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。     

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.     

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。     

城市轨道交通互联互通网络化行车组织方案初探

互联互通是城市轨道交通未来发展趋势之一,通过组织互联互通网络化运营,不仅可以有效减少乘客换乘次数,节约出行换乘时间,而且可以有效提高列车及其他设施设备的利用率,降低运营成本。基于重庆牵头开展的城市轨道交通互联互通示范工程,在设备设施已实现互联互通的基础上,通过研究列车运营组织的互联互通,总结列车跨线交路方案设计原则和步骤,研究确定快慢车行车组织下越行站数量,归纳互联互通列车开行方式及行车间隔的公倍数规律、周期性规律。在此基础上,以重庆轨道交通互联互通行车组织进行验证,以期为行业提供一定的借鉴和参考。     

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。     

多运营商轨道交通跨线运营计划编制研究

轨道交通的跨线运营,将传统的“人换乘”转变为“车跨线”,可为乘客提供直达快速的出行服务,提高乘客服务水平并减小换乘站的客流压力。跨线运营可能涉及多个运营商,不同运营商有着不同的目标组成,因此在多运营商模式下,列车跨线运营的行车计划编制需考虑所有运营商的利益,当各方均可获利时,此方案才具备可行性。针对地铁与市郊铁路间进行跨线运营的场景,以地铁公司在跨线运营下增加的经济收益最大化以及乘客节省时间成本最大化为目标函数,通过设置收益率的方式保证跨线运营后市郊铁路公司的经济收益,并考虑线路通过能力、满载率水平以及可用车底数等约束条件,构建地铁向市郊铁路跨线运营的混合整数非线性规划模型,决策最优的各类列车发车频率、跨线运行交路以及轨道使用费费率。采用线性化方法对模型进行处理,将其转化为混合整数线性规划模型,并使用CPLEX软件进行求解。案例结果表明,在政府提供一定的财政补贴下,最优的跨线运营方案可以使地铁公司与市郊铁路公司的经济收益与独立运营时相比分别增加38%与10%;地铁至市郊与市郊至地铁的跨线乘客分别节省92.8%与57.4%的换乘时间。同时,灵活可变的轨道使用费率可以避免地铁公司过多的费用...     

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。     

Y形共线模式下轨道交通列车开行方案研究

研究目的:随着城市轨道交通网络规模的扩大和换乘客流的持续增加,对轨道交通运营的要求不断提高。在有限的轨道交通供给条件下,采用城市轨道交通共线运营模式,是实现线路间资源共享、满足客流出行需求的重要方式。针对共线运营模式下城市轨道交通开行方案,本文从网络共线运营的特征出发,结合影响因素,考虑列车能力限制、区间通过能力、车辆配置数、列车满载率等约束条件,研究何种开行方案既能更好地满足客流出行需求,又能使轨道交通运营企业成本最低,从而实现社会效益和经济效益的最大化。研究结论:(1)Y形线路是共线运营组织形式中最常见的一种形式,依据网络拓扑结构,可分为3种运营组织形式,每种模式均有各自的优缺点和适应性,客流量、折返线、列车编组是其重要的影响因素;(2)Y形线路共线运营组织方案的优化中,应整合各个车站的能力、各条线路的通过能力以及折返站的折返能力,根据客流变化特征,选择合理的开行间隔时间方案,制定其合理的运营组织交路,并对其中的各自单线进行优化;(3)列车开行方案应兼顾企业运营成本和乘客等待时间成本,并尽量使总成本最低;(4)采用主线和支线嵌套的运营交路形式,耗费总成本更低;(5)本研究可应用于城市轨道交通列车运营方案的优化。     

