铁路枢纽内客运站分工的优化模型及算法

为了合理分配引入高速和城际客运专线的铁路枢纽内客运站的接发旅客列车任务,以始发终到客流在各客运站之间的分配、始发终到和通过客流的运行路径为决策变量,以最小化枢纽内始发终到和通过旅客的费用为目标,以客运站始发终到能力和通过能力、铁路线路旅客列车通过能力、旅客运输需求为约束条件,建立了客运站分工多目标非线性混合整数规划模型.考虑铁路枢纽内运行路径少的特点,设计了基于枚举法、多最短路和线性规划的精确求解算法.算例表明,该方法能够对3个客运站的接发旅客列车数量进行定量分配,始发终到能力占用率分别为100%、64.5%和69.3%,通过能力占用率分别为78.7%、65.9%和25%.     

谋划春运站场培育高铁市场

信阳东站系京广高铁线上的一个三等车站,2012年9月28日开通后,客流随着京广高铁的全线贯通逐步递增.在2013年春运中,信阳东站以春运为契机,克服图定列车密集到达和始发车时间相对集中的矛盾;克服进站口纵深不足,与发送人大幅增加之间的矛盾;克服始发旅客列车客流与阶段性旅客列车客流集中,乘降组织人力严重不足的矛盾,转换思路,提升标准,紧紧抓住安全、乘降、服务等关键环节,积极培育高铁市场,春运期间共安全发送旅客16.3万人,实现高铁运输进款4699.2万元. 优化组织方案,把握春运脉络,为旅客创造安全的出行环境 2013年春运,信阳东站以"一切工作围绕方便旅客、服务旅客"为出发点制订各类组织方案,为春运旅客平安出行奠定基础.     

列车时空服务网络客流分配方法研究

客流分配方法研究是铁路客运产品设计的核心,对评价列车服务网络质量具有 重要意义.本文研究旅客列车运行图形成的时空服务网络属性及其构造方法,在分析多层 次旅客具有不同的服务时间窗期望、换乘次数、换乘时间等出行选择行为基础上,确定网 络弧段阻抗.建立体现旅客时空差异服务需求约束的客流分配模型.提出由时间窗搜索和 改进的Dijkstra 算法构成的组合算法求解旅客合理时空服务路径集合,设计基于合理服 务路径集的客流分配子算法.实现在网络条件下,根据分配权重函数不同,完成客流时空 分配.最后,利用MATLAB 编程,以京广高速铁路相关时空服务网络为例,验证模型和算 法的有效性.     

基于运输组织模式导向的旅客列车开行方案模型研究

提出基于运输组织模式为导向的旅客列车开行方案与客流分配的双层规划模型,上层模型为优化高速线、既有线和城际线的旅客列车开行方案的模型,以区间通过能力及运输组织模式等为约束条件,体现以既有线、高速线和城际线为铁路系统的一体化优化.下层模型为客流分配模型,对多类旅客的选择行为分析的基础上,以旅客出行效益最大化为目标,体现旅客...     

基于旅客列车合理接续条件的发车时刻确定方法

编制旅客列车运行方案时，为使各方向旅客列车的到达时刻相互衔接，以缩短旅客中转换乘时间，应用同余理论，分析了2列不同方向的旅客列车到达途中大站时刻的相互关系．以先到达中转站的列车发车时刻为基点，用代数方法计算出后到达列车的发车时刻，进而找出可行解．对于多列旅客列车相互衔接的情况，可化为2列列车接续问题，利用导出的合理发车时刻的算法求解．     

动态信息下的机场定制巴士路径优化

为解决因航班延误而造成旅客候机时间较长问题,考虑现实路网中阻抗不确定性和机场接驳定制化及差异化出行需求,以运营收益最大、车辆出行成本最小和车辆提前到达的时间窗惩罚成本最小为目标函数,建立了动态信息下机场定制巴士路径优化模型,并采用差分进化算法对其进行求解.为避免算法早熟,提出了改进的自适应操作方法,增强算法的全局寻优能力.通过算例计算表明:考虑航班延误和路网实时订单的动态路径优化模型,可以减少旅客26.61％～46.68％的候机时间,该模型具有较强的可靠性和应用价值.     

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根据道路交通承载能力研究方法,提出综合考虑网络拥挤、服务水平、择路行为和能力约束等因素的客运专线路网承载能力的研究方法.在假设条件下使旅客可以直接分配到没有旅客列车的物理网上.将旅客的出行阻抗定义为包括出行票价、时间价值和拥挤价值的广义费用,服务水平定义为旅客的实际出行阻抗与最小阻抗之间的比值,在此基础上提出了基于物理网络的客运专线承载能力模型,并设计了包含两阶段算法的启发式算法进行求解;最后对给定的客运专线网络进行实例计算,验证了模型的可行性.     

