箱客运化班列停站方案与运行图协同优化研究

铁路集装箱客运化系统对于改善我国铁路集装箱运输效率和提升铁路在高附加值货物运输市场的竞争力具有重要意义。在客运化系统中,集装箱班列的停站方案与运行图是班列运输组织计划的核心内容,前者确定各班列的停站模式,后者确定班列在各车站的出发与到达时间,二者之间相互影响,共同决定服务质量。因此,为提升运输组织计划编制效率,有必要在基于铁路通道的运营环境下,研究考虑不同运行区段的集装箱客运化班列停站方案与运行图协同优化问题。在满足箱流需求与符合列车运力的前提下,考虑具体的集装箱至列车的分配,将列车停站方案约束嵌入到列车运行图编制过程中,一方面使得停站方案与箱流分配方案相协调,另一方面保证列车在站停留时间能满足集装箱装卸作业的要求。以总列车停站时间最小为目标,综合考虑货物运到期限、车站到发线资源的分配、列车追踪间隔时间以及列车停站时间等约束,构建混合整数线性规划模型,并借助优化求解器CPLEX对模型进行求解。以实际中欧班列通道为案例进行实证分析,验证提出方法的有效性。实验结果表明,客运化系统能够充分发挥网络运输的优势,在仅牺牲部分列车能力利用率的前提下,具有列车开行频率高、运输集装箱数量多以及运到期限短的优点。

高铁线路列车新图期停站方案两阶段调整策略

针对客流市场变化,定期调整高速铁路(简称:高铁)列车停站方案是铁路运输组织的一项长期性重要工作。文章基于铁路运输现场编制需求,设计了一种面向客流需求的高铁线路列车新图期停站方案两阶段调整策略。第1阶段,针对新增单趟列车,参考在执行图期的列车停站比,设计其停站方案;第2阶段,基于OD(Origin-Destination)客流需求满足度、列车运输能力和客座率,协同调整和优化整条线路列车停站方案。该策略可满足铁路运输方案编制部门对于停站方案连续迭代的需求,保障不同图期间高铁列车停站方案的平稳过渡。

“双碳”背景下城市轨道交通快慢车停站方案考量

在“双碳”背景下,城市轨道交通将迎来绿色、低碳、高质量发展的重要机遇期。而随着客流在时空上分布的不均衡性越来越明显,站站停车的开行方案可能存在乘客出行时间长、企业运输能力浪费的问题。本文以快慢车运输组织模式为研究对象,考虑乘客出行成本,将快慢车的发车频率、快慢车的停站方案作为决策变量,综合考虑停车站数量、发车频率等约束条件,建立优化模型。以某条线验证模型的可行性,利用遗传算法求解最优停站方案,并得到优化效果。

基于节点服务的高速铁路列车停站方案优化模型

合理的列车停站方案对高速铁路运输计划的制定具有重要的现实意义,既有停站方案的编制受到各种技术与政策因素的影响,一般采用人工方法反复调整确定。本文提出一种基于节点服务的高速铁路列车停站方案优化模型,该模型的特点是将不确定性和不易量化的因素统一用节点服务表示,以方案总停站次数最少为目标,将节点服务频率、站间服务可达性、单个列车停站次数等作为主要约束条件,构建带有叉乘约束的非线性规划模型。运用停站概率与计算机模拟结合的方法有效解决了模型求解的问题。通过模型灵敏度分析发现,单个列车停站次数约束是影响停站方案求解可行性的关键问题。最后,以国内某高速铁路为例,进行实践应用,表明模型具有较好的可用性。