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。     

城市轨道交通网络化列车开行方案优化方法

通过引入备选集,建立双层规划模型,将网络化列车开行方案这一复杂的混合交通网络设计问题简化成0-1规划问题;采用混合遗传模拟退火算法对城市轨道交通网络化列车开行方案优化问题进行求解。上层模型以城市轨道交通网络化列车开行方案涉及的运营单位和乘客综合费用最小化为目标,以交路必须覆盖整个运营网络、限制区间交路数、满足发车间隔时间限制和区间客流量小于列车运力为约束条件;下层模型为用于城市轨道交通网络客流分配的随机用户均衡问题优化模型,它充分考虑了乘客选择出行时路径感知费用与实际费用之间的差异。算例结果表明,采用基于备选集的双层规划模型和混合遗传模拟退火算法对城市轨道交通网络化列车开行方案进行优化是可行和有效的,而且求解效率高。     

复杂交路条件下的城市轨道交通客流分配研究

城市轨道交通客流分配的关键在于确定乘客的换乘方案,而乘客的换乘不仅受线网的影响,还受到各条线路运行交路的影响。以分析复杂运行交路对旅客换乘影响为基础,阐述根据轨道交通线网和运行交路构建乘客换乘网络的方法,利用该网络可直观地表达乘客的换乘情况,且网络中不含节点费用,方便了客流分配相关量的计算。在分析换乘网络弧的阻抗计算方法的基础上,建立城市轨道交通客流平衡分配模型,并对模型进行简要分析,最后通过实例求解,检验该客流分配方法的有效性。     

城市轨道交通非高峰期列车交路方案优化

为降低轨道交通运营成本,同时保证乘客的服务水平,针对城市轨道交通非高峰期客流不均衡情况,对城市轨道交通非高峰期列车交路方案进行研究。考虑列车OD客流量、列车运行间隔、列车车底数及线路交路限制等特征,建立运营商成本最小化及乘客等待时间最小化的双目标多约束优化模型。其次设置不同的权重,利用遗传算法对模型进行求解。结果显示偏好程度不同,模型指定的优化方法不同。该模型能够灵活地设计非高峰期列车交路方案,这为城市轨道交通决策者提供决策支持,具有一定的指导意义。     

考虑预警机制和开行方案的多车站客流控制问题

现代社会经济的快速发展和城市人口数量的急剧增长给交通运输行业带来了巨大的运营难度,由此产生的车站、车厢过度拥挤及交通网络延迟等问题已成为我国建设“智慧交通”面临的重要问题之一。针对城市轨道交通高峰时段大客流组织而导致的站台候车乘客出行安全问题,以单条城市轨道交通线路为研究对象,提出考虑预警机制和开行方案的多车站客流控制方法,为高峰时段的客流控制问题提供理论依据。考虑列车开行方案、车站客流控制及乘客上下车过程等约束,构建以乘客平均延误时间和车站最大平均限流时间最小化为目标的数学模型。其中决策变量为进站乘客数量和车站平均限流时间,并采用线性加权法将原目标模型转化为单目标模型;在此基础上,针对问题特性,设计混合禁忌搜索算法进行求解。数值实验对问题特性进行分析,并通过多组算例与实际案例验证模型的正确性及算法的有效性。研究结果表明：考虑车站平均限流时间可以提高乘客乘车公平性,缓解全线车站客流拥挤;合理设置站台客流预警等级可以提高乘客出行满意度;采用大小交路和小交路列车不同编组的混合策略可提高运输效率,并在一定程度上降低企业成本;针对大规模问题,混合禁忌搜索算法可以在短时间内求解并获得更高质量的解...     

