基于“互联互通”的嘉兴至枫南市域铁路列车开行方案研究

嘉兴至枫南市域铁路是浙江省嘉兴市第一条市域铁路,是长三角地区多层次轨道交通网络中重要线路之一,与嘉善至西塘市域铁路互联互通。“互联互通”条件下市域铁路网络跨线运营是未来的发展趋势,列车开行方案设计是制定市域铁路运输组织方案的前提,做好“互联互通”条件下列车开行方案的制定是运营期市域铁路运营管理的一项主要工作,也是市域铁路规划设计阶段需要重点考虑的问题。在研究嘉兴至枫南市域铁路概况的基础上,对其进行数学建模。在分析市域铁路不同列车种类的基础上,以所有乘客总体出行时间效益最大化为优化目标,应用数学规划、多目标优化的方法构建了一套“互联互通”条件下列车开行方案优化模型,包括市域铁路直达列车数量计算模型、大站快车停站选择模型和大站快车、站站停列车数量计算模型。在研究嘉兴至枫南市域铁路线路互联互通的基础上,依据初期早高峰时段客流预测结果,计算得到初期早高峰时段嘉兴南站—南枫线段采用快慢车混跑方式,大站快车停车站为科技城站、嘉善站,开行直达列车1对/h,大站快车3对/h,站站停列车5对/h;嘉兴南站—示范区线段采用快慢车混跑方式,大站快车停车站为科技城站、嘉善站、西塘站,开行大站快车2对/h,站站停列车6对/h,进而确定嘉兴至枫南市域铁路列车开行方案。

基于需求链的中欧班列开行方案优化

中欧班列是往来于中国与欧洲以及一带一路沿线各国的集装箱国际铁路联运班列,自开行以来,双方在“一带一路”的框架下展开了卓有成效的合作。从目前发展形势来看,货运服务将迎来更加广阔的前景,因此开行方案的编制尤为重要,开行方案编制通常以铁路运营方经济效益为出发点,很少考虑运营方与客户双方需求。在平衡铁路运营方和客户双方需求的基础上,提出基于需求链的中欧班列开行方案优化方法。开行方案编制分为两阶段实现,首先基于K短路原则生成备选集,得到初始中欧班列开行方案解集合,可有效提高模型求解效率;其次基于“一弧多服务多货流”网络来构建双层规划模型,并设计在粒子群算法中嵌入拉格朗日松弛算法进行求解,可有效简化复杂的原有模型。上层模型从铁路运营方角度出发,考虑货物运输时间、碳排放、能力限制等约束,以实现运输效益最大化;下层模型根据实际客户需求,拓展为允许货流拆分的物流服务选择模型。通过上下层模型交互体现供需双方的博弈行为,使需求链管理思想在中欧班列开行方案中得以运用。算例表明,货流允许拆分情况下,铁路运营方利润增加41.67%,充分证实了本模型的优越性。

高速铁路列车开行方案两阶段优化方法研究

我国高速铁路客流时空分布复杂且有明显的时变特征,这就要求铁路运营企业能够根据客流出行的时空分布特征设计相吻合的列车开行方案,并根据客流需求变化来制定和调整列车开行方案以提供相应的运输产品。根据高速铁路客流出行需求,提出了列车开行方案两阶段优化方法,生成研究时段内备选开行列车集合,以最小化列车旅行时间和动车组车小时数为目标构建初始开行方案模型M1,然后以旅客总旅行时间最小为目标构建客流分配模型M2。针对模型M1的特点,设计基于遗传算法的启发式求解方法,模型M2运用商业软件ILOGCPLEX进行求解。通过京兰通道北京北—呼和浩特东段的实际案例分析,验证模型的正确有效性和算法的适用性。

基于“一日一图”的列车开行方案优化方法

为解决“一日一图”实施过程中客运列车开行方案拟定的难点,基于客流需求构建了“一日一图”列车开行方案双层规划模型。在满足约束条件下进行下层随机用户均衡分配,通过控制最大断面上座率等策略,借助模拟退火算法进行求解。以沪宁城际高速铁路为例进行分析,结果表明:构建的模型运算效率高,能够极大缓解当前采用人工制定列车开行方案效率低下的问题,采用的优化方法具有重要的应用价值。

面向运力精准投放的城轨列车多编组开行方案优化研究

文章首先从客流时空分布、OD交换特征、车站网络重要性等方面确定大小交路的折返站;并以改进后的交路方案为输入,建立最小化企业运营成本及乘客出行成本目标函数与发车频率、列车满载率等约束条件,构建多编组开行方案优化的上层模型;建立列车运力与客流量的方差和最小目标函数、列车最小追踪间隔和编组数量约束条件,构建运力精准投放的下层模型;根据模型特性,采用嵌套遗传算法进行求解。最后,以南京地铁2号线为例,验证模型优化得到的多编组开行方案在客流分布不均衡情况下的实际运用效果。

城市轨道交通列车开行方案的优化理论及方法

根据城市轨道交通的特点,分析客流需求的时变特征、乘客在车站的等待行为和列车与运行线的匹配关系。以轨道列车运行要求、动车组数量和运营企业利益为约束条件,以最小化乘客的等待时间为目标函数,构造拥挤环境下城市轨道交通列车开行方案的数学模型。采用遗传算法求解模型,设计基于二进制结构的特殊编码方法。以南京市地铁1号线为背景,应用本文的模型和算法进行了仿真测算。计算结果表明,利用本文模型得到的非均衡列车开行方案能够更好地满足城市轨道交通乘客和运营企业双方的利益。

