考虑可变接续时间窗的高铁周期列车运行图优化

精准高效的换乘接续设计对于周期列车运行图在我国的全面推广至关重要。我国高速铁路网络结构复杂、空间跨度广,不同距离的换乘客流OD所能接受的中转换乘时间范围有着明显的不同。现有研究对换乘接续时间的考虑多基于固定接续时间窗,造成实际换乘时间与各OD旅客可接受的换乘时间不匹配,限制了换乘服务水平的进一步提升。基于此,结合“事件-活动”网络和周期事件规划问题(Periodic Event Scheduling Problem,PESP),构建了考虑可变接续时间窗的高铁周期列车运行图优化模型,实现了列车接续关系选择、OD换乘接续关系分配、换乘时间优化的同步决策。模型首先引入OD换乘接续关系分配变量,使得模型可在优化过程中动态决策列车接续关系是否为特定客流OD提供服务。在此基础上,引入了可变接续时间窗约束,实现列车接续时间窗根据所分配客流OD合理换乘时间范围动态确定。同时,设计了最小化周期列车运行图换乘服务水平与理想服务水平偏差的线性化目标函数,使得模型得以在GUROBI整数规划求解器中求解。研究案例编制了京沪高铁以及与之衔接的部分高铁线路路网周期列车运行图,与固定换乘接续时间窗的研究案例相比,换乘服务频率和换乘接续时间指标均有显著提升,验证了所提模型的正确性及有效性。

周期运行图编制模型与算法研究

在周期运行的运输组织模式下,所有列车在车站到发都是周期循环发生的。将安排列车运行线的问题看作周期事件安排问题,并借助周期约束图及周期势差模型,可以建立周期运行图网络模型。模型充分考虑到列车不同情况下的停站时间、到发安全间隔等各项周期约束,并将列车的总停留时间最小作为目标函数。当约束图顶点和弧的数量众多时,模型的求解将比较困难。通过选择合适的约束图生成树,找到变量的合理取值范围,并对模型进行一些预先简化处理,可以降低模型的求解难度。最后求解一个区段不同列车开行方案的周期运行图,验证模型的可行性。

编组站货物列车定点集结模式下发车时刻表的编制

在编组站货物列车定点集结模式下,车列集结结束、安排不同列车出发属于周期事件安排问题。根据周期事件安排问题(PESP)理论,充分考虑车站作业能力及区间能力约束,将各列车发车时间点及相互间的周期约束用周期约束图表示。根据实际生产需求,以有利于机车周转、尽可能均衡分配发车时间点为目标函数,建立货车定点发车时刻表模型。选择合适的周期约束图生成树,根据PESP有解的充分必要条件,设计求解该模型的遗传算法。以丰台西编组站京广方向车流为例,利用建立的模型和遗传算法进行求解。计算结果表明:选择合适的生成树构建基本圈组,有利于降低模型求解的复杂程度;通过加入有可行解的充分必要条件,能够有效减少模型的求解时间;可以得到货物列车定点出发时刻表、平均集结车小时和出发列车平均编成辆数。

基于换乘最优的城市圈城际铁路运行图研究

城市圈城际铁路是中国铁路未来发展的重点之一.在城际铁路间换乘所需换乘等待时间的长短是影响乘客满意度的重要因素.因此,在编制城际铁路列车运行图的过程中,应设法减少乘客的换乘等待时间并尽量不使乘客错过换乘.本文对具体换乘过程进行分类并详细分析,提出列车延迟时间和乘客换乘走行时间的概率分布,并据此计算乘客换乘等待时间.在周期事件规划问题(PESP)相关理论的基础上,本文提出基于换乘最优的城际铁路周期运行图编制模型,并以某城市圈的城际铁路网为例,验证该模型的可行性.结果表明,根据该模型编制的列车运行图可以显著地减少乘客换乘等待时间,从而提高乘客满意度.