市域铁路与城市轨道交通过轨运输下列车开行方案研究

城市范围的不断扩大,市域到城市中心的出行需求不断增加,既有的换乘模式在换乘站产生了大量的换乘客流,给换乘站带来了更大的换乘压力,导致出行效率降低,尤其是早晚高峰时期更加难以满足人们的出行需求.以市域铁路和城市轨道交通过轨运输为背景,本文研究了过轨运输中单向过轨的运输特点,以乘客的旅行时间最小和市域铁路与地铁运营商的总成本增加最小为目标函数,建立双目标规划模型,确定市域铁路向城市地铁单向过轨的过轨区间以及发车频率.研究结果表明,在所取研究时段内,过轨区间为12～21,过轨列车的发车频率为13对/h,乘客节省的总旅行时间为2009 h.市域铁路与地铁之间采用过轨运输的运行模式,可以有效节省乘客的总旅行时长,同时,过轨区间的长度越长,乘客节省的总时间越多.     

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.     

基于双层规划的市郊轨道交通多交路快慢车开行方案优化研究

由于市郊客流在时空分布上存在不均衡的特点,单一交路、站站停列车不能很好地满足客流需求,因此根据市郊客流特点研究不同停站方案(如快慢车)、开行区段(如大小区段) 组合的列车开行方案具有重要意义.本文在分析乘客出行广义费用的基础上,充分考虑列车开行方案与乘客选择之间的主从博弈关系,建立了市郊线路多交路快慢车开行方案的双层规划模型,并设计了遗传-模拟退火优化算法进行求解.在算例研究中,针对某一具体市郊线路,对结合大小交路、快慢车的列车开行方案进行优化,求解得出相对于传统的单一交路、站站停开行模式,多交路快慢车结合的开行方案使乘客的总旅行时间和企业运营成本分别降低了2.25%和9.25%,验证了本文模型和算法的实用性.     

城市轨道交通列车嵌套式交路开行方案研究

为解决目前轨道交通线路制定列车交路开行方案时缺乏考虑乘客满意度问题，从乘客和地铁运营公司角度出发，以乘客满意度高和企业运营成本低为目标，将最大上线列车数量、最大断面满载率及最小候车时间作为约束条件，构建线路开行嵌套式交路方案的非线性多目标规划模型，采用加权法将模型转换为单目标模型求解。最后将模型应用于实际案例中，结果表明：嵌套式交路在保障乘客出行需求的同时有效的避免了运能过剩情况，其中乘客满意度是确定大小交路开行比例的关键因素，且开行比例越高乘客满意度越高，但企业运营成本也增加显著。     

城市轨道交通大小交路列车组织方案优化研究

开行大小交路列车是应对城市轨道交通线路客流不均衡问题的有效方式,针对大小交路列车运行组织方案优化问题,提出以车辆运力与客流间的供需关系为约束,以综合减少乘客总候车时间以及地铁车辆总运营里程为目标,建立非线性混合整数规划模型,通过决策小交路折返站的位置、小交路区段的平均车头时距、大小交路列车开行比例以及大小交路列车编组数,实现乘客方和地铁运营方的综合效益最优,并讨论列车运行组织方案中不同运行参数对双方的影响,为大小交路列车运行组织方案的设计和优化调整提供参考。     

基于能力影响的城市轨道交通跨线列车开行方案研究

城轨跨线运营可减少乘客换乘,提高资源利用率.本文以企业车辆使用成本,列车运营成本和乘客出行成本最小为目标,考虑跨线列车对线路通过能力的影响,以列车发车间隔、满载率、可用车辆数为约束,构建跨线运营模式下的运力配置模型,结合算例提出判定跨线运营模式适用的必要条件.研究表明,实施跨线运营线路需具备一定的冗余能力,其实施效果依赖于跨线客流强度、接轨站的换乘条件、行车组织等多个因素;同台换乘易实现跨线运营,因线路通过能力和可节省的换乘时间都有限,高峰期实施跨线运营优势并不明显;与单线独立运营开行方案相比,实施跨线运营可减少企业运营成本和乘客出行成本,且随着跨线客流强度的增加,成本节约效益越明显.     

重庆渝利线市郊列车通勤化开行方案

重庆具有典型的组团特征,利用既有铁路开行市郊列车能够有效缓解重庆主城区的交通压力。从开行数量、开行时段、停站情况三个方面分析了渝利线市郊列车的开行现状,给出了全日站间客流表及客流密度,以确定市郊列车的开行区段及数量。在现有列车开行方案基础上,根据渝利铁路沿线市郊客流的需求进行了改进,即在6:00~21:30,分别开行3.5对"重庆北—涪陵北"区段、7对"重庆北—石柱县"区段的站站停市郊列车,并在早晚高峰时段,增加市郊列车开行频率。相对于现有列车开行方案,改进的方案方便乘客记忆,且能够保证乘客出行的便利性。     

