市域列车与城际列车共线运营开行方案优化研究

目前我国市域铁路处于初步发展阶段,运输组织理论研究体系尚不完善,对市域铁路与其他制式共线运营的列车开行方案协同编制问题研究不充分,已难以适应轨道交通互联互通发展趋势。针对这些问题,从乘客出行时间和企业运营成本的角度出发,建立市域铁路与城际铁路共线运营的列车开行方案编制模型,设计基于NSGA-Ⅱ的求解算法,并以上海机场联络线为案例,证明所提模型和设计算法能有效求解共线运营列车开行方案,同时表明共线列车开行方案能有效节省乘客总出行时间,提高轨道交通系统服务水平。

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。

高速铁路周期化运行图列车开行模式优化设计

周期化运行图列车开行模式指“相同种类的列车以固定周期间隔到达、出发或通过运行途中各车站”的模式,目前中国高速铁路除部分线路开行少量带有周期性质的整点大站停列车外,周期模式的应用尚处于起步阶段,缺乏针对周期模式优化设计的定量研究。旨在根据各线路运营条件和客流特点,研究合理设定周期长度和周期化水平的方法。建立整数线性规划模型求解基于不同周期长度的列车开行方案,以最少的列车方案线数量为最多的客流OD提供直达服务,提出周期化水平、客流直达率、换乘时间等周期模式评价指标的计算方法,对沪宁城际铁路及京沪高速铁路开展实例研究,验证模型的有效性。为有效解决周期模式特别是关键参数周期长度的定量优化提供了方法。

基于时变区间断面需求的高铁网络列车开行方案优化

列车开行方案与客流需求匹配与否在很大程度上决定高铁运输服务质量和市场竞争力。为使高铁列车的开行方案与旅客的时变需求相吻合,在基于连续运输能力的高铁客流均衡分配获得区段时变断面需求的基础上,引入列车发车时间,提出基于区段列车生成和列车拼接组合的开行方案设计思路,解决大规模高铁网络列车开行方案的优化问题。首先,根据列车始发终到站需要配备动车段或存车线的特征,以配备相关设施的车站为界,将高铁网络分解为若干个互不重合的区段,并以区段为单位,提出吻合时变区间断面需求的区段开行方案生成方法和列车拼接组合策略。其次,针对网络化列车开行方案中需要满足的始发站发车能力约束、终到站终到能力约束、区间通过能力约束和列车总数约束,以高铁运营收入、高铁运营成本与旅客需求偏差的惩罚费用加权和为优化目标,构建基于时变区间断面需求的高速铁路列车开行方案优化模型,并通过4种列车调整策略和5种综合方案调整策略构造邻域解,设计模拟退火求解算法。最后,以京广高速铁路、沪汉蓉高速铁路以及郑西高速铁路为例验证模型和算法的有效性。结果表明,优化产生的列车开行方案与时变客流吻合程度高,同时也具有较高的运算效率和收敛性,适用于大规模高铁网络开行方案的设计和优化。

考虑多编组的城轨列车跨线运营开行方案研究

随着城市轨道交通网络化进程不断加快,传统的单线独立运营模式已经难以满足乘客多样化的出行需求,以跨线运营为代表的网络化运营模式成为城市轨道交通的发展趋势。为不断提升跨线运营的服务水平,针对在跨线运营模式下因列车服务水平不同导致的运能利用不均、跨线列车和非跨线列车满载率差异过大的问题,构建考虑多编组的城轨列车跨线运营开行方案双层规划模型。上层模型在考虑乘客对跨线列车选择偏好的基础上,以乘客出行时间节省量和企业运营收益最大为目标,以列车开行频率和跨线列车折返站为决策变量;下层模型以跨线列车与非跨线列车间满载率均衡为目标,以列车编组数为决策变量。设计“内罚函数+枚举法”并利用MATLAB编程求解最优列车开行方案。算例结果表明:在“多编组、跨线运营”下,上、下行方向跨线列车与非跨线列车平均满载率之差分别减少7.3%和28.1%,列车满载率均衡性优化率为52.1%,跨线列车的最大满载率从120%降为114%。上述结果说明“多编组、跨线运营”可提高列车间满载率均衡性,使得运能利用更加均衡,缓解跨线列车超载现象,提高乘客的乘车体验。

