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.     

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。     

考虑互联互通的城市轨道交通网络列车开行方案优化

为顺应城市轨道交通网络列车跨线运营的运输组织发展趋势,从乘客和企业两方面,提出一种互联互通条件下城市轨道交通网络列车开行方案优化模型。模型以网络列车跨线交路组合方案和发车频率为决策变量,考虑线路通过能力、运用车数量、断面运能等约束,以乘客出行成本和企业运营成本的系统成本最小化为目标。针对模型变量多的特点,设计考虑理性乘客客流分配方法的改进邻域搜索算法进行求解。以包含4条线路的某城市地铁网络进行案例分析,研究跨线运营下的最优开行方案,并与分线运营予以比较,验证优化模型的可行性和算法的有效性。研究结果表明：1)改进的邻域搜索算法求解时间较短,且收敛解质量较稳定;2)与分线运营相比,互联互通下,全网系统成本降低了接近4.0%,全网换乘客流量降低了4.8%,同时开行跨线列车能有效降低企业运营成本,最多可降低40%;3)开行跨线列车提高了乘客的直通性,乘客直达路径数量提高了6.4%,多次换乘的行为大幅减少;4)为保证跨线运营的服务水平,应合理设置跨线交路数量。采用本模型时应充分考虑全网实际客流特点和乘客时间价值,当全网小时进站量大于97 314人次且换乘系数大于1.45时,跨线运营比分线运营更具...     

考虑动态客流需求和大小交路模式的城市轨道交通列车开行方案优化

分析乘客出行需求的时间、空间分布特征,采用4参数Logistic函数对累计客流曲线分段拟合,推导各车站在任意时间段内客流需求量的计算公式。考虑客流需求的动态特征和大小交路模式下列车发车间隔时间的特点,以减少乘客平均等待时间、提高列车平均满载率以及减少列车总走行公里数为优化目标,建立列车开行方案的多目标混合整数非线性优化模型;利用改进的NSGA-Ⅱ对模型求解,并根据模型特征设计特殊结构的编码方式。以西安地铁2号线的实际运营数据为例,对轨道交通列车开行方案进行优化。结果表明:根据动态客流需求设计非固定间隔时间的列车发车时刻表,适时采用大小列车交路运行模式得到的列车开行优化方案,可有效满足乘客和运营企业双方的利益需求。     

考虑多交路多编组的城市轨道线路列车交路计划优化

城市轨道交通线路列车交路设计问题在于确定线路在给定时段运营的交路条数,以及各交路的折返站、列车编组和开行频率。根据线路折返站布置,生成备选交路集并构建服务网络,使用最优策略对服务网络进行客流分配,描述乘客对不同交路列车的选择行为。考虑线路运营组织及能力限制约束,以运营企业成本与乘客等待时间成本最小为目标,建立混合整数非线性规划模型,在备选集中挑选交路,并确定各交路的列车编组及开行频率。将模型线性化,并提出服务网络简化方法,缩减模型规模,提高求解速度。以某规划线路为例验证所提出方法的有效性,并对列车交路数量与列车编组类型进行灵敏度分析。     

基于客流导向的长大市域轨道交通组织优化方法研究

以北京市轨道交通平谷线为依托,基于线路功能定位和客流需求,对车辆选型、运营交路方案进行探索性创新研究。提出一种行车组织优化模型及求解算法,并以运力运量、工程投资、客流-车流匹配率等关键性指标为比选目标,确定该市域快线的最佳行车组织方案,以期为类似市域快线行车组织方案的合理选择提供理论支撑。     

石家庄地铁1号线大小交路开行方案研究

以石家庄地铁1号线二期工程的运营现状为背景,重点分析1号线客流空间分布特征,结果表明:1号线南村站—福泽站区段列车的运能利用率较低,断面客流分布极不均衡。文章分别从大小交路开行区段、行车间隔的设定、优化效果和客运组织4个方面对1号线采用的大小交路开行方案进行研究,为1号线行车组织方案的优化提供依据。     

考虑乘客选择行为的城轨Y型线交路计划编制

为满足网络化条件下互联互通需求,越来越多的城市规划了城市轨道交通Y型线路。编制科学、合理的城市轨道交通Y型线路列车交路计划不仅能使线路的运力与不均衡的客流需求相匹配,还能在满足客流需求的前提下,降低企业运营成本。以Y型线路列车交路计划的组合优化问题为导向,分析城市轨道交通Y型线乘客对直达列车的选择偏好,建立考虑乘客对直达列车偏好的列车交路计划编制模型,并对某市城市轨道交通Y型线进行案例应用和分析。研究表明:随着乘客对直达列车偏好的下降,区间覆盖交路数增加,发车频率降低,企业成本降低,乘客总出行时间增加,乘客对直达列车选择偏好会对交路计划编制产生影响,在实际运营中应予以充分考虑。     

