基于不确定旅客需求的高速铁路鲁棒列车开行方案研究

针对现实中旅客需求的不确定性，将旅客需求划分为必须满足的确定性旅客需求和可适当满足的波动性旅客需求，以极小化铁路运营公司总运营成本为目标，利用轻鲁棒技术，构建不确定旅客需求下高速铁路鲁棒列车开行方案优化模型。本文所提出的优化模型无需事先给出线路备选集，只需提前输入铁路走廊相关参数和旅客需求分布，即可得到旅客需求驱动的列车开行方案，避免了备选集合设置不合理对列车开行方案质量的影响。另外，通过引入线性化技术将模 型转化为整数线性规划模型，利用MATLAB平台调用GUROBI进行求解。最后，将模型应用到武汉-广州高速铁路走廊上，验证了其有效性。结果表明，优化后的方案能更好地处理旅客出行需求的不确定性，为编制高速铁路鲁棒列车开行方案提供一定的理论依据。     

基于旅客列车开行方案的客流分配方法研究

基于旅客列车开行方案的客流分配是评价列车开行方案编制质量的重要依据. 本文总结基于列车开行方案的客流分配特点,构建了基于列车开行方案的列车服务网. 通过分析旅客乘车选择行为,确定了网络阻抗的计算方法,配流过程中尽量减少短途客流对长途客流乘车选择的影响. 结合铁路旅客运输组织特点,建立了以旅客换乘次数限制、OD客流量限制、列车能力限制为约束条件的客流分配模型. 模型求解时,利用罚函数将多约束模型转化为标准的用户平衡模型,提出了能记录径路信息的基于F-W的改进算法. 案例验证了该方法的可行性和有效性.     

基于模糊预测的高速铁路客流OD 表的推算方法

科学预测客流的变化趋势与波动及获取路网客流OD 表是制定旅客列车开行 方案的依据.结合高速铁路客运的运营实际,利用客流变化相对稳定特征,本文提出了客 流OD 表的反推方法和计算流程,该方法的计算工作量相对叠加法节省了（n2-2n）.考虑 实际客流日波动特征,依据模糊预测原理,建立了车站客运指标的时间序列模糊预测方 程和预测方法,该方法可获取预测期客运指标的变化区间.以南方一高速铁路线为背景, 对车站发送人数进行了预测,预测值与实际数据相比误差在1%以内.在车站发送人数预 测的基础上,给出了线路客流OD 表的反推演算.     

客运专线旅客列车开行方案研究

为研究兰新客运专线旅客列车的合理开行方案,以满足旅客出行和铁路运营效益最大化为目标,结合我国客运专线发展的实际情况,阐述并制定开行方案的基本原则、过程以及客运量预测方法。通过客运量预测方法分析我国铁路客流的特点,根据消费的不同水平可将客流划分为高消费群体、中等消费群体和低消费群体三个层次。以预测的客运量为基础,根据兰新客运专线的开行经验,针对兰新客运专线的实际情况,制定兰新客运专线旅客列车的合理开行方案。     

城际铁路票额随机分配优化

票额分配是实现城际铁路效益最大化以及调整和优化列车开行方案的基本依据之一,同时也是适应城际客流需求的重要手段之一.在分析实际分配方法和确定式的整数分配票额模型难以适应域际客流需求的基础上,提出以实际客流情况为依据的弹性票额分配方法,将实际乘车客流量视为不确定因素即将其视为正态分布,建立随机整数规划模型并采取转化为确定性...     

混合到达模式下市郊列车开行方案优化研究

针对市郊铁路服务长距离通勤客流的定位和客流到达分布不均的特征,提出在市郊铁路以公交化方式开行多种停站模式列车.将市郊客流按照到达分布的不同,分为均匀到达和非均匀到达两部分,使用混合分布刻画不同列车服务频率下的两类客流到站方式,并考虑停站多样化产生的企业附加成本,建立以乘客出行时间最少和企业运营成本最低为目标的市郊列车开行方案优化模型.结合市郊客流特点,分析列车开行方案与乘客选择间的动态影响关系,给出在市郊列车多停站、公交化运营时的混合客流分配方法;以该方法为迭代基础,设计了遗传求解算法.算例分析表明,与均匀到达模式相比,本模型给出的开行方案可有效降低出行时间和开行成本,具有更好的开行效益.     

