跨线条件下城市轨道交通列车交路计划优化方法

跨线运营是城市轨道交通重点发展方向。针对跨线条件下列车交路计划编制问题,通过构造乘客出行时空网络图准确刻画复杂交路下的客流行为,建立以最小化列车走行公里与乘客出行时间成本为目标的混合整数规划模型。模型以列车交路方案、开行比例与频率为决策变量,并针对跨线交路与本线交路的行车冲突,考虑非等间隔发车,确定列车发车时刻。设计基于交路及开行频率搜索与运行间隔协调的定制分解算法。案例结果表明,列车跨线方向与乘客换乘主方向一致时,跨线交路可同时提升企业运营与乘客出行效益。换乘出行导致的断面客流量差异是跨线交路开行方案设置的主要依据。研究结论可为运营企业制定列车交路计划提供依据,有助于提高网络运输效率。

考虑跨线列车的运行图与天窗一体化模型与算法

列车运行图与维修天窗之间以及本线列车与跨线列车之间存在相互影响、相互制约的耦合关系。为了在编制运行图和安排维修天窗时充分考虑跨线列车的影响,用跨线列车的到达时刻与理想到达时刻的偏差衡量其时刻与理想时刻偏离程度。以列车总旅行时间最小、跨线列车理想时刻偏差最小和天窗开设时间最长为目标,建立考虑跨线列车的高速铁路运行图与综合维修天窗一体优化的多目标整数规划模型。根据问题特点构建基于二维排序编码的NSGA-II算法进行求解,对随机选取一行的顺序交叉方式难以满足越行规则和停站方案的情况采用“多列顺序交叉+未交叉部分重新生成+随机越行”的交叉策略,并设计了运行线冲突疏解方法。结合模拟高速铁路线路算例进行有效性验算,得到Pareto最优解。与初始运行图对比分析结果显示,优化后的运行图可以使列车总旅行时间减少194 min(下降6.0%);跨线列车理想时刻偏差为3447 min;天窗开设时间增加1655 min(上升19.3%)。算例结果证明,所建模型和设计的求解算法对优化列车运行图和维修天窗均有效。提出的考虑跨线列车的运行图与天窗一体化模型和方法,可以缩短列车旅行时间,增加天窗开设时间以预留铁路通过能力,同时使跨线列车时刻在一个满意范围内,可为铁路运营决策者编制列车运行图和设置维修天窗提供有价值的决策支持。

考虑快慢车的城轨跨线运营开行方案与时刻表优化

跨线运营是城市轨道交通网络化运营的重要方向,跨线与快慢车组合运营可降低乘客出行时间。本文考虑跨线与快慢车组合模式,构建事件活动图刻画列车运行和乘客出行过程;考虑列车安全运行间隔和列车载客能力等约束,建立以乘客出行时间和列车走行成本最小化为目标的开行方案与时刻表综合优化模型,决策列车运行交路、停站方案、开行频率及各车次在各站的到发时刻;并针对综合优化模型,设计定制的变邻域搜索算法。案例结果表明,在组合模式下,列车走行成本增加了3%,换乘人次降低了82.5%,总乘客和跨线乘客的平均出行时间分别减少了1.3 min和5.3 min,乘客出行效益有明显提升;跨线与快慢车组合模式小幅增加了无需换乘乘客的出行时间,但大幅降低了跨线乘客的出行时间;换乘站换乘走行时间越长,宜开行的跨线列车频率越大,跨线运营降低乘客出行时间的效果越显著。