由车站上下车客流量估计铁路OD矩阵

旅客出行OD矩阵是旅客列车开行重要的基础数据。本文主要介绍了一种利用上下车的客流推算路段流量，然后由路段流量反推导旅客出行OD矩阵的方法。这个方法建立了多路径交通分配和反推模型，设计了反推模型的迭代算法，并进行了算法分析。文中的算例给出了该方法的合理性与精确性．     

客运专线跨线列车合理始发范围的确定方法研究

在分析既有线旅客列车合理始发范围确定方法的基础上,应用同余理论,针对客运专线开设垂直矩形天窗时跨线旅客列车合理始发范围的确定方法进行了深入研究.提出了上线列车、下线列车、既上线又下线列车及多次上线和下线列车的合理始发范围确定方法,并应用算例说明了其求解步骤,对跨线旅客列车开行方案的编制和日常旅客运输组织具有一定的实际参考价值.     

铁路客运站始发列车检票时间算法研究

铁路客运站始发列车检票时间通常采用写实查定的方法来确定,工作量大且 不能及时反映客流不均衡性和检票设备更新后的变化,因此有必要对始发列车检票时间 进行定量化研究.本文首先采用K-S 检验方法,对旅客检票时间随机分布进行建模研究; 其次,针对旅客检票过程中的排队、拥挤和换队行为,构建基于实时人群密度的路径规划 算法,建立始发列车旅客检票过程仿真模型,并对模型的正确性进行验证;最后,以发送 旅客人数和自动检票闸机数量为自变量设计正交试验,根据仿真实验数据分析结果,提 出铁路客运站始发列车检票时间算法,并对算法的正确性进行验证.     

基于乘客到站率的公交发车频率优化

常规公共交通是城市居民出行的基本交通方式之一,为保障公交出行效率和降低运营成本,有必要对公交车辆的运营调度进行量化分析和系统研究。文中以居民出行和公交公司运营两者总成本最小为目标,提出了基于乘客到站率的多目标公交发车频率优化模型,以实现乘客和运营者双方的利益最大化。利用乘客到站率函数计算乘客的等车时间,使得模型在优化计算中具有更加趋近真实的等车时间;考虑到遗传算法良好的收敛性,以及发车频率易于二进制化编码的特征,文中设计相应的遗传算法对上述模型进行求解;以常州市B1路公交车线路高峰时段为例进行求解,得到最优发车频率为13.9,与三类经典发车频率确定方法进行对比分析,结果显示该模型的总成本相较于其他三种方法分别降低18.1%、1.5%、1.2%。以上研究结论表明,研究提出的发车频率模型通过协调乘客的等车时间成本、车内拥挤成本与公交运营的车辆购置成本、燃油成本,能够有效减少公交出行的整体成本。     

基于航班综合影响因素的延误航班重排问题的整数规划模型

为解决延误航班的恢复问题，以最小化航空公司和乘客损失为目标，构建了延误航班的重 排模型。兼顾航空公司和乘客的利益，通过研究航班干线、VIP 乘客和大飞机等因素对航班重排的影响，构建了目标函数，其中考虑了本场航班离港延误成本、外场航班离港延误成本以及外场 航班进港延误成本三个要素；同时，以机场实际运输能力、航班的进出港时间和重排时刻表的出发时间等作为约束，建立了0-1 整数规划模型。采用昆明机场的实际数据对模型进行测试，运用 Lingo 软件对所建模型进行求解，得到了优化的机场航班重排时刻表，并将计算所得延误损失和机场的实际延误进行了对比分析，结果表明所建模型不仅可以满足更多高优先级乘客的出行需求，也能相应地减少航空公司的损失，从而验证了模型的合理性。     

客运站股道运用优化模型及算法

为了提高客运站运输生产效率和行车技术作业自动化水平,分析了客运站旅客列车到、发技术作业的特点,建立了客运站股道运用优化模型。模型目标为有利于客运站行车技术作业,有效利用车站设备和方便旅客乘降,并且优先排列等级较高的列车。运用多目标规划理论,采取分支定界法对模型进行求解。将模型和算法应用到一大型三线通过式客运站,股道运用计划有明显改变,1/3以上列车到发线进行了变更,整体安排合理,效果理想。     

交通事件影响下路网逐日出行动态可靠性

为描述交通事件持续期间逐日出行过程中的路网服务性能,构建日变路网逐日出行选择模型及可靠性指标.首先,根据出行经验更新路网阻抗,以准点到达概率最大化调整逐日出行中各出发时刻的路径总流量,以路径累积前景最大为目标调整单条路径在各出发时刻的流量,从而建立考虑出发时刻的逐日出行流量推演模型;其次,以交通事件发生前路网流量稳态时的准点到达概率和路径走行时间为参照基数,定义出发时刻准点到达和路径走行时间动态可靠性,并给出计算方法.最后,用算例验证模型和算法,并比较在出行模型中考虑可靠度时对路网逐日流量分布和路网可靠性的影响.     