旅客列车停站设置方案优化

旅客列车停站设置的影响因素主要有客流换乘需求、列车停站等级、列车指定停靠车站、车站接发列车能力、停站数量对旅行速度的影响和列车最大停站数量。分析停站设置和客流换乘选择之间的博弈关系,将基于停站方案的多类用户均衡客流分配模型作为下层规划模型,将旅客广义出行费用最小和列车停靠站数量限制作为上层规划模型的目标函数,构建旅客列车停站设置方案优化双层规划模型。通过分析停站方案变动引起的目标函数变化,构造解的邻域,设计基于模拟退火的求解算法。对由某客运专线和既有铁路组成的混合网络测算结果表明:列车平均停靠3.68站,列车直通客流比例平均为65.24%;客流直达比例为65.23%,人均换乘次数为0.44次;旅客出行费用较初始停站方案下降了35.47%。运算结果合理,具有较好的优化质量,旅客的出行费用显著下降。

多列车多停站方案条件下高速铁路票额分配研究

高速铁路旅客列车票额分配阶段,首先预测单列旅客列车OD客流需求,再进行票额分配。根据客流需求,同一OD有多列旅客列车提供服务且相互具有可替代性,先客流分配再票额分配的方法难以保证所有旅客列车票额分配方案最优。本文提出多列车多停站方案票额分配方法,以票额限制为决策变量建立非线性整数规划模型,采用粒子群算法进行求解。通过算例对模型和算法进行验证,与先客流分配再票额分配的方法进行对比,结果表明本文提出方法能够在整个线路所有旅客列车角度进行收益优化,较现有票额分配方法更优。

基于不确定客流的高速铁路列车停站方案优化方法

利用不确定变量刻画高铁车站客流需求不确定性的基础上,以最小化区段内开行列车的总停站次数为优化目标,以客流需求得到满足应达到的置信水平、列车的最大停站次数及车站所需最少停站列车数量等为约束条件,构建不确定客流条件下高速铁路列车停站方案设计问题的机会约束规划模型,并利用不确定理论的相关知识将其转化为确定性的等价类模型,通过MATLAB平台调用GUROBI优化软件对模型进行求解和计算分析。最后,以武广段高速铁路作为实际背景,在假设列车开行对数和开行区间已知的前提下,通过上述方法求得最优列车停站方案。算例结果验证本文所提方法具有良好的优化质量和计算效率。

基于均衡性和可达性的高速铁路列车停站方案优化

为了兼顾高速铁路的速度优势和旅客出行的方便,从列车停站数量的均衡性和区间的可达性出发,建立高速铁路列车停站方案的非线性多目标优化模型。结合模型的特点,设计了具有自适应性的遗传退火算法。自适应遗传算法控制全局的寻优方向,模拟退火的Metropolis邻域搜索策略提高算法的邻域搜索能力,可以快速搜索高质量的解。最后用2015年京沪高速铁路数据进行验证,并用得到的停站方案与原停站方案进行对比。结果表明,优化方案中开行列车的停站数量更加集中,停9站和停10站列车占开行列车总数的71.8%,显著提高了停站方案的均衡性,可达性提高约2.32%。

轨道交通机场线快慢车停站方案优化方法

为了提高轨道交通机场线的满载率,兼顾机场乘客和沿线乘客的出行需求,考虑到机场线市中心区段与郊区区段客流密度相差大的特点,提出市区与郊区分段开行快慢车的停站方案。建立以机场乘客节省时间最大化为目标函数的快慢车优化模型,对机场线郊区区段快车停站位置进行优化。并对连接浦东机场、虹桥机场和市中心的上海地铁2号线进行快慢车停站方案的优化。结果显示,开行快慢车不仅可节省机场乘客的旅行时间,保证列车满载率,还能节省一定的工程成本,具有较大的优化效益。

城市轨道交通快慢车停站方案优化

针对已有的快慢车停站方案优化模型复杂度过高,车站分级方法不合理的情况,应用灰色变权聚类模型对车站进行初步聚类形成决策属性,以各指标聚类结果作为条件属性,对车站分级影响因素进行属性约简,应用约简属性优势分析确定各条件属性、决策属性间的灰色相对关联度,并用灰色定权聚类模型对车站进行分级.通过设定一级车站快车必须停车,二级车站快车根据优化需要停车及三级车站快车不停车的原则,依据分级结果构建快慢车停站方案优化的0-1非线性规划模型,运用遗传退火算法求解模型.结果表明,该方法可剔除大量无效解,解空间大幅缩小,求解效率得到了较大提高,对于快速制定列车运营方案具有重要的意义.