城市轨道交通网络跨线列车开行方案优化模型研究

通过开行跨线列车减少乘客换乘次数可有效提升城市轨道交通运输服务水平,本文结合线网客流特征提出跨线方案备选方法,构建跨线列车开行方案优化模型。首先,根据研制的出行路径推算系统分析线网全日各类客流量及比例,确定线网跨线列车的跨线次数,获得备选跨线长交路集;其次,以乘客换乘次数最小化为目标构建满足运营基本条件和跨线能力约束的跨线列车开行方案模型,并嵌套基于发车频率客流分配的改进遗传算法求解,获得本线交路和跨线交路的开行频率;最后,以某城市轨道交通线网为例,研究跨线列车开行方案的优化效果。结果表明:在换乘站开行跨线长交路,全网换乘乘客总换乘次数减少了2.02%~5.97%,降低乘客换乘时间和线网换乘系数,同时直达客流增加了1.58%~4.58%;跨线长交路在衔接线路上承担小交路以补充断面运力,减少本线交路列车的开行频率,可减少线网的上线列车总数和列车正线走行公里数;此外,当换乘站的换乘客流量较高时,跨线长交路因衔接线路上本线交路列车开行频率较高而无法实施,且随着跨线交路开行频率接近跨线能力上限,运营服务水平的提升效果呈逐渐降低趋势。

北黑铁路(龙镇至黑河段)升级改造动车组开行方案研究

北黑铁路(龙镇至黑河段)升级改造后,后方通道存在牵引种类不一致的情况,在电气化铁路、非电气化铁路间跨线运行时,因标准不一致无法提供高质量的客运服务。结合北黑铁路(龙镇至黑河段)现状及存在问题,根据功能定位进行升级改造,分析动车组列车开行必要性。分析了采用电力动车组、内燃动车组及混合动力动车组等各开行方案的优缺点,推荐采用混合动力动车组开行方案,随着动车组技术更新,可以有效满足不同的市场需求,提高铁路客运服务质量。

城市轨道交通跨线列车开行方案优化研究

在城市轨道交通线网规模迅速扩张和客流需求快速增长的背景下,针对现有的单线运营模式导致的乘客换乘次数多、系统资源共享程度不高等问题,研究跨线列车开行方案优化以弥补上述不足。根据设施设备跨线运营基本条件、列车跨线次数和跨线客流需求生成跨线交路备选集,以备选跨线交路和本线交路的发车频率为决策变量,考虑线路通过能力、列车满载率和区间交路数量上限约束,以乘客换乘次数最少和出行时间最短为原则,对各OD乘客组进行客流分配,建立线网层面的跨线列车开行方案优化模型,最小化列车运行成本和乘客出行成本。应用模拟退火算法求解模型。南宁地铁线网的案例分析结果表明,相比于单线运营模式,跨线运营模式可使总成本降低6.18%,其中乘客时间成本降低7.33%,乘客换乘次数减少13.79%,可实现成本节约,提升线网服务质量和乘客出行效率的目标。

客运专线列车跨线运行距离的经济性分析

分析影响客运专线列车跨线运行距离的主要因素,研究跨线客流运输组织方案的综合收益,包括跨线客流不同运输组织方案综合收益的计算方法,并在此基础上,建立列车跨线运行经济距离模型,并结合实际情况进一步简化模型的表达方式。最后,通过实例验算及结果分析,得出客运专线列车跨线运行距离的有关结论。

市域(郊)铁路运输组织模式研究

主要对市域(郊)铁路跨线运营模式、快慢车开行、交路设置等运输组织模式进行系统研究。首先总结我国市域(郊)铁路发展现状,系统分析其功能定位、客流特征,得出市域(郊)铁路运输组织需满足公交化、快速化、多样化、舒适化、便利化要求,在此基础上,研究市域铁路与相邻线间的运输组织模式以及单条市域(郊)铁路运输组织模式,得出市域(郊)铁路网内部可适当组织跨线运营;市域(郊)铁路原则上不宜与城市轨道交通及城际铁路跨线运营,确有需求时可适当组织跨线运营;市域(郊)铁路单条线路可采用站站停、快慢车以及多交路组织模式的结论。

成都地铁18号线行车组织模式分析

成都地铁18号线是通往远郊的市域轨道交通线路,采用传统行车组织模式会导致远郊出行时间超过通勤时限要求,因而需要研究既能吸引客流又能提供旅行速度的行车组织方案。从成都地铁18号线的功能定位出发,提出2种行车组织模式的应对方案,即快慢车模式(服务相同线路不同出行目标的需求)和跨线运营模式(服务不同线路相同出行目标的需求),以构建一线多功能的快线系统,实现线网效率的最大化。此外,还提出了跨线运营的主要技术要求、行车组织模式的概念,以及应对功能复杂、客流需求差异化的行车组织模式。

