高速铁路列车开行方案反馈调整系统开发研究

为了实现对高速铁路旅客运输规划的综合优化,讨论了构建高速铁路开行方案反馈调整系统的意义和重要性,并以C#为开发工具,设计开发出了高速铁路列车开行方案反馈调整系统。从系统的模块设计、数据库设计以及流程设计角度介绍了系统。系统从运力资源、运行图和客运需求3个方面对初始开行方案进行反馈调整,实现了开行方案的优化。     

基于前景理论的城市轨道交通停站方案研究

合理的停站方案对于缩短旅客出行时间、减少企业运营成本、优化城市轨道运输组织模式具有重要意义,以既有的城市轨道列车停站方案与客流实际需求存有偏差为研究背景,着重对快慢车组织模式下的列车运行进行分析,以期对既有城市轨道交通运营模式下的标准停站方案进行优化。在现有研究结果的基础上,首先,对制订城市轨道列车停站方案的两个主要依据指标,即区段内乘客出行过程中产生的时间费用和拥挤费用进行分析,由于它们具有不同的量纲,且无法体现出乘客在有限理性条件下的选择行为,所以不能直接用于停站方案的制订。基于此,引入前景理论对该问题展开研究。利用前景理论对乘客的选择行为(包括时间价值选择、拥挤程度选择、选择概率)进行分析。其次,建立以广义出行费用为前景值的快慢车停站方案优化模型,根据计算得出的前景值决定快车的停站序列,并结合模型设计相应的遗传算法对其进行求解。最后,通过实例对所建立的模型及算法的合理性进行了验证。结果表明,与原停站方案进行比较,优化的快慢车停站方案可有效地节约旅客出行时间,且参数的设置对综合前景值有重要的影响。     

基于坐席类型动态分配的旅客列车开行方案

为提高铁路部门服务质量和铁路旅客出行体验, 并制定可满足旅客需求多元化的旅客列车开行方案, 考虑坐席动态分配对旅客列车开行方案进行研究。从旅客和铁路运营部门2个角度出发, 分别以旅客动态乘车广义时间最短和铁路收益最大为目标, 以客流守恒、区间通过能力和满足客流需求等为约束建立多目标规划模型。通过Logit模型确定硬座、硬卧、软卧这3类坐席的分担率, 确定列车定员数, 并在求解过程中依据生成的开行方案不断更新3类坐席的分担率以实现3类坐席的动态分配, 直至结果趋于稳定。结合算例采用带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)求解, 并进行算例分析, 计算结果表明: 建立考虑坐席类型动态分配的旅客列车开行方案, 在实现旅客对坐席选择的同时, 铁路旅客服务率提高了3.5%, 铁路部门收益增大了1.5%。      

高速铁路智能CTC系统列车运行自动调整研究

在我国智能铁路的发展规划中,智能CTC系统作为智能铁路的调度指挥系统,应具备列车运行自动调整功能.因此,基于现有列车运行调整理论研究,结合相关技术标准与CTC系统实践经验,提出高速铁路智能CTC系统列车自动调整系统结构,包括设计原则、软硬件结构设计及相关功能逻辑设计.为CTC系统列车自动调整系统构建列车运行自动调整模型,基于现有研究的局限与不同客户需求构造模型约束条件与目标函数.通过京张高铁列车运行调整案例场景对模型进行验证.结果表明:模型能够利用区间运行时间中的缓冲时间与图定停站时间的冗余尽可能地追回列车晚点,同时正确处理接发车股道、动车组接续等问题,生成无冲突的列车运行阶段计划供调度员下达.调整后的列车运行阶段计划在保证行车安全的前提下,缩小晚点波及范围,有效控制晚点传播.      

面向时变需求的高铁快运专列时刻表和配装方案综合优化研究

以时变需求为导向,旨在对高铁快运专列时刻表和配装方案进行综合优化.基于高铁快运产品的作业流程,提出了按阶段计划的分阶段优化思路.在需求驱动下,分别构建了无新增快运专列的快运箱配装优化模型和新增快运专列时刻表及配装方案综合优化模型,从本质上揭示了快运需求与列车时刻表之间的耦合关系.在模型线性化的基础上,利用通用优化求解软件GAMS的CPLEX求解器对模型精确求解.以宁杭高铁为例,验证了所建立模型的正确性和求解方法的有效性.实验结果表明,与传统的两阶段优化方法相比,时变需求驱动下的快运专列时刻表和配装方案综合优化方法更能减少快运箱的运达时间.      

