公铁货流转移下铁路车流径路与列车编组计划联合优化

促进更多货流从公路转移到铁路是实现“双碳”目标的重要路径之一，也是推动铁路高质量发展的关键举措。鉴于此，本文以公铁货流转移量、铁路车流径路选择及编组去向等为主要决策变量，以公铁两网物流总成本极小化为目标，构建公铁货流转移量与铁路车流径路及列车编组计划联合优化模型，实现“公转铁”货流全过程、多阶段运输费用的数学表达，得到系统优化的OD间公铁货流转移量、车流走行径路和改编站点。针对模型的非线性特征，引入辅助0-1变量进行线性化，将其转化为混合整数线性规划模型，为验证模型有效性设计算例，借助数学规划优化器GUROBI进行求解。结果表明，模型可为公铁货流转移方案配置合理的接驳路径和列车编组方案；相较于既有研究，本文构建模型考虑了公铁两端的接驳转运费用和铁路车流集结与改编费用，使得“公转铁”物流总成本增加了约23.06%，转移货流量降低了约4.91%，更准确地描述了公铁货流转移过程，为制定“公转铁”运输方案和组织措施提供一定的理论依据。     

需求变动下高铁快运货流分配与组织模式优化

基于高铁快运一地集货和多点发运的开行特点，综合考虑我国未来快递市场的需求变动，提出高铁快运常态化和规模化成网运营后的货流分配与组织模式优化方法，以客运动车组捎带运输货物、预留车厢和高铁快运专列模式下，各OD对间的高铁快运运量为主要决策变量，以总运输成本极小化为目标，构建货流分配混合整数规划模型，计算货流量在高铁快运网络中的分布，得到货流OD运输路线与各高铁快运通道运营组织模式的组合优化方案。通过高铁快运货流OD “三阶段”预测方法，预测城市间的高铁快运需求量作为货流输入，以9个国内快递业务中心城市组成的网络为案例，由Python语言调用Gurobi优化软件求解案例，验证所建模型的有效性。案例结果表明：在运量低谷期使用捎带和预留模式可满足90.7%的运输需求；在运量高峰期部分线路需开行高铁快运专列；运营组织模式可根据OD对间货流量与网络容量的适应性关系进行调整，以充分利用高铁闲置运力，提升运营效益。     

高铁快运产品货流分担率计算方法研究

考虑客户对高铁快运产品的选择行为与高铁快运产品供给的相互关系,设计了基于供需匹配的两阶段高铁快运产品货流分担率计算方法.第1阶段考虑客户对高铁快运产品的选择意愿,构建高铁快运产品效用函数,建立考虑货流类型的高铁快运产品货流分担率计算模型,以刻画客户选择行为的差异和货流结构的差异对货流分担率的影响;第2阶段考虑高铁快运产品的供给特征,设计与客户选择效用值相关的货流转移概率的计算方法,并修正第1阶段的货流分担率计算结果.最后,以哈大高铁通道为例,对本文提出的方法进行验证.研究结果表明,考虑供需关系的高铁快运产品分担率计算方法更符合实际.     

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以全国281个城市货运站间的货运量为依据,分析了城市年货运吞吐量与GDP之间的协同增长关系以及城市间货运量的统计分布规律,研究发现铁路货运量分布具有明显的幂率特性. 最后结合复杂网络理论,对铁路货运量进行了拓扑映射,形成了包含铁路货运站和货运量信息的有向复杂网络,并对所构建的网络的静态统计特征进行了分析. 同时采用货流临界值的方法进行控制产生不同的网络结构,研究发现对于不同的货流临界值,可以产生具有无标度特征和小世界特性的网络拓扑结构,这为我们研究铁路货流分布的复杂性及货运站场在网络中的重要性提供了一种新的研究方法.     

铁路货流分布的复杂性分析

以全国281个城市货运站间的货运量为依据,分析了城市年货运吞吐量与GDP之间的协同增长关系以及城市间货运量的统计分布规律,研究发现铁路货运量分布具有明显的幂率特性. 最后结合复杂网络理论,对铁路货运量进行了拓扑映射,形成了包含铁路货运站和货运量信息的有向复杂网络,并对所构建的网络的静态统计特征进行了分析. 同时采用货流临界值的方法进行控制产生不同的网络结构,研究发现对于不同的货流临界值,可以产生具有无标度特征和小世界特性的网络拓扑结构,这为我们研究铁路货流分布的复杂性及货运站场在网络中的重要性提供了一种新的研究方法.     