旅游轨道交通运输组织模式研究

为了满足不断扩大的旅游出行需求,在阐述旅游轨道交通特征和修建条件的基础上,从客流构成、时间分布、空间分布、需求特征4个方面分析旅游轨道交通的客流特征,按照停站方案、运行速度、运行区段对旅游轨道列车的开行进行种类划分,从开行一种列车和混行多种列车2个方面分析旅游轨道交通列车开行方案,提出大站快车越行方案可以提高运输能力。通过分析跨线客流组织模式,提出跨线客流组织采取部分换乘模式较为适宜。

区域轨道交通跨线运行行车密度优化模型

列车的行车密度是列车运行组织方案编制过程中一个重要指标,与单线运行相比,开行跨线列车时的行车密度计算模型有其自身的特殊性.基于不同的客流出行需求和列车运行模式,对客流类型进行分类,以列车运营成本最小和乘客出行成本最小为目标,约束条件中考虑了开行跨线列车时的行车间隔、与单线运行相比时的成本优势、列车服务水平以及跨线列车对非跨线客流的承运作用等约束条件,建立了区域轨道交通跨线运行行车密度的多目标混合整数非线性优化模型,并将成本控制的偏好性引入模型,使模型更具有灵活性.通过算例验证了模型的适用性和合理性,得到开行跨线列车时不同偏好系数下承运各类客流的列车最优行车密度.

组织高速列车在区间内越行中速列车的研究

为提高高速客运专线对中速列车晚点的应变能力，提出组织高速列车在区间内越行中速列车的行车组织方法。在对区间内渡线设计的技术要求、运行图基本时间参数以及对区间通过能力影响分析计算的基础上，提出相关的结论性意见。

关于信息社会安全理论发展的几点思考——甬温线动车事故的启示

随着社会发展逐步进入信息社会阶段,安全生产活动中涉及的主、客体以及二者的关系已经发生了明显变化。产生于工业社会阶段的安全理论已开始被质疑能否适用于当前发生的安全事故。结合甬温线动车事故的致因分析,详细分析信息社会下安全生产活动所发生的改变,并提出关于安全理论发展研究的2个思考:一是将人工智能纳入到安全生产活动主体,在原轨迹交叉事故致因理论模型的基础上进行调整;二是强调信息社会风险理论的创新,从自反性危机和承灾体脆弱性分析2个方面提出探索信息社会背景下安全理论研究的新视角。经分析得出如下结论:社会发展伴随着新的危机;在信息社会阶段,信息系统的不安全运行成为事故的重要致因;信息社会安全理论研究亟待创新。

高速列车周期性开行方案优化模型与交叉熵算法

中国高速铁路不同车站之间,旅客对乘车时间、频次、直达与中转等列车服务要求的异质特征明显.如何在一个周期内(如1 h或2 h)用有限的列车起讫点和停站方式组合,满足多样化客流需求是制定周期性列车开行方案所面临的问题.建立整数规划模型,确定一个周期内大站停、隔站停多个层级列车的起讫点、停站、开行频率和编组,保证站间直达率,满足旅客异质需求.模型从按特定规则生成的备选列车集合中优选列车,同时决策其开行频率,实现列车开行成本最低.针对问题特点设计交叉熵算法,与CPLEX软件的实例求解结果和计算效率进行对比.结果表明,所提算法能有效求解大规模实际问题,列车开行方案服务指标较优.