基于鲁棒接续时间的铁路空车调运优化

空车调运是铁路运输的关键环节，其方案具有一定的鲁棒性，可以避免车站技术作业时间以及站间旅行时间等不确定因素对调运方案实施的影响. 基于固定的车站技术作业时间和站间旅行时间，提出了空车供应站到达列车与发出列车、空车供应站发出列车与空车需求站发出列车间的空车接续时间关系判别方法. 以空车调运收益最大化为目标，建立了确定情形下考虑车种替代的空车调运模型，在此基础上，引入波动率描述车站技术作业时间和站间旅行时间的不确定性，并通过设置波动下限调整模型的鲁棒性，建立了不确定情形下的空车调运鲁棒优化模型；结合模型性质，以车流关系变化为依据，设计了鲁棒优化模型的快速求解算法，将非线性优化问题转化为易求解的鲁棒等价模型. 结果表明:求得的空车调运方案可以得出列车间的空车配流和车种替代情况，不确定因素的波动率和波动下限会影响空车调运方案的效益值，绝对鲁棒下站间旅行时间、供应站技术作业时间和需求站技术作业时间3个不确定因素导致方案效益值较确定模型分别下降了16.2%、12.1%和28.1%.      

鲁棒交通网络设计方法

为了更好地指导交通规划实践、提高规划方案应对风险的能力,在分析交通需求预测不确定性的基础上引入鲁棒设计概念,阐述了交通需求预测与鲁棒规划方案的关系.采用随机需求假定,以随机规划理论和均值-方差模型为基础,建立OD需求不确定的鲁棒交通网络设计模型;以蒙特卡洛模拟和遗传算法为工具,设计求解随机双层组合优化问题的实用算法.最...     

城市轨道交通快慢车开行方案双层规划模型

针对城市轨道交通客流时空分布不均衡特征和乘客长距离出行时效需求,并考虑乘客的换乘行为,提出基于双层规划模型的快慢车开行方案优化方法.上层模型以乘客出行时间和列车周转时间最小为目标,考虑快慢车开行比例、线路通过能力等主要约束,构建多交路条件下的快慢车开行方案优化模型;下层模型通过设计换乘网络刻画乘客换乘行为,构建快慢车方案下的客流分配模型.设计粒子群算法求解所建双层规划模型,以广州地铁14号线为案例,验证本文构建模型的有效性和适用性.     

基于时段分布的市郊轨道交通车站滞留客流分布算法

市郊轨道交通车站滞留客流的分时段预测,关系到运营计划的调整、乘客出行 方式的选择、出行时间的预估等,尤其对市郊线路快慢车模式下开行方案的优化具有重 要意义.首先引入出行方式角度费用理论,分析了乘客公交出行与地铁线路形成的角度费 用,构建了角度费用模型Anglecostm,n k ,计算乘客的流失率VPn ,进而确定因滞留客流达到 阈值而导致的乘客流失量.其次,以AFC获取的客流数据为支撑,结合角度费用模型对乘 客流失量的计算,提出了一种基于时段的滞留车站客流分布预测方法,接着分析了站台 候车客流与通过列车实际载客情况两者之间的客流交互规律,提出了候车客流-列车载 客量影响动态交换模型,并分析和研究该模型求解算法.最后,以某市郊线路进行实例演 算,预测结果可为轨道交通开行方案优化提供理论和方法支持,对运营计划临时调整,客 流预测及引导模型的补充等提供参考.     

随机需求航线网络效应下机队鲁棒优化方法

针对航线网络效应及旅客需求不确定性问题,将旅客组合优化模型加入机队规划问题,借鉴航线网络运力优化分配方法,以机型飞机数目、航段机型飞行频次、行程路线上旅客溢出人数为决策变量,以行程路线上旅客需求限制、航段飞行频次限制、特定机型机队飞行时间限制为约束条件,利用量化市场份额指数计算旅客溢出再捕获率,建立了旅客需求不确定情景下的机队鲁棒优化模型,设计了航线网络环境下的旅客需求离散情景集,用情景汇聚算法求解该模型.算例仿真结果表明,与传统机队规划模型相比较,本文模型的机队规划成本降低了167.07万元;与确定解的最小随机期望值相比,在3种情景集下,随机规划解的机队规划成本分别降低了19.88万元、21.02万元与17.55万元.      

综合混沌相空间重构与相似性原理的铁路客流量预测

重构相空间理论对我国铁路客流量数据时间序列进行相空间重构,通过计算分形维数和提取最大Lyapunov指数,分析得出了铁路客流量时间序列数据的演化具有混沌特征,结合我国铁路客流量在全年中的波动特点,提出适合我国国情的综合混沌相空间重构与相似性原理的铁路客流量预测算法.该算法能自动参考过去相似年度同期的客流量变化趋势,对预测值进行智能化调整.通过以某火车站客流量为预测对象进行验证,结果证明了该预测算法的准确性和实用性.     