基于节点服务频率的旅客列车停站方案研究

停站方案需要考虑客运需求、车站作业能力、换乘设施等影响因素,在线路运输能力一定的情况下,停站设置与客流OD的匹配程度越高,越能够满足旅客的运输需求。基于目前列车停站方案编制效率较低、经验估计程度较高的情况,在考虑节点服务频率、单列车站间服务频率、节点之间服务频率对列车停站影响的基础上,提出基于节点服务频率的旅客列车停站方案模型,并研究其求解方法。以某高速铁路列车停站方案为例,进行0-1规划模型及Lingo软件求解的实践应用,结果表明该模型能够有效解决单条线路的停站方案问题。

基于弹性客流的城市轨道交通组合停站方案优化

为了解决城市轨道交通运输组织中的列车停站问题,考虑列车停站与客流换乘选择之间的主从博弈关系,建立了城市轨道交通组合型停站方案的0-1双层规划数学模型。上层停站模型以运营收益最大化为目标,以车站停站下限为约束;下层乘客路径选择以总旅行耗费时间最少为目标,乘车径路连续性和可行性为约束。根据双层规划模型特点分别对决策变量、目标函数和约束条件整合处理并通过优化软件求解。通过算例分析了参数的敏感度,并证明了模型的可行性和有效性。实例应用证明了组合停站更适用于特殊空间分布的客流。

高铁动态票价与停站方案联合优化方法

在高铁市场化运营过程中,高铁票价直接影响旅客需求,列车停站方案则会影响运输能力供给分配。目前高铁票价缺乏科学灵活的市场化调节机制,停站方案的制定也未能充分考虑票价调整对旅客需求的影响。为实现高铁供求关系的更好匹配,提升其市场化运营水平和竞争力,有必要研究基于客流需求和列车服务水平的高铁动态定价方法。基于旅客出行需求的价格弹性特征和列车停站方案对供需关系的影响规律,根据旅客购票规律将预售期划分成多个售票时段后,以最大化总的高铁运输收益和最小化总的旅客出行时间价值损失为目标,考虑票价范围、列车运能、票额配置、OD直达等约束条件,构建高铁动态票价、票额分配与列车停站方案联合优化的非线性混合整数规划模型,并结合问题特征设计双层模拟退火求解算法。以京沪高速铁路为例进行计算分析,优化后的综合方案能够使高铁运输收益增长3%以上,并使总的旅客出行时间价值损失降低8%以上。优化后的动态票价策略为预售期初期设置低折扣系数、后期设置高折扣系数,可以在提高客票收入的同时有效引导更多旅客更早购票。优化的列车停站方案能够在维持较高的客流水平的同时尽可能满足更多的客流需求。

基于理想点法的高速铁路列车停站方案优化

针对高速铁路列车停站方案优化问题,结合铁路运输按流开车、大客流优先的特点,根据乘客对列车的选择方式,即乘客会选择在途时间最短的列车,提出了一种适用于铁路的客流分配方式,并命名为大客流优先分配法.建立了以列车总停站次数、列车空费能力、旅客时间损失最小为目标,满足客流、列车运输能力、每辆列车停站次数、始发终到站及重点车站停站约束的多目标高速铁路列车停站方案优化模型,并设计了以理想点法为适应度函数的遗传算法进行求解.最后,对京沪高铁的实例进行验证.研究表明:优化后列车停站方案的总停站次数降低了7.92%,列车空费能力降低了19.84%,旅客损失时间降低了41.52%.研究成果可为列车停站方案的制定提供合理参考.