考虑开行比例的大小交路列车开行方案优化

分析了城市轨道交通的大小交路列车开行比例关系，划分了2种典型的大小交路列车开行比例; 基于跨交路乘客对直达列车的选择偏好与换乘行为，提出了2种开行比例模式下乘客的广义出行费用计算方法; 考虑共线区段列车运行间隔的匹配关系，计算了运营车底数量; 以乘客出行费用和企业运营费用最小化为目标，构建了适用于多编组的大小交路列车开行方案优化模型，并针对开行方案编制流程和模型特点，设计了开行时段优化算法和遗传算法对模型进行求解; 以上海地铁8号线为例，研究了全日列车开行时段划分及其最优开行方案; 考虑固定编组和多编组与大小交路的组合运营模式，分析了单一交路运营与组合运营模式下的最优方案及其运营指标; 研究了乘客选择偏好和时间价值对开行方案和小交路折返站的影响。研究结果表明:与单一交路运营模式相比，大小交路运营模式下的乘客候车时间成本增幅超过11%;固定列车编组条件下，开行比例1:1模式下的小交路长度比开行比例2:1模式下的小交路长4个区间; 多编组运营的早高峰系统总成本降幅超过1.87%，比固定编组运营更具优势; 乘客对直达列车的选择偏好对多编组开行方案的影响较固定编组更大，当选择偏好概率大于0.3时，多编组开行方案的小交路折返站位置向外围延伸; 当时间价值增至原来的1.8倍及以上时，固定编组的运营模式由大小交路变为单一交路。      

市域轨道交通线路快慢列车停站方案研究

为解决市域通勤客流欲快速到达目的地的需求问题，以乘客的出行时间节约值最大为优化 目标，建立大小交路条件下的快慢列车停站方案模型。基于乘客出行时间效益优先原则，考虑乘客候车时间、乘客在车区间运行时间、乘客在车等待时间以及越行对慢车乘客的延误和快车乘客 的时间变化影响等因素，构建了目标函数，同时以列车开行密度、满载率等作为约束条件，建立 0-1 整数规划模型。通过在实际算例中运用遗传-禁忌算法对模型进行求解，得到快车的最佳停站方案，并将计算所得方案的乘客出行时间与相同交路条件、发车间隔以及开行比例下的普通站站 停开行模式的时间进行了对比分析。结果表明，该方案可以节省总出行时间约8 062h，节省人均出行时间约8.5min，人均延误时间约0.86min，总体提高了乘客出行效率和服务水平，具有有效性和合理性。     

城市轨道交通快慢车停站方案优化研究

快慢车模式作为一种有效匹配乘客多样化出行需求的手段,能提升企业服务水平,降低运营成本,其核心问题是确定合理的列车停站方案。首先,针对快慢车越行特点进行分析,得出快慢车越行会导致乘客的出行时间和列车周转时间增加,并导致线路的通过能力降低的结论,因此提出快车在慢车站不停站越行慢车的观点,以降低越行造成的不利影响。然后,对城市轨道交通快慢车模式下乘客出行时间的变化和企业运营成本的变化进行全面的分析,构建快慢车停站优化模型,并用遗传算法进行求解。结果表明,高峰小时内乘客能节省旅行时间3 976 815s,企业能节省1列车底的购置费及12 000元的停站成本。     

铁路集装箱旅客化运输系统开行方案研究

针对铁路集装箱旅客化运输系统开行方案编制问题,采用基于备选集的优化方法,同时结合货物运输组织特点,规定了箱流物理径路和运输方案的唯一性.在考虑箱流守恒、箱流换乘、箱流运到期限,以及列车开行频率等约束的基础上,以运输企业成本最小化为目标,建立了整数线性规划模型,并设计模拟退火求解算法.最后,构建运输网络进行案例分析,验证了模型和算法的有效性.研究结果表明,与现有货物运输系统相比,新型集装箱系统充分发挥了网络运输的优势,在列车开行频率、货物送达速度和运到期限方面表现更加优异,但同时牺牲了部分列车“上座率”.     

城市轨道交通多编组列车开行方案优化研究

针对城市轨道交通全日客流时间分布不均衡下的列车开行方案优化问题,以 乘客等待时间和企业成本最小为优化目标,以运输供给、列车最小发车间隔、最大服务间 隔,以及列车数为约束条件,构建基于多编组模式下的多目标列车开行方案优化模型,并 设计两阶段求解算法.案例分析表明：与传统单一编组列车开行方案相比,基于多编组的 轨道交通列车开行方案使乘客等待时间和车公里数分别减少17%和27%,列车运行小时 增加20%;当客流不均衡系数大于1.48时,宜采用多编组运输组织方式.     