“一日一图”模式下高速列车开行方案与票额分配协同优化方法

列车开行方案与票额分配分别在列车层面和席位层面调整铁路运力资源,既有研究中二者在运输组织的不同阶段进行优化。“一日一图”运输模式下,基于不同时期的客流变化,综合优化列车开行方案和票额分配更有利于整体运力资源的合理配置。考虑我国列车运行图编制的实际背景,构建高速列车开行方案与票额分配协同优化模型,并针对模型特点设计一种遗传算法进行求解。对我国东北部真实路网进行案例分析,结果显示:综合优化列车开行方案和票额分配可以有效提高客运收益和资源利用率。对比开行方案给定下的票额分配方法,本文方法提高客票收益比例超过5.6%。本研究能够为“一日一图”模式下按流开车和按流分票提供理论和方法支撑。

石家庄地铁1号线列车开行方案优化

石家庄地铁1号线位于石家庄市区的主轴,贯穿市区延伸到郊区,客流在各区间呈不均衡分布,现有的列车开行方案存在部分区间运力虚弥的现象。本文在石家庄地铁1号线现有的运力资源条件下,建立乘客出行成本和企业运营成本多目标最小的列车开行方案优化模型,代入石家庄地铁1号线相关参数,利用Python求解最优列车开行方案。将优化后方案的与现有的列车开行方案进行对比,验证模型的应用效果。

市域铁路行车计划与线路维修计划一体化方案编制研究

为了更好地满足城市居民夜间出行需求,实现行车计划与线路维修计划的一体化编制,文章讨论了等线运行、转线运行以及一线行车一线维修等3种夜间行车组织方法,选择了最适合城市轨道交通的一线行车一线维修,并基于此采用了分段单线双向的全天候运行模式。采用大M法,建立了以到达时间最小为目标,综合考虑列车移动约束、列车路径约束、进路占用约束、列车路径顺序指标约束的混合整数线性规划模型,并设计了分阶段求解的滚动时域算法,建立了线路维修计划与行车计划一体化编制模型。以在建的雄安市域动车组R1线为实例,通过一体化模型的建立,实现了一线行车一线维修下的行车计划与线路维修计划一体化方案编制,分别得到了前期与后期不同维修区间的列车计划与线路维修计划一体化可行方案,验证了在行车量上满足乘客出行需求。

呼和浩特—赤峰旅游铁路开行方案分析

为充分利用呼和浩特—赤峰既有铁路资源,融合沿线旅游产业,创新研究了旅游铁路开行方案。通过分析沿线社会经济特征和旅游客流需求,采用增长系数法预测研究年度分方式到达景区游客流量和旅游列车游客分担量;同时,对应中高消费层和大众消费层人群设置豪华和品质两类旅游列车;根据沿线地区旅游季节性差异明显的特征,分淡、旺季预测不同列车类型的旅游铁路客流及开行方案。为实现游客的多样化体验,旅游列车采取双向差异化对开,利用既有唐包、集二、集通、锡多和赤大白等铁路,主要停靠呼和浩特东站、集宁南站、多伦站、桑根达来站、经棚站、乌丹站和赤峰南站等。本线是内蒙古自治区全域四季旅游铁路规划“五线一环”的示范线,其建设对于提高既有铁路利用率,整合内蒙古自治区独特旅游资源具有重要意义和作用。

基于决策偏好可控的地铁列车开行方案设计研究

以乘客的总广义出行费用最小、地铁部门运营成本最小为目标,以列车满载率、列车编组长度、列车开行频率为约束条件建立地铁列车开行方案设计多目标规划模型并求解。通过设置权重的方式,将地铁列车开行方案制定中追求的乘客总广义出行费用最小与地铁运营公司运营成本最小双目标转化为单目标。并给予了3组不同的权重设置方案,分别求得相应的最优解,分析了权重设置对最优解的影响。所提供的权重设置方法,可以准确描述决策者在地铁列车开行方案制定过程中的决策偏好,能够为地铁列车开行方案的制定提供决策支持,有较大的实用价值。

随机稳定性配流规划的客运专线列车开行方案模型

为适应我国客运专线高、中速列车混跑的运营要求,提高开行方案的随机鲁棒性,根据图论、概率论和期望值建模的基本思想,构建了符合路网系统运能的旅客列车开行方案的多目标随机期望值规划模型,设计了带有随机模拟的多参数级联遗传算法.算例结果表明:当列车与旅客出行的路径绕行率均为1.4、周期为60 min、列车K-短路参数为3和旅客出行路径K-短路参数为8时,经600代进化后求得满意解,用该算法能够得到满足路网线路通过能力、不同速度的运行线系统运能和路网旅客出行需求等约束条件的开行方案和配流方案,且具有高鲁棒性.