考虑车辆随机到站时间的动态需求响应型接驳公交线路优化

车辆到站时间的不准时性严重影响着需求响应型公交的服务水平和乘客选择公共交通的出行意愿，因此，本文对考虑车辆随机到站时间的动态需求响应型接驳公交线路优化问题进行研究。以运营商成本、乘客乘车时间成本、乘客等待时间成本组成的系统总成本最小为目标建立数学模型，通过优化车辆路径寻求系统总成本最优的需求响应型接驳公交服务方案，其创新之处在于，在服务过程中允许乘客提交实时出行需求；定义车辆到站时间服从已知分布以描述其随机性。提出一种遗传算法和邻域搜索相结合的启发式算法对模型进行求解，该算法融合了遗传算法的全局搜索优势和邻域搜索的局部搜索能力，通过算例测试分析对本文算法的有效性及先进性进行验证。最后，基于西安市延平门地铁站设计数值实验，结果表明，考虑车辆随机到站时间可以在一定程度上减少乘客时间成本和系统总成本。     

同时接送模式下响应型接驳公交运行路径与调度的协调优化

研究了同时接送模式下响应型接驳公交运行路径与车辆调度的协调优化问题, 考虑乘客出行时间窗的个性化, 构建了基于乘客而不是基于途经需求点的车辆路径表示方法; 综合车辆发车和行驶成本、车辆早到和晚到的惩罚成本、票价收入构建了表征系统效益的目标函数, 并以车辆容量、乘客时间窗、车辆运行时间、车辆保有量、发车时间等为约束, 构建了发车间隔、发出车型与车辆路径的一体化优化模型; 针对一体化优化模型的特点, 设计了双遗传算法, 其中染色体为多链编码结构, 染色体交叉方式包含个体内、个体间交叉2种方式; 为了验证同时接送模式的优越性、一体化优化模型及算法的有效性, 进行了算例分析, 对比了同时接送模式与单独接和单独送模式的计算结果, 分析了车辆运行车速、单程运行时间限制、车型比例对响应型接驳公交运营效率的影响。计算结果表明: 在给定的相同乘客需求下, 与单独送和单独接模式相比, 同时接送模式发车次数减少了1次, 所需车辆数减少了2辆, 平均座位利用率提高了8.3%, 运送单位乘客的平均车辆行驶距离降低了11.0%, 运行成本降低了15.9%, 因此, 同时接送模式有效地提高了运营效率; 同时接送模式下, 运行车速、单程运行时间限制、小型车比例分别在基准值附近上下波动15.0%、15.0%、12.5%时, 发车次数、座位平均利用率、目标函数值的最大变化率分别达到了20.0%、15.7%、27.1%, 这些参数对系统运营效率均有显著影响。      

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车站的拓扑结构限定了作业线的用途,依据车站的接发车作业要求,分类使用作业线可以有效地减少作业干扰,提高车站作业效率.根据车站的拓扑结构和接发车任务,把到发线的优化目标分解为满足到发线运用规则、利于乘降作业、设备均衡使用等目标,并建立了优化模型.运用遗传算法对模型求解.提出了诱导变异的概念,通过诱导变异避免变异产生病态个体,保证群体的健康.最后通过实例验证了模型和算法的合理性.结果表明,在能力允许的条件下,算法的效率较高并能够取得较优解,满足客运专线车站作业的要求.     

基于Nested Logit 模型的铁路旅客客运产品选择研究

通过成都-武汉既有线出行旅客的问卷调查,以及样本数据的归纳分析,对旅客客运产品选择行为特征进行描述.基于随机效用最大化理论,以乘车方式与客运产品作为选择肢,旅客主体、出行特性及列车服务特性的各项指标作为效用变量,构建了乘车方式位于上层、客运产品位于下层的Nested Logit 模型.模型的上下层参数标定结果表明,旅客的收入状况、出行目的、出行距离、列车票价及运行时间对其乘车方案选择具有显著影响,旅客的年龄、出行费用来源、收入状况、出行距离,以及列车票价、运行时间对其客运产品选择具有显著影响.模型能较为准确地反映铁路客运产品的实际需求,从而为其合理设计与调整提供理论依据.     

考虑区间重叠的多运营商公交调度优化

为解决多运营商在重叠区间的公交线路调度问题，在分析重叠区间特性的基础上，提出一种双层规划模型.上层模型代表政府机构，目标为使公交乘客总出行时间最小，变量为公交线路分配方案；下层模型代表运营商，目标为各运营商追求自身利润最大化，变量为运营线路的公交车发车间隔.应用NSGA-II算法(Elitist Non-Dominated Sorting Genetic Algorithm) 求解模型，并在长春市南关区北侧区域的公交线网进行案例分析.实验结果表明，优化后网络中公交乘客的总出行时间降低了5.93%，验证了模型的有效性.     

考虑区间重叠的多运营商公交调度优化

为解决多运营商在重叠区间的公交线路调度问题，在分析重叠区间特性的基础上，提出一种双层规划模型.上层模型代表政府机构，目标为使公交乘客总出行时间最小，变量为公交线路分配方案；下层模型代表运营商，目标为各运营商追求自身利润最大化，变量为运营线路的公交车发车间隔.应用NSGA-II算法(Elitist Non-Dominated Sorting Genetic Algorithm) 求解模型，并在长春市南关区北侧区域的公交线网进行案例分析.实验结果表明，优化后网络中公交乘客的总出行时间降低了5.93%，验证了模型的有效性.