突破折返能力制约实现客流精准匹配的运营组织方案优化研究

传统运营组织模式下，城市轨道交通长大线路运能不能满足高峰时段超高峰客流需求，需要通过优化运营组织方案提升长大线路运能。分析了上海轨道交通长大线路客流特征，以及传统运营组织模式下长大线路运能供给与客流需求之间的主要矛盾；介绍了以客流为核心的长大线路运能精准匹配策略；以上海某轨道交通线路为例，分析了突破折返能力制约的极限运能运营组织方案。研究结果表明：传统运营组织模式下，高峰时段断面运能受线路折返能力制约，采用存车线插车方式增加运能，也只能做到少量非连续增能；长大线路的高峰时段高断面客流区间相对固定、超高峰持续时间较短，可通过停车场ATC(列车自动控制)改造、优选插车地点、缩短行车间隔、不对称运行交路、远端停车场收车等综合策略，形成以单向运营为特征的运营方式，突破线路折返能力制约，实现高峰时段局部区段、连续超高密度的行车组织方案，进而实现线路运能精准匹配高峰期超高峰客流需求。     

在线编解模式下城市轨道交通列车灵活编组开行方案优化方法

为应对客流出行时空需求愈发多样及不均衡带来的能力浪费,提出一种在线编解（重联或解编）模式下城市轨道交通列车灵活编组开行方案优化方法。首先,描述列车在线编解的灵活编组运行场景,分析该场景下列车各项作业占用时间以及折返能力与行车间隔之间的关系;然后,以企业运营成本最小为优化目标,建立在线编解模式下列车灵活编组开行方案优化模型并设计算法;最后,依托某城市轨道交通线路构造算例,验证模型及算法的有效性。结果表明：与单一交路、大小交路和多编组混跑模式相比,在线编解的灵活编组运营模式下运营成本分别减少27.5%,15.4%和6.0%,车辆运用数分别减少23.8%,15.3%和4.7%,该模式能够在保障乘客服务水平的同时减少车辆运用数、节省列车走行公里,降低企业运营成本,并有望在列车控制技术不断升级的背景下进一步发挥优势;考虑到列车在线编解作业会对正线行车产生一定干扰,该模式更适用于通过能力尚未饱和的线路及能力饱和线路的客流平峰期。     

故障救援情形下的地铁列车调度调整模型

基于给定的救援组织方案,以列车运行时间、备用列车加开位置和方向、客流量等为约束条件,以备用列车加开方案和列车到发时间为决策变量,以站台滞留人数与加开备用列车数的加权和最小为目标,构建故障救援情形下的地铁列车调度调整混合整数规划模型。对模型线性化后,采用商业软件CPLEX求解。以某地铁运营线路为例,以不固定和固定备用列车加开数量进行方案对比,并分析备用列车存放位置和权重系数对备用列车加开方案和运行调整方案影响的敏感性。结果表明:相较于固定加开列车数量的方案,不固定加开列车数量的方案可有效减少站台滞留人数和备用列车加开数量;调度员应优先选择加开故障列车存放位置前方车站的备用列车;故障影响区段前方备用列车应沿故障发生的方向加开,故障影响区段及后方备用列车应沿故障发生方向的反方向加开;在实际应用中,可结合加开成本以及客流需求,选择不同的权重系数。     

基于层次分析法的铁路旅客换乘方案选择权重研究

为给铁路部门在编制列车开行方案和优化列车运行图方面提供辅助决策,研究旅客在换乘方案(动车组列车或普速旅客列车)选择时,考虑不同影响因素的权重。应用层次分析法(AHP,AnalyticHierarchy Process)构建层次结构模型、对实际换乘数据进行分析并进行一致性检验,求出旅客进行换乘时各方案的权重。数据验证表明,该方法正确可行,是研究旅客换乘方案选择权重的有效方法。     

基于时间匹配度的城市轨道交通乘客乘车方案辨识研究

城市轨道交通乘客乘车方案是指乘客在出行过程中先后登乘的列车以及相应的乘降车站按照时间顺序排列的集合。在乘客旅行时间划分和基于“二阶段法”的乘客可行乘车方案搜索研究的基础上,提出利用AFC数据和列车时刻表进行乘客乘车方案辨识的方法。首先定义旅行时间匹配度,并在构建随机时间分布的基础上提出随机时间匹配度,在此基础上建立乘车方案的时间匹配度指标;然后利用时间匹配度,提出基于列车容量限制的乘客乘车方案的辨识方法;最后介绍该方法在某市轨道交通系统中的应用。提出的辨识方法利用大量轨道交通数据,对城市轨道交通的运营具有一定的价值和意义。     