基于区间数的高铁列车停站方案优化方法

在用区间数表达单次列车停站费用和客流"日变"特征的基础上,以最小化运行区段内列车停站费用为优化目标,按满足车站发送客流需求和到达客流需求、单列车总停站次数、车站停靠列车数量等约束条件要求,构建基于区间数的高铁列车停站方案优化模型。通过区间数变换和机会约束将其转化为确定性等价类模型。运用序列二次规划算法,通过MATLAB编程对模型进行计算和分析。算例表明此方法具有良好的优化质量和计算效率,所得结果符合运营实际。

面向需求的城际列车时刻表与停站方案同步优化

为了同步优化城际铁路列车时刻表和停站方案,本文引入小时OD客流作为需求输入,考虑可变区间运行时间条件,耦合列车安全运行和需求合理加载约束,从列车运行效率和旅客出行质量两方面构建双目标线性整数规划模型。结合模型特点,采用ε-约束法将其转化为单目标优化模型,并依据问题特征构造两组有效不等式,设计分支切割算法求解转化后的单目标模型。为验证所提方法的可行性和有效性,设置以广州南—珠海城际铁路为背景的多组算例进行案例研究。计算结果表明:所提方法能够有效求解实际案例,其列车服务方案可以高度匹配旅客需求时空分布,相较于平峰时段,高峰时段分布了近70%的列车运行线,以及69%的列车停站;对于直接使用GUROBI无法求解的中大规模问题,所提方法能够在合理计算时间内获得满意可行解,展现出良好的求解性能。

基于等间隔跨站越行的城轨列车停站方案优化

为匹配城市轨道交通客流需求,针对城轨工作日高峰期大客流及客流分布不均衡场景,提出一种基于跨站越行策略的城市轨道交通列车停站方案优化方法。提出并解析等间隔跨站越行模式的列车停站方式,分析城轨列车停站、区间运行与客流特征,以乘客出行时间最小和列车停站时间最小作为目标函数,考虑列车越行规则(班次等间隔停站、线路首末站和换乘站不越行、列车不连续越行车站、相继列车不越行同一站、乘客出行可行性)、安全追踪间隔等约束条件,构建班次列车等间隔跨站越行模式的城轨列车停站方案优化模型(多目标非线性整数规划模型);采用理想点法将模型转换为单值优化问题,并设计遗传算法进行求解。以广州地铁8号线为例,通过多方案比选得到该模型下的列车停站优化方案。研究结果表明:相比于无班次间隔停站约束条件的方案,有班次间隔停站约束条件的列车停站方案在减小乘客出行时间和列车停站时间上效果更佳,分别提高了4.5%和42.5%;同时在优化效果、生成停站序列的规律性上更具优势;班次间隔停站约束适中模式在城轨实际运营中更能兼顾到列车停站方案优化效果和乘客出行满意度,适用性较强。研究成果可为工作日高峰期大客流场景下列车停站方案制定和时刻表编制提供参考。

基于弹性需求的列车停站方案优化方法

为了更好地协调铁路运输能力分配和提升旅客出行服务质量、客观体现铁路企业和旅客间的博弈关系,提出一种弹性需求下的列车停站方案优化方法。首先,在考虑弹性需求和严格列车能力约束的基础上,分析列车停站方案、旅客出行成本和弹性需求三者间的相互影响关系,建立列车停站方案优化模型;其次,采用松弛和外近似技术等线性化方法,将模型重构为便于求解的线性规划模型;最后,通过小型算例和郑州—西安高速铁路实例,验证提出方法的有效性。结果表明:优化后的停站方案能够实现运输能力的合理分配;与真实的停站方案相比,优化方案在票价收益提高了0.30%的情况下,减少了22次停站,并使旅客总停站附加时间下降了76.14%,实现了对铁路运输效率和旅客服务质量的兼顾。