基于供需匹配的城市轨道交通大小交路开行方案优化

为了适应城市轨道交通客流时空分布不均衡的特性,改善运输能力配置的合理性,提出一种基于供需匹配的大小交路开行方案优化建模方法。模型以各区间列车运输能力与断面客流量差值的绝对值之和最小为优化目标,兼顾乘客和运输企业的利益,考虑乘客候车时间、列车运行间隔、断面平均满载率、运用车底数等约束条件,以大小交路的发车频次和小交路的折返车站作为决策变量,建立整数规划模型,通过线性化处理求解。以某城市地铁线路为例验证模型的有效性,并进行灵敏度分析,结果表明:优化后的大小交路开行方案相比单一交路方案,能够满足客流需求同时降低企业运营成本;适当增加小交路数量、放宽列车最大满载率限制,亦有助于运能运量匹配性的提升。

城市轨道交通大小交路乘客出行选择行为模型

随着我国城市轨道交通大小交路运营组织模式的广泛应用,准确描述大小交路乘客出行选择行为,对列车开行方案的编制具有重要影响。既有研究普遍认为乘客在面临相同起讫点的多交路出行时具有选择直达列车的偏好,缺少对乘客出行选择行为的研究。以大小交路跨交路出行乘客为研究对象,通过拟定不同到达交路列车形式及满载率设定相应出行情境,由此将大小交路出行的乘客类型进行划分,并针对无直达偏好类型的乘客,分析其自身属性、路径信息、出行距离和列车满载率等因素对乘车选择的影响。结果表明:无直达偏好类型的乘客占比高,出行选择主要受出行距离及当前到站列车的满载率影响。

钢轨全长淬火工艺及性能的研究

本文从热模拟试验着手,对钢轨全长淬火加热及冷却参数进行了优选,研究了淬火轨的性能,探讨了钢轨表面状态和淬火冷却方式对淬火轨质量的影响,还介绍了钢轨全长淬火技术的应用情况。

PD3钢轨钢接触疲劳行为研究

在最大接触应力为１３４１ＭＰａ、滑差率为１０％及油润滑的试验条件下，对在线全长余热淬火、热轧及稀土处理三种状态的ＰＤ３钢轨钢的接触疲劳行为进行了测定。通过对失效试样的分析，对钢轨钢的接触疲劳机制进行了探讨。试验结果表明，在线全长余热淬火工艺大大提高了ＰＤ３钢轨钢的接触疲劳抗力。

采用喷风冷却工艺提高淬火钢轨性能的研究

钢轨喷风淬火工艺采用单一的冷却介质压缩空气,使淬火冷却均匀性得到提高,而且不受钢轨表面状态对淬火质量的影响,便于生产管理。由于在冷却装置中加入侧面喷风冷却,淬火硬度分布更合理,有利于提高淬火钢轨抗侧磨能力。线路铺设使用也表明,喷风淬火钢轨比喷雾淬火钢轨具有更好的抗剥离性。根据目前国内淬火线生产状况,提出调整钢轨的成分和采用喷风冷却工艺是当前迫切需要解决的问题。

考虑客流时变需求的大小交路列车时刻表优化模型

以城市轨道交通放射线为研究对象,考虑客流时变需求和高峰期乘客滞留现象,以乘客等待时间、列车运行时间和车辆走行公里最小为目标,以发车间隔、列车满载率及其均衡性、发车比例为约束,构建了城市轨道交通大小交路列车时刻表优化模型.运用离散事件系统建模方法,建立基于乘客活动和列车运行过程的动态仿真模型,并将其与遗传算法相结合,提出了计算机仿真的遗传算法进行求解.算例结果表明,优化后的时刻表可以使运力与客流需求更加匹配,有效降低了高峰期乘客拥挤程度,并提高了各次列车满载率的均衡性.在企业运营成本相等的情况下,优化后的乘客等待时间减少了1 266.2 h,降幅达16.5%.

城市轨道交通大小交路模式列车开行方案的优化

列车开行方案是城市轨道交通运输组织的基础。大小交路模式列车开行方案规定各时间段内各交路上开行列车对数。分析大小交路模式乘客出行成本和企业运营成本的计算方法,以乘客出行成本及运输企业运营成本最小化为目标,以列车追踪间隔时间、乘客需求和最大可用车底数量为约束,构建城市轨道交通大小交路模式列车开行方案双目标混合整数非线性规划模型。采用理想点法将原模型转化为单目标模型,借助Lingo11.0求解。通过算例验证模型的合理性,并对折返站和小交路区段客流比重进行成本的灵敏度分析,结果表明:小交路折返站的选取对成本影响显著,且小交路区段客流比重越高,开行大小交路模式越有利于降低运输成本。