高速列车经过时作用在跨线天桥风压力数值模拟

高速列车经过火车站时,列车与建筑物之间会出现十分复杂的非定常湍流现象。该复杂流场对建筑物产生很大甚至是破坏性影响。采用数值方法模拟这种复杂流场,运用滑移网格技术,结合k-ε二方程湍流模型对跨线天桥周围的三维、非定常和可压缩流动进行数值模拟研究。研究结果表明:对于跨线天桥、站台雨棚以及火车站大跨屋盖等跨线结构,在结构设计时需要考虑列车风致效应。

高速铁路跨线旅客列车开行方案优化研究

针对高速铁路跨线旅客列车开行方案展开优化研究。从旅客和铁路部门2个角度出发,以旅客出行总支出最小和铁路部门运营成本最小作为目标函数,以客流守恒定律、区间通过能力、上座率和客流需求作为约束条件,建立高速铁路跨线列车开行方案的多目标规划模型,设计该模型的遗传算法,利用MATLAB实现算法编程求解。考虑分担率变化对开行方案的影响,结合算例分别得到传统广义成本效用函数与高铁发展趋势下跨线列车开行方案的较优解,同时验证了模型和算法的有效性。

成网条件下基于运行图铺画的高速铁路通过能力计算研究

我国高速铁路运营实际中,跨线列车与本线列车在路网中混合运行,但现有研究大都忽略了跨线列车对运行图铺画和通过能力计算的影响。构建目标函数为最大化列车开行数量的整数规划模型,通过铺画饱和运行图来计算高速铁路通过能力,考虑不同速度等级列车及跨线列车对运行图铺画的影响,将由站场布局及列车疏解方式决定的各方向列车在跨线站的冲突用车站最小列车间隔时间表示。使用交替方向乘子法(ADMM)求解模型,将复杂的列车组合优化问题分解为寻找单个列车的最短路问题。以太原—德州及郑州—北京高速铁路路网为例,验证模型和算法的可行性,分析不同比例跨线列车以及站场布局对运行图铺画的影响,且将通过能力计算结果与分析计算法进行对比,结果表明两种方法计算的通过能力趋于一致。

基于LS-DYNA的城际高速铁路高架线路等速双向会车动力响应分析

基于LS-DYNA大型有限元仿真平台,建立了城际高速铁路高架线路双向会车动力学模型,通过测试数据对模型进行初步验证,在此基础上开展了等速交汇下的高架线路动力响应特点及规律的分析计算。计算结果表明:单向行车和双向会车对由高架线路振动引起的列车运行舒适度影响不大;在速度为100～500 km/h范围等速双向会车时桥梁跨中垂向挠度大于单向行车时的1.6～2.3倍,且在150 km/h和300 km/h出现了峰值,跨中横向挠度只有单向行车时1/2～4/5,且在400 km/h出现了峰值;2列车交会时轮重减载率略大于单向行车时减载率,而脱轨系数在大部分速度区段明显小于单向行车时脱轨系数。

基于能力影响的城市轨道交通跨线列车开行方案研究

城轨跨线运营可减少乘客换乘,提高资源利用率.本文以企业车辆使用成本,列车运营成本和乘客出行成本最小为目标,考虑跨线列车对线路通过能力的影响,以列车发车间隔、满载率、可用车辆数为约束,构建跨线运营模式下的运力配置模型,结合算例提出判定跨线运营模式适用的必要条件.研究表明,实施跨线运营线路需具备一定的冗余能力,其实施效果依赖于跨线客流强度、接轨站的换乘条件、行车组织等多个因素;同台换乘易实现跨线运营,因线路通过能力和可节省的换乘时间都有限,高峰期实施跨线运营优势并不明显;与单线独立运营开行方案相比,实施跨线运营可减少企业运营成本和乘客出行成本,且随着跨线客流强度的增加,成本节约效益越明显.

武广高速铁路跨线列车运输组织模式优化研究

武广高速铁路作为我国高速铁路骨干运输线路,承载的旅客运输任务逐年提升。目前武广高速铁路开行跨线列车数量较多,占用了较大的车站和线路通过能力,在一定程度上制约了通过能力的提升。在阐述跨线列车的比例、速度、始发终到站分布、停站方案和越行方案等基本特性的基础上,分析跨线列车对车站能力的影响,以及跨线列车的接入时间、运行调整、比例和分布对通过能力的影响,结合武广高速铁路客流高峰小时与非高峰小时的行车特点,提出跨线列车的组织模式为高峰期单一模式、非高峰期混合模式的建议,为优化武广高速铁路跨线列车组织模式、提升综合效率效益提供基础支撑。