高速铁路跨线旅客列车开行 方案优化研究

针对高速铁路跨线旅客列车开行方案展开优化研究。从旅客和铁路部门2个角度出发,以旅客出行总支出最小和铁路部门运营成本最小作为目标函数,以客流守恒定律、区间通过能力、上座率和客流需求作为约束条件,建立高速铁路跨线列车开行方案的多目标规划模型,设计该模型的遗传算法,利用MATLAB实现算法编程求解。考虑分担率变化对开行方案的影响,结合算例分别得到传统广义成本效用函数与高铁发展趋势下跨线列车开行方案的较优解,同时验证了模型和算法的有效性。     

基于弹性需求的城市轨道交通列车开行方案研究

城市轨道交通的列车开行方案直接影响乘客的出行费用,需要根据客流的需求弹性制定。针对目前城市轨道交通规划和运营实际,将列车开行方案归结为列车编组、开行时段,以及各时段每一列车交路的列车数量。在分析乘客广义出行费用的基础上,构造乘客出行的弹性需求函数,将乘客乘车选择归结为具有能力约束的弹性需求用户均衡问题。进而利用城市轨道交通营运企业与乘客之间的博弈关系,对列车开行方案相关的费用、效益等优化目标和约束条件进行分析,建立基于弹性需求的城市轨道交通列车开行方案的多目标双层规划模型,并设计基于模拟退火算法的优化算法。针对长沙地铁2号线的应用表明,优化方法具有较高求解效率和较好求解质量。     

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。     

长途跨线客流输送方案优化设计

研究高速和普速铁路构成的客运网络上长途客流输送方案,以及相关列车开行方案优化问题。全面分析长途客流输送的直达模式和中转换乘模式,以及长途客流出行广义费用和铁路企业运营效益。从客流广义出行费用最小和企业运营效益最大的角度构建目标函数,考虑起讫点要求、编组长度、输送能力等约束条件,建立长途客流输送方案优化模型,并通过引入平衡因子将其转化为单目标优化问题,设计了综合比选不同列车种类的直达模式、典型换乘站的换乘模式的求解方法。通过计算典型长途跨线OD的客流输送方案,表明高速列车具有显著优势,客流时间价值、消费层次构成和换乘费用对客流输送方案具有较大影响。     

光谷有轨电车互联互通多交路运营系统研究

介绍武汉光谷有轨电车T1、T2试验线的线路方案选择、行车组织方案确定,列车网络控制系统及信号系统等主要设备系统针对互联互通6个交路运营开展的方案设计和产品研发;结合实际运营效果,阐明有轨电车采用多交路运营的优势,即相对地铁,可以让不同方向的乘客选择不同的交路,极大地减少换乘,提高服务水平。     

轨道交通快慢线平行运营条件下乘客路径选择行为研究

基于快慢线票价一致的研究背景,分析城市轨道交通快慢车分线运营条件下乘客路径选择行为,按照乘客出行起讫点车站类型进行客流分类,考虑换乘时间和换乘次数对广义出行费用函数进行刻画,采用正态概率分布模型对案例中各类客流的路径选择概率进行求解。得出结论:快慢线列车开行比例较高情况下,当AB-AB类、AB-B类乘客乘坐慢车出行时间在21min和41min以上时,乘客将全部选择快车出行;而B-B类乘客在出行时间不低于52 min时才会考虑两次换乘方案。说明短距离出行时乘客倾向于选择直达方案;长距离出行时则更加倾向于选择能够实现快速出行的路径方案,尽管此种路径会牺牲一定的换乘次数,乘客会权衡换乘对总体出行时间的影响并选择最优路径出行。     

基于断面客流特征的城市轨道交通行车组织优化方法

以西安地铁4号线为例,基于线路设施和断面客流特征条件,提出了行车组织的优化方法。根据车站条件进行折返适宜度分析以确定小交路区段,分别以乘客服务水平最高和运营成本最小为目标并考虑一定的约束条件构建目标函数,结合Rail Sys软件仿真得到的线路拓扑结构确定了不同交路区段下的列车运行时分及速度,据此标定了模型参数。建立了多目标函数,并利用基于隶属度的算法得到了模糊最优解,求解出大小交路的列车编组数量及行车间隔,给出高峰时段的行车方案。模型计算结果表明,和原设计方案相比,优化方案在满足乘客需求的同时可有效节约运营成本,并显著提高客流时空分布不均衡状态下的线路断面满载率。