可变编组条件下的城市轨道交通大小交路优化研究

城市轨道交通断面客流具有时间和空间上的波动性,应根据断面客流差异采取大小交路的运营模式。以乘客等待时间、车辆走行公里和列车运行时间最小化为目标,在列车编组可变前提下构建多目标优化模型,优化大小交路开行方案,以线性加权法将多目标优化模型转化为单目标优化模型,并以受控随机搜索算法求解。通过实例验证了模型的有效性,结果说明开行大小交路是断面客流不均衡条件下城市轨道交通运输组织的有效模式,采用大交路大编组、小交路小编组的模式能有效平衡乘客等待时间与城市轨道交通运营企业效益。

城市轨道交通大小交路结合快慢车开行方案优化

城市轨道交通线路可以实行大小交路的开行模式,以克服断面客流不均衡导致的能力浪费,而这种模式使长距离乘客的出行时间增加,可以在列车开行大小交路的基础上考虑开行快慢车。以乘客出行成本与企业运营成本最小为目标,考虑列车停站时间与客流需求的关系,将停站时间纳入乘客出行成本,建立双目标非线性整数优化模型,求解乘客与运营企业的成本博弈均衡点。通过算例验证模型的有效性,结果表明,相对于大小交路嵌套的运营模式,实行“大小交路+快慢车”的运营模式可以有效降低乘客出行成本与企业运营成本。

考虑均衡性的城市轨道交通线路负荷水平评估研究

线路负荷水平的评价工作是优化运输组织方案的重要前提。首先,本文分析了采用单一均值性指标表征负荷水平不能体现线路内负荷分布偏差的问题。为此,从城市轨道交通线路客流与运输能力匹配的角度出发,以列车负荷为评价单元,建立包括负荷均值和标准差率二维指标的线路负荷水平评估模型。负荷均值指标考虑了各评价单元加权计算,以反映每个评价单元对线路负荷水平的贡献程度,标准差率指标表征负荷均衡性。模型分析得出,线路所有区间的运力同等规模变化不影响标准差率指标,相对提高大客流区间或大客流方向上的输送能力能够改善线路负荷的均衡性。算例分析表明:客流方向不均衡系数超过1.4时,应考虑运力优化措施以提高运输能力利用的均衡;组织列车大小交路方案和不成对行车模式,能够提高线路负荷的均衡程度。

基于虚拟编组技术的大小交路列车开行方案优化

虚拟编组技术下的实时动态编组,为根据客流时空分布特征开行分区段不同编组列车提供了保障.在分析虚拟编组技术下大小交路列车运行的基础上,基于城市轨道交通客流分布不均衡特点,构建了以列车运营里程最小为目标的城市轨道交通运力配置优化模型.模型的考虑因素包括发车间隔、大小交路区段满载率、可用车辆数、线路通行能力等.最后,以北京市轨道交通4-大兴线和10号线为例,分析了平峰期两条线路的优化方案.研究结果表明:将虚拟编组技术与大小交路运营相结合,可在满足不同交路区段运力运量匹配需求前提下,更好地实现满载率和发车间隔的平衡,有利于提高乘客出行效率,并降低运营成本.

基于大小交路的西安地铁3号线行车组织优化

在大小交路一定的情况下,对西安地铁3号线行车组织进行了优化。以最小化乘客等待时间、最大化车辆平均满载率及最小化车辆运行总距离为目标,以发车频率及列车编组为决策变量,构建大小交路列车开行方案多目标优化模型。选用Matlab软件中fminimax函数求解该多目标非线性约束优化问题。优化后,早高峰小时内,乘客的总等待时间基本保持不变,车辆的平均满载率增加17%,列车运行总距离减少1 305 km,节约牵引能耗约3 027 kWh。

大小交路条件下的城市轨道交通线路多站协同限流优化

随着城市轨道交通客运需求的不断增加,越来越多的线路高峰时段面临着过度拥堵的客流压力。为应对潜在的拥挤、踩踏等风险,轨道交通运营企业常采用客流控制措施。基于此背景,针对大小交路条件下的城市轨道交通线路多站协同限流优化问题开展研究。以乘客站外延误时间和站台滞留时间之和最小化为目标,以各车站在各时间间隔的最佳进站人数为决策变量,考虑列车容量限制、车站通过能力限制和站台容量限制等约束条件,构建城市轨道交通线路多站协同限流优化模型;同时,详细刻画了列车运行过程、乘客进站过程、乘客-列车交互过程,计算得到站外滞留人数、站台候车人数、站台滞留人数等各类客流指标;为提高模型求解大规模问题的能力,将其等价转换为整数线性规划模型,利用Gurobi进行求解。以上海地铁9号线为例验证模型的有效性,数值计算结果表明:提出的协同限流方案与无限流和实际非协同限流方案相比,站台滞留乘客数量显著降低,乘客总延误时间较无限流情况减少28.97%,不同运行交路的列车满载率分布更为均衡。该方法有助于缓解车站客流压力,协调线路运能利用,同时提高轨道交通运营安全性和运输效率。