基于城际铁路客流动态分配的列车开行方案优化生成

为了更合理表达旅客对城际铁路不同等级列车的选择行为,本文根据城际铁路旅客列车的开行特点划分了列车等级,并对旅客分类,定义客流留存率以建立城际铁路客流的动态分配模型。分配模型表达预测客流在某一开行方案的不同等级列车之间分配和预测客流流失到其他交通方式的过程,并定义最小间隔时间解决列车开行时刻和客流预测中的广义费用问题。在客流动态分配模型的基础上构建目标方程和约束方程形成列车开行方案优化模型。最后,以广清城际铁路为实例,运用开行方案优化模型生成系列开行时刻及列车等级,证明了优化模型的有效性。

基于IP_(xy)模型的青荣城际铁路列车开行方案研究

在阐述青荣城际铁路概况的基础上,将青荣城际铁路沿线车站划分为3个类型等级,并且根据停站规律提出3种类型的列车运行线,构造青荣城际铁路列车运行线类型图,对青荣城际铁路进行数学建模。以最小化输送旅客的总费用为目标,以组成旅客出行径路类型边的运输能力与旅客流量相匹配为约束条件构建IPxy模型,并且提出各类型运行线上列车开行对数的计算公式,通过计算得到青荣城际铁路某高峰时段的预测客流量和开行密度,从而确定青荣城际铁路列车开行方案。

中老铁路通道跨境货物列车开行方案研究

针对特定跨境铁路通道,设计符合通道运输市场需求的货物列车开行方案,对最大化利用通道运输能力,满足通道货运需求,提高通道运输收益具有重要意义。以中老双边贸易现状数据为基础,分析中老铁路通道货物运输需求特征,对中老铁路通道分别构建物理网络模型和产品网络模型。在此基础上以综合运输收益最大化为目标,考虑通道运输条件,构建了中老铁路通道跨境货物列车开行方案优化模型。采用保守情景下中老铁路货运需求预测数据进行计算,结果显示优化模型能够实现产品类别和服务路径的合理分配,并显著提高通道运输效益,验证了优化模型的有效性。最后在优化求解的基础上结合中老铁路开通初期运营现状对列车开行方案提出了建议。

考虑旅客出行满意度的高铁列车开行方案优化

高速铁路列车开行方案的优化应同时考虑旅客满意度和高铁运营企业的经济效益。分析影响旅客满意度的2个主要指标:出行时段方便度和旅客舒适度,并提出量化的方法,以此构造旅客出行满意度函数。在此基础上,建立一个混合整数双层规划模型,用来描述高铁运营企业与旅客的选择博弈过程。其中,上层规划是一个以企业运营成本最小为目标的整数规划模型;下层规划是基于用户平衡准则的客流分配模型。根据模型特点设计了嵌套Frank-Wolfe方法的启发式算法,并通过算例进行了仿真实验和数据分析,证明了模型和算法的有效性和实用性。

基于多编组的列车满载率均衡化方法研究

针对多编组均衡发车导致的大小编组列车利用率不均的问题,本文构建了轨道交通多编组列车开行方案双层规划模型.上层模型以大小编组发车频率为决策变量,乘客出行费用和企业运营成本最小为目标;下层模型以列车编组和发车间隔为决策变量,大小编组列车间的满载率均衡程度最大为目标,并设计嵌套遗传算法求解.算例分析表明:当列车编组和发车频率一定时,大小编组列车均衡发车时平均满载率相差50%,非均衡发车时两者仅相差0.8%,这说明非均衡发车模式可以有效提高列车满载率均衡性;大小编组列车均衡发车时,列车编组辆数不宜相差过大,非均衡发车时可以通过调整发车间隔的方法提高列车满载率的时空均衡性.

地铁快慢车运行计划综合优化模型

为了综合优化地铁快慢车运行计划,建立了综合求解列车开行方案、停站方案和时刻表的优化模型;分析了地铁列车停站、区间运行、快慢车运行组织与客流出行等特点,构建了快慢车运行计划的约束条件,设计了综合协调优化列车运行时间和运输成本的目标函数,建立了完整的地铁快慢车运行计划优化模型;分析了模型特点及其复杂度,设计了两阶段近似算法求解模型,第1阶段根据乘客能够忍耐的最大候车时间推算出慢车的开行列数,同时将其均匀分布在编制时段范围内,并对初始时刻表进行合理调整,第2阶段采用CPLEX求解器求解地铁快慢车运行计划;针对上海地铁16号线,对其早高峰7:00~9:00下行方向的快慢车运行计划进行编制试验。试验结果表明:快慢车运行计划中共开行列车30列,其中快车11列,慢车19列,完成9次越行,87次跨站不停车,快车全程最大节约时间为628s,约降低4.1%,总旅行时间节约4 450s;根据客流需求在1∶1~1∶2之间灵活安排快慢车开行比例;根据各车站上下车客流需求灵活安排快车停站方案,快车之间停站方案不固定;随着列车规模的增大,模型求解时间大幅增长,当规模达到一定程度时,需设计更为高效的求解算法。

高速铁路动态客流分配方法研究

为更好地描述客流动态变化与列车开行方案间的相互作用关系,本文将基于路径选择和基于列车选择的客流分配方法相结合,构建成网条件下时空服务网络,根据旅客路径选择影响因素从基本费用和惩罚费用两方面入手进行网络阻抗计算;并通过模拟旅客出行列车选择心理,在动态客流前提下,反映给定高铁线路上不同类型客流转化过程;在此基础上构建Logit形式的Fisk随机用户均衡客流分配(SUE)模型,采用MSA算法进行求解,实现成网条件下基于列车开行方案的高速铁路动态客流分配。以京沪高速铁路为主干的高速铁路网络为例,验证了本文模型与算法的有效性。