突发事件条件下的铁路行车组织

分析铁路突发事件的内涵、类型及特点.根据铁路突发事件影响程度的不同,将突发事件条件下的铁路行车组织分为3种:一般性突发事件条件下行车组织、严重突发事件条件下行车组织和恶性突发事件条件下行车组织.定义不同类型突发事件条件下行车组织的科学问题,提出不同类型行车组织的优化目标、原则、策略及组织流程,研究3种不同类型行车组织之间的关系.指出突发事件条件下行车组织问题相对于一般的列车运行计划调整问题具有复杂性、不确定性等特点.突发事件条件下的铁路行车组织丰富了铁路运输组织理论并为支撑未来先进的铁路运营调度指挥模式奠定了基础.

客运专线网络列车开行方案与运行图综合优化方法

基于旅客列车开行方案和运行图的铁路企业运营效益和旅客出行费用,以铁路企业效益最大化为优化目标,以车站整备能力、车辆总数和列车编组辆数等能力资源限制以及列车到发作业相容性为约束,建立旅客列车开行方案与运行图综合优化的双层规划模型;分别基于旅客列车开行方案和列车运行图的换乘网络进行客流分配,将旅客列车开行方案和列车运行图优化有效结合起来,设计了基于模拟退火的综合优化算法。算例分析表明列车开行方案与运行图的综合优化既能保证铁路企业的收益,又能够有效提高旅客换乘质量。

客运专线网络列车开行方案模型与算法研究

我国关于客运专线列车开行方案问题的研究目前尚处于起步阶段.本文在借鉴国内外研究成果的基础上,建立符合我国客运专线路网实际、周期运营模式下的客运专线旅客列车开行方案的多目标规划模型,并将之转化为具有优先级结构的单目标规划.针对该优先级模型设计了内嵌博弈过程、多变量级联编码的遗传算法,最后给出简单算例。

基于改进数据包络分析的高速列车开行方案的动态评价

针对数据包络分析(DEA)方法不能反映评价指标间权重的差异性以及不能对有效决策单元排序和调整的缺点,提出一种改进的DEA方法。首先,运用层次分析法确定各指标的权重并建立偏好锥模型;然后,运用交叉效率对所有决策单元进行排序并根据上座率和理想决策单元对部分决策单元进行调整;最后,运用该方法对京沪高速列车开行方案进行评价。研究发现6条运行线中有4条是DEA有效的,需要对2条非有效和1条有效运行线进行调整。实验结果表明,改进的DEA方法能够为高速旅客列车开行方案的动态调整提供理论依据。

客运专线列车开行方案的优化方法研究

通过分析客运专线列车开行方案的特性及其确定过程,提出了通过车流合并来确定和优化列车开行方案的方法.给出了车流合并的概念,研究了车流合并对运输组织的影响并提出了车流合并的原则;设计了合并车流的数据结构及相关计算机算法,并结合实例进行了验证.

给定调车线数量条件下的列车编组方案优化

本文给出了带有调车线数量限制和改编能力约束的列车编组计划模型的数学表达式及其解。该数学表达式表现为一个具有非线性目标函数及线性与非线性约束条件的大规模0-1规划问题。我们采用模拟退火技术解此问题,对于真实铁路网规模的问题,该方法可以有效地获得接近全优的解。文末,给出了在COMPAQ-386/25e上运算的部分结果。

客运专线相关旅客列车开行方案研究

通过分析铁路客运专线的相关收益及费用,从铁路运输企业和旅客两方面的利益出发建立了客运专线相关旅客列车开行方案的多目标优化模型,提出了优化旅客列车开行方案的求解方法。所提出的换乘多种类别列车的疲劳恢复时间计算公式、不同消费层次选择不同类别列车的思想、列车开行数量的计算式、列车的吸流原则、确定列车类别的动态规划方法等都贴切反映了铁路客运组织和客运市场的相关规律。该方法在客运专线预可行性研究中得到了成功的应用,求解路网规模为60个车站的旅客列车开行方案仅需100s左右时间,并获得了满意的结果。

客运专线旅客列车开行方案的客流分配方法

为了制定合理的列车开行方案,从旅客的出行需求及满意度出发,分析了影响客流分配的主要因素;根据开行方案中列车的运行区段及列车停站情况,构造了列车的运行网络;结合旅客的出行心理,给出了将旅客出行成本折算成旅客满意度的方法.在此基础上,建立了确定客流分配的多目标线性规划模型,模型体现了旅客对列车选择的主动性.通过研究影响客流分配的相关因素,给出了路网客流的合理分配方法.