城市轨道交通大小交路列车组织方案优化研究

开行大小交路列车是应对城市轨道交通线路客流不均衡问题的有效方式,针对大小交路列车运行组织方案优化问题,提出以车辆运力与客流间的供需关系为约束,以综合减少乘客总候车时间以及地铁车辆总运营里程为目标,建立非线性混合整数规划模型,通过决策小交路折返站的位置、小交路区段的平均车头时距、大小交路列车开行比例以及大小交路列车编组数,实现乘客方和地铁运营方的综合效益最优,并讨论列车运行组织方案中不同运行参数对双方的影响,为大小交路列车运行组织方案的设计和优化调整提供参考。

钢轨断面尺寸通长波动控制模型研究及应用

针对高速铁路用钢轨断面形状复杂、各部位变形相互关联从而造成通长尺寸波动问题,分析了钢轨在7机架工艺布置下断面各部分的变形规律,提出了钢轨断面各部位精度控制的模型。该模型在已有L1级基础自动化上直接运用,钢轨尺寸精度提高了60%～80%。

市域轨道交通线路快慢列车停站方案研究

为解决市域通勤客流欲快速到达目的地的需求问题,以乘客的出行时间节约值最大为优化目标,建立大小交路条件下的快慢列车停站方案模型。基于乘客出行时间效益优先原则,考虑乘客候车时间、乘客在车区间运行时间、乘客在车等待时间以及越行对慢车乘客的延误和快车乘客的时间变化影响等因素,构建了目标函数,同时以列车开行密度、满载率等作为约束条件,建立0-1整数规划模型。通过在实际算例中运用遗传-禁忌算法对模型进行求解,得到快车的最佳停站方案,并将计算所得方案的乘客出行时间与相同交路条件、发车间隔以及开行比例下的普通站站停开行模式的时间进行了对比分析。结果表明,该方案可以节省总出行时间约8 062h,节省人均出行时间约8.5min,人均延误时间约0.86min,总体提高了乘客出行效率和服务水平,具有有效性和合理性。

城轨交路票价合理性影响因素异质性分析

票价的合理性极大地影响着乘客对城市轨道交通的满意度,而交路可缓解城市轨道线网中客流时空分布不均衡问题。因此,针对城轨交路票价制定合理性的影响因素进行异质性分析非常必要。从乘客属性、出行特征、交路体验、社会属性4个方面,选取22个潜在影响因素;采用线上线下相结合的方式获取453份有效问卷数据,利用潜类别聚类(LCC)方法进行聚类分析,基于AIC准则与熵值法得出最合理的聚类数为3;围绕完整数据集与子数据集分别构建偏比例优势(PPO)模型。结果表明,其中20个因素具有显著性影响,部分因素在总模型中不具有显著影响,但在个别子模型中却具有显著性,表明LCC-PPO联合模型在探索异质性影响方面具有明显的优越性。由3个子PPO模型的边际效应分析可知,影响最大的前6个因素为月收入、私家车保有量、出行距离、到站用时、大交路发车间隔与小交路补贴,其边际效应绝对值的最大值均超过32%。此外,不同类别间与各因素内的子变量对城轨交路票价制定合理性的评价存在着显著的异质性影响。

考虑开行比例的大小交路列车开行方案优化

分析了城市轨道交通的大小交路列车开行比例关系,划分了2种典型的大小交路列车开行比例;基于跨交路乘客对直达列车的选择偏好与换乘行为,提出了2种开行比例模式下乘客的广义出行费用计算方法;考虑共线区段列车运行间隔的匹配关系,计算了运营车底数量;以乘客出行费用和企业运营费用最小化为目标,构建了适用于多编组的大小交路列车开行方案优化模型,并针对开行方案编制流程和模型特点,设计了开行时段优化算法和遗传算法对模型进行求解;以上海地铁8号线为例,研究了全日列车开行时段划分及其最优开行方案;考虑固定编组和多编组与大小交路的组合运营模式,分析了单一交路运营与组合运营模式下的最优方案及其运营指标;研究了乘客选择偏好和时间价值对开行方案和小交路折返站的影响。研究结果表明:与单一交路运营模式相比,大小交路运营模式下的乘客候车时间成本增幅超过11%;固定列车编组条件下,开行比例1∶1模式下的小交路长度比开行比例2∶1模式下的小交路长4个区间;多编组运营的早高峰系统总成本降幅超过1.87%,比固定编组运营更具优势;乘客对直达列车的选择偏好对多编组开行方案的影响较固定编组更大,当选择偏好概率大于0.3时,多编组开行方案的小交路折返站位置向外围延伸;当时间价值增至原来的1.8倍及以上时,固定编组的运营模式由大小交路变为单一交路。

城市轨道交通交路方案选择方法

针对城市轨道交通客流不均衡的特点,为合理确定城市轨道交路列车交路方案提供依据,本文构建了以乘客时间成本和企业运营成本最小化为目标的交路方案选择模型。在满足最大满载率、最小发车间隔、线路通过能力、列车最大运用车数的约束条件下,通过算例验证了模型的合理性,并对模型进行灵敏度分析。结果表明小交路折返站的选择对成本影响显著,小交路区段OD量所占比例越高,开行大小交路模式比单一交路模式更有利于降低企业运营成本。模型可为线路规划阶段时交路方案的选取提供理论依据。