城市地下物流系统线路多编组车辆方案研究

对城市地下物流系统线路多编组问题的背景进行描述,分析并建立多编组车辆开行方案模型,运用带有精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)对车辆开行方案进行求解。结果表明,相比于单一的编组开行方案,在地下物流系统中使用多编组车辆开行方案可提高发车频率、节省货物等待时间、降低运营成本,也有利于运输能力在各时段的均衡分配。     

考虑运到期限的铁路管内货物快运列车组织优化研究

针对当前铁路管内货物快运列车运输组织工作难以保证货物的运到期限水平,以货物装卸尽量多和尽早在最终编组站编入到跨局远程直达列车开行为双目标,考虑与快运列车运输组织影响相关的约束,构建了考虑运到期限的管内环线货物快运列车运输组织优化模型,并采用C#调用IBM ILOG Cplex软件对双目标优化模型进行帕累托解集的精确求解.以京津冀货物快运列车运输组织为例,通过与实际列车运行图运行时分对比,在保障货物装车需求下,当帕累托解分别为0.50和0.51时,结果有效缩短了京津冀快运列车的停站作业时间.实例中X481和X492次快运列车分别较计划时间提前了127.21 min和200 min,有效验证了构建的模型和求解算法,并就实例结果给出了相关组织工作的改进建议.      

以安全为导向的地铁过饱和线路跳站停车策略优化模型

为缓解高峰时段地铁过饱和线路的客流极端拥挤情况，从安全角度出发，以降低线路客流聚集风险和乘客总等待时间为目的，研究了地铁跳站停车策略优化问题。考虑随时间变化的动态客流需求，通过构建列车跳停、追踪运行、乘客动态加载等约束，推算出跳站停车策略下各车站乘客的动态聚集人数，并设计了独特的客流聚集风险评估函数。在传统只考虑乘客等待时间的列车跳停策略优化模型的基础上，将客流聚集风险纳入到模型的目标函数中，构建了以安全为导向的地铁跳站停车策略优化模型。考虑到模型的非线性特性，设计了适用于问题的可变邻域搜索算法(VNS)，提出了3类邻域新解的产生方式，并设置违反约束的惩罚函数，以提高求解效率。以北京地铁八通线为例，对其早高峰和部分平峰时段(07:00—10:40)下行方向42趟开行列车的停站策略进行了优化实验。结果表明:所提出的模型可在5 min内求解出高质量的列车跳停方案，能有效缓解极端拥堵，提升客运服务质量。对比发现，相对于传统站站停策略，列车跳停策略下，车站最大等待人数由5 299人减少到2 495人，客流聚集风险降低了98.7%。在客运服务水平方面，乘客的平均等待时间由9.49 min降低到9.15 min，降低了3.6%。      

城际铁路旅客列车中间站停站方案研究

旅客列车中间站停站方案是以实现中间站上、下车旅客无换乘或少换乘为目标,而编制的部分或全部直达旅客列车或快速旅客列车组织方案.为分析研究城际铁路旅客列车中间站停站方案,通过对城际铁路客流与城际铁路旅客列车的归纳分类,总结出编制列车中间站停站方案的客流组合法,并给出旅客列车在中间站停车次数的决策计算方法.      

考虑驾驶策略的高速列车运行图节能优化方法

为了降低高速列车从始发站至终到站运行的牵引能耗, 研究了针对多列车区间运行时分同步分配的列车运行图节能优化方法。基于高速列车在站间采用的“四阶段”操纵策略构建最优驾驶策略集, 以牵引距离和巡航距离为变化因子, 以牵引能耗和区间运行时分为计算目标, 求解出最优驾驶策略集里牵引能耗与区间运行时分的线性关系。在此基础上构建多列车区间运行时分最优分配的节能运行图模型。模型以牵引能耗最低为目标, 考虑了列车总运行时间约束、变量取值范围约束以及安全间隔时分约束。在模型求解方面, 选取拉格朗日松弛算法, 将复杂约束松弛至目标函数当中, 从而把原问题分解为各区间可独立求解的子问题, 利用次梯度优化的方法得出精确解, 实现了多列车区间运行时分同步分配的目标。以宝兰高速铁路为背景进行算例验证, 结果表明: 通过重新分配区间运行时分, 10列车总共节约了595.958 kW·h牵引能耗, 平均节能率达到了1.2%;从运行图的层面分析, 该算例下通过调整区间运行时分的节能方法对其影响幅度较小, 具有较强的现实意义; 所提出的模型及算法的计算时间为10 s, 针对列车开行对数较多的高速铁路, 可有效提高求解效率。