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为了研究道路客运站场规划的站场选址优化,提出了一种基于多目标优化的道路客运站场选址方法。首先,将道路客运站场规划区域的道路网简化为有向赋权图,使选址优化问题转化为0-1规划问题;然后,以道路客运站场的建设投资、网络总运输成本以及乘客的总出行距离为优化目标,同时把道路客运的实际条件转化为优化目标的约束条件;最后,利用基于目标值排序组合选择的多目标遗传算法求解模型的Pareto最优解集合,并通过客运站场选址优化算例阐述了模型的求解过程。     

面向时变需求的高速铁路列车开行方案优化方法

为了使高铁列车开行方案与旅客时变需求相吻合,引入列车运行方案图,使列 车开行方案优化中既能利用列车运行的时间信息,又能避免结合列车运行图综合优化的 大规模计算.借助于基于时刻表的高铁客流分配方法,在区间通过能力、车站始发能力、列 车载客能力等多种约束下,以列车运行时间与旅客出行时间加权和为优化目标,构建了 时变需求下高铁列车开行方案优化的Stackelberg 博弈模型.利用降低编组、删除列车、添 加列车、拼接列车、提高编组和调整列车始发时间等邻域搜索策略,设计了求解模型的模 拟退火算法.最后,针对京沪高速铁路进行算例分析,优化产生的列车开行方案具有良好 的评价指标,特别是旅客上车时间与计划出发时间的偏差较小,具有较高的运算效率和 收敛性.     

公交线路资源配置与高峰客流协调评价研究

公交线路资源配置与高峰客流协调发展是公交系统可持续发展的重要保障.对二者协调程度进行评价,通过对公交系统规划与运营的深入研究,运用数据包络分析法,以公交车辆数、站点数、沿线客流强度为投入指标,以高峰客流量、高峰满载率适宜度为产出指标组成评价指标体系,并建立二者之间协调评价模型.以哈尔滨市主城区86 条公交线路为评价单元,利用数据包络分析法的CCR模型,得到了每条线路的相对效率值,对每条线路进行协调度评价.结果表明,40 条处于强协调状态、34 条处于弱协调状态、9 条处于轻度失调状态、3 条处于严重失调状态,公交线路总体上处于弱协调状态.提出的评价方法在实际运营中具有较强的实用性,可为公交规划与运营管理提供理论依据.     

我国航空旅客运输需求预测——基于计量经济学与系统动力学组合模型

航空运输需求预测是民航发展规划和决策的前提,预测结果的精度会对民航的发展产生重要的影响.基于系统动力学原理构建了民航客运需求系统的因果关系图,分析了各因素间的因果关系,在此基础上,建立了航空客运需求的系统动力学模型,并引入了计量经济学来建立模型的数学方程.然后,对模型进行了有效性检验,结果显示建立的模型可以较好地反映民航客运的实际需求,证明了模型的有效性.最后,应用该模型对我国未来几年的航空客运需求进行了预测,并对比了不同的预测情景,结果显示经济水平对航空客运需求影响显著,宽松的人口政策在一定程度上会降低航空客运需求.     

超级拥挤公交网络均衡配流

使用公交路段的表示方法描述公交网络,公交路段上的出行费用受拥挤影响,公交车辆上的乘客流量受车辆运营能力限制.在拥挤影响和能力限制的双重约束下,建立公交乘客均衡配流模型,设计求解算法并给出算例.模型和算法尤其适用于高峰时期乘客流量大于线路运营能力的超级拥挤公交网络均衡配流.     

共享单车影响下接驳公交线路设计与车辆配置方法

针对轨道交通的“第一/最后一公里”问题,接驳公交和共享单车是通勤用户最常选择的两种公共交通方式。为理解共享单车对接驳公交出行需求和线路设计等规划运营方面的影响,提出供需交互状态下的接驳公交线路设计与车辆配置模型。需求端考虑出行时间和出行费用,基于用户在共享单车和接驳公交之间的模式选择行为,动态计算接驳公交实际出行需求;供应端考虑车辆容量、数量和流平衡约束,以最小化公交运营成本和用户出行成本之和为目标,建立混合整数非线性规划模型,优化接驳公交线路设计及车辆配置。模型采用拉格朗日松弛算法进行求解。该方法应用于北京市回龙观地铁站周边出行小区接驳公交线路设计,公交及单车出行需求采用真实的IC卡数据,以及摩拜单车骑行数据,站点间行驶时长采用高德驾车路径规划API(Application Programming Interface)数据。实验结果表明,车辆总数为10,线路数量为2时,考虑共享单车影响的接驳公交规划模型相较于只考虑单一模式可以有效避免规划需求误差。此时,各站点到地铁站的平均运行时间是15.58 min,乘客平均等待时间是3.35 min;在线路数量为4时,各站点到地铁站的平均运行时间...     

基于模拟退火-自适应布谷鸟算法的城市公交调度优化研究

为改善城市常规公交运营效率,提出基于模拟退火-自适应布谷鸟算法的公交调度优化模型。通过结合线路实际客流数据反映的客流特征,建立考虑公交公司和乘客双方利益的公交调度优化模型;改进布谷鸟算法固定步长并加入模拟退火算法退火操作,设计模拟退火-自适应布谷鸟算法,改善寻优过程中跳出局部最优解而全局寻优的能力;以福州125路公交线路为例,将该线路客流特征数据应用于模型和求解算法中。结果表明,基于不同利益方权重下通过模型算法计算出的结果均优于现有调度方案,验证了模型及算法的有效性及实用性。