高速铁路列车运行图结构优化研究

为提高高速铁路列车运行图的通过能力,通过紧凑铺画列车运行图,合理安排列车运行线顺序,优化了列车运行图结构;将列车运行图结构优化问题转化为旅行商问题,以巡回路径总费用最小化为目标建立0-1整数规划模型,并利用遗传算法求解。用2015年京沪高速铁路数据进行实例验证,求得列车运行图结构的优化方案。计算结果表明:原方案开行39列列车最少需628min,优化方案的开行时间比原方案的开行时间减少了133min,约21.2%,能更好地满足客流高峰时段或突发性客流激增时需尽快密集发车的要求。      

灵活编组条件下轨道交通客货协同运输方案优化

基于灵活编组运营组织模式特点，综合考虑客流与货流之间的竞争关系，以列车编组类型及列车发车间隔为主要决策变量，以乘客等待时间和运营公司运营成本极小化为目标，构建灵活编组条件下轨道交通客货协同运输方案混合整数线性规划模型，得到系统优化的列车编组方案、 运行图和客货协同运输方案。当给定编组类型集合且没有货流输入时，本文所构建模型即可退化为传统的固定编组模式下客流运输优化模型。以北京地铁八通线为例设计数值实验，验证了所提模型的有效性，所有实验均由VB语言调用CPLEX优化软件进行求解。算例结果表明，相较于固定编组模式的单一客流运输，本文方法可在乘客平均等待时间仅增加1.1 min的情况下，降低 约41.86%的运营成本，大幅度增加运营收益，更好地实现运输服务质量和运营成本的均衡。     

片区城乡公交时刻表编制与车辆调度综合优化

通过构建双层规划模型,综合优化片区城乡公交时刻表编制与车辆调度.其中,上层片区城乡公交车辆调度问题以公交企业综合运营成本最小为目标,实现多线路多车辆多车场的车辆时序指派,采用禁忌搜索算法求解;下层片区城乡公交时刻表优化问题为实现线路在所有换乘节点的换乘总时间及换乘失败惩罚最小,同时确保换乘节点的时刻表协同先后次序,采用运行图与枚举法进行求解;选用慈溪南片城乡公交线路进行实例应用.结果表明,该方法能较好地应用于工程实践中,直观反映片区线路组织的运行计划,进一步满足乘客便捷换乘需求与企业车辆资源的有效配置.     

片区城乡公交时刻表编制与车辆调度综合优化

通过构建双层规划模型,综合优化片区城乡公交时刻表编制与车辆调度.其中,上层片区城乡公交车辆调度问题以公交企业综合运营成本最小为目标,实现多线路多车辆多车场的车辆时序指派,采用禁忌搜索算法求解;下层片区城乡公交时刻表优化问题为实现线路在所有换乘节点的换乘总时间及换乘失败惩罚最小,同时确保换乘节点的时刻表协同先后次序,采用运行图与枚举法进行求解;选用慈溪南片城乡公交线路进行实例应用.结果表明,该方法能较好地应用于工程实践中,直观反映片区线路组织的运行计划,进一步满足乘客便捷换乘需求与企业车辆资源的有效配置.     

高铁夕发朝至列车开行与天窗设置协同优化

高速铁路夕发朝至列车开行与天窗设置存在动态影响关系，将两者进行协同优化有助于满足旅客夜间出行需求，提升铁路运力资源配置. 以通道型高速铁路为对象，在分析高速铁路夕发朝至列车与天窗设置影响关系的基础上，以高速铁路夕发朝至列车总的旅行时间最少和高速铁路夕发朝至列车的开行对既有列车运行图的影响最小为目标，建立了列车开行模式未定情形下高速铁路夕发朝至列车与天窗协同优化的非线性混合整数规划模型. 结合问题特性，提出了双目标转换和约束线性化处理等模型约简策略，设计了基于自适应大邻域搜索的启发式求解算法. 最后，以京广高速铁路走廊为例，对模型算法的有效性进行了验证. 结果表明:算法经过40次左右迭代便可收敛至最优解，耗时784 s.      

铁路电分相布设及纵断面协同优化研究

铁路电分相布设位置与线路纵断面设计相互影响，两者若不匹配会产生较高的列车牵引能耗与用户时间成本，甚至造成列车在分相区坡停等安全事故。本文以铁路电分相位置以及距离电分相中心里程一定范围内的纵断面设计方案为研究对象，建立电分相布设及纵断面设计协同优化模型，在满足铁路设计规范与列车运行安全的相关约束下，使列车运营能耗成本、用户时间成本和建设成本之和最小。设计基于间接编码的改进遗传算法进行求解，以某高铁线路为案例进行分析。结果表明，与实际电分相和纵断面布设方案相比，本文模型优化得到的方案可减小列车过分相后的速度损失及二次牵引能耗与时间，同时能降低线路建设成本，总成本节约率达 9.2%。     

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对一般集装箱办理站,其空箱调运往往需要经过前方技术站进行中转作业才能完成,由此会产生一定的时间和费用消耗.以降低空箱调运成本为出发点,在计划期内建立了动态集装箱空箱调运模型.模型以空箱调运过程中所产生的车辆租用费用、技术站车辆编解服务费以及积压库存费用或延误损失费用之和最小为目标,在满足空箱需求与供应能力基础上,考虑了技术站中转作业和运输走行时间对空箱需求站时间窗的影响,以及车站作业能力的限制.设计了混合遗传模拟退火算法求解实例表明,该模型和算法可以有效地优化动态空箱调运问题.