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。     

广州地铁2号线大小交路方案研究

从开行列车数、客流组织、行车组织的安全和灵活性等方面,对广州地铁2号线大小交路的运行方式进行研究,制定了开行大小交路的方案。方案包括设备条件、行车参数和客运组织措施等,采用该方案降低了运输成本,提高了整体服务水平。     

基于候选列车集与弹性需求的城际铁路列车开行方案优化

城际铁路列车服务水平直接影响着全天各时段旅客出行需求量。为了研究这种影响关系,获得吻合出行需求的城际列车开行方案,首先建立旅客时段出行需求与广义出行费用间的弹性需求函数,并基于给定候选列车集构造旅客出行网络,进而以最大化列车开行收益为优化目标,构建面向弹性需求的城际列车开行方案优化模型。模型结合弹性客流在出行网络上的路径选择,从候选列车集中选择开行列车,并优化其停站方案与始发时刻。在生成初始列车开行方案基础上,设计其邻域解生成策略,构建求解模型的模拟退火算法。算例优化不同分布客流的列车开行方案,结果表明:模型与算法能够获得更吻合弹性需求的列车开行方案,且有助于提高旅客服务水平与企业经济效益。     

客流饱和条件下轨道交通网络动态可达性分析

轨道交通客流的日益增长使乘客在网络上的出行可达性受到影响,当轨道交通处于客流饱和时乘客存在无法上车而被迫留乘的可能性。为分析轨道交通网络可达性的动态变化特征,建立考虑客流饱和条件下的轨道交通网络动态可达性的评价模型;模型以轨道交通网络拓扑结果作为可达性的空间特性,以列车运行计划作为其时间特性。在深圳轨道交通网络上进行案例分析,通过网络客流和列车运行计划,得到乘客在网络上的期望旅行时间,继而得到OD对及车站的可达性指标。结果表明,目前的轨道交通网络中客流需求更大的车站往往配备较好的列车运输能力,以提高可达性,但是受限于列车开行间隔,客流饱和条件下的部分热门车站动态可达性较低。提出可达性评价方法,可用于评价网络中的客流需求与列车运行计划的匹配程度。     

基于时空网络的城际高速铁路列车开行方案优化方法

列车开行方案是有效利用铁路运输能力和提升服务质量的关键组织手段。基于城际铁路客流的时变特性,将时空网络方法引入城际列车开行方案决策,增加考虑客流出行时间信息,从而能更加全面评价所得方案。在构造开行方案时空网络图的基础上,以最小化包括列车运行成本、旅客旅行时间、旅客出发偏差时间和未上车惩罚和列车数量等的总成本为目标,考虑时空网络客流及列车流守恒、发车时间间隔和列车能力等约束,建立基于时空网络的城际高速铁路列车开行方案优化模型,并设计双层模拟退火算法进行求解,其中内层算法优化列车停站方案,外层算法优化列车起讫点、开行数量和始发时间。算例计算分析表明,所提方法能为城际铁路列车开行方案决策提供科学依据。     

基于前景理论的轨道交通乘客路径选择模型

研究有限理性条件下城市轨道交通乘客的路径选择问题。从出行费用角度出发,通过对不同类型乘客的出行时间、换乘时间、换乘次数和列车拥挤度4个因素的权重分析,建立乘客广义出行费用模型;并基于前景理论,建立以出行费用为参考点的路径选择模型,从而准确分析出乘客的选择偏好。实例结果表明,该模型对乘客出行路径的分析具有更高的可靠性。     

基于运行网络配流的客专列车开行方案遗传优化研究

借助于遗传算法的求解功能和特点,将客运专线旅客列车开行方案优化问题描述为对列车运行网络客流分配的寻优。最优的列车开行方案对应于最优的客流分配方案。首先,针对任意的列车开行方案,构建费用—容量运行网络,并通过该网络的最小费用流描述最优客流分配方案,用运行网络中客流分配的最小费用作为个体适应值函数;而后,考虑到网络中列车保本定员限制所产生大量不可行个体的优良遗传信息,设计出求解直线型客运专线单方向旅客列车开行方案优化问题的协同对称群体交叉遗传算法,并进一步将其推广到网状客运专线上。研究发现:可以将开行方案编码的个体描述为含有阶跃容量限制的费用—容量网络,个体的适应值对应于该网络的最小费用流;在非能力过剩网络中,不会出现违反阶跃容量限制的可行流,并且可以通过控制网络容量,避免产生固定费用和负费用。