基于变权的多目标物流网络货流分配方法

为克服多目标物流网络货流分配问题中加权求和求解方法的主观片面性,在具有固定拓扑结构的物流网络的基础上,建立了以运输线路和物流节点能力为约束条件、以物流成本最小、最长单程运送时间最短以及网络使用率最高为优化目标的多目标物流网络货流分配优化模型,并提出了基于变权的模型求解方法:首先,构建了物流网络变权模型,通过状态变权函数实现变权操作,使变权结果不仅反映了决策者的主观偏好,而且与客观的目标状态值相关联;其次,根据物流网络变权模型计算基于优化目标变权综合的路径状态值,并进行最优路径选择和货流分配;最后,通过算例对优化模型及求解方法进行了验证.      

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。     

区域铁路网货流分配方法研究

依据区域性铁路网成网条件建立以运输成本最小、运输时间成本最小、运输效率最高、货主期望的货物安全成本最小为目标函数的多目标货流分配规划模型,利用主成分分析法对模型求最优解,得到货流径路优先权的选择,最终确定货流在路网上的最佳分配。它是缓解铁路运输紧张状况,最大限度地扩大运输能力最有效、最现实的方法,也是转变铁路经济增长方式,提高经济增长质量的必由之路。     

关联货运市场中客户决策行为与货流再分配

根据古典决策理论关于货主是理性人的假设,建立了货物的广义流通成本模型、广义采购成本模型、不同运输方式的关联度系数模型及广义采购成本对运价和运输速度的敏感度模型,分析了关联货运市场中客户决策行为与货流再分配的特点及其影响因素。发现不同运输方式运送同一货物会产生不同的广义流通成本,货主根据广义流通成本选择运输方式,关联度系数接近1时,关联市场竞争越激烈,广义采购总成本对运输价格和运输时间的弹性系数分别等于运费和货物在途成本占广义采购总成本的比例,货物时间价值相对稳定,因此,决定货主的运输方式选择和货流分配的力量来自货物本身和运输技术。     

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衔接多种运输方式之间中转货流的通用型综合交通枢纽是国家综合货物运输网路体系中的重要节点,同时也是城市交通网络的重要组成部分.本文运用无缝中转的思想,从综合交通枢纽与城市交通网络之间的动态关系出发,既保证用户广义费用最低,同时使整个货物运输系统的社会效益最大,从而构建综合交通枢纽货运站布局优化模型.该模型在考虑四种运输方式基础上,加入城市货流作为第五种运输方式,增强了模型的优越性.通过应用遗传算法求解模拟算例,验证了模型的合理性及遗传算法求解该问题的优越性.研究结果表明,该模型与实际情况吻合,是城市综合交通枢纽货运站布局优化的有效方法之一.     

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我国自然资源分布不平衡,受地区经济发展和城市布局等因素的影响,全国集装箱货源分布和流向存在着很大差异,导致铁路集装箱供需矛盾十分突出,空箱调运较为频繁.以往空箱调运优化模型都是以调运费用最小为目标,没有考虑重箱运输的收益.综合考虑空重集装箱运输,以铁路运输利润最大为目标,在完成局间排空箱任务基础上,将适箱货物按重要程度分为不同的等级,对高等级货物优先运输,并按所需集装箱类型不同建立空箱调运非线性混合整数规划模型.其中,运输利润为重箱运输收益与空箱调运成本之差.算例分析结果验证了模型的正确性和可行性.     

考虑出行链的城市货运量与交通量的转换模型研究

由于货运具有衡量尺度多维化的特点,在进行货运交通需求预测时,需要建立各种转换模型来保证指标的统一。在“基于货物”的货运交通需求预测方法中,货运量与交通量的转换是货运交通分配前的重要步骤之一。本文以出行链理论为基础,分析了货运车辆的出行行为,总结了货运车辆的出行链模式,基于一系列假设条件建立了考虑出行链的货运量与交通量的转换模型,并运用模型计算了某市货运交通量的OD分布矩阵,分析了其货运空车出行量占出行总量的比例,和出行总量与实际货运出行总量的误差。     

基于事件惩罚的公路应急交通动态分配模型

深入剖析应急交通与常规交通在动态交通分配要求的异同,将应急时空需求分布和动态交通分配模型联系起来,提供可行的公路应急交通疏散动态分析方法.首先,根据应急期限要求建立公路交通疏散需求的时空分布预测模型,得到分时段OD矩阵.其次,借助DYMIN双层规划模型,对分时段OD矩阵进行动态交通分配得到各路段的分时初始阻抗,同时为在路径选择中体现事件扩散对路段阻抗的影响,通过定义事件惩罚函数来修正路段阻抗,引导车辆选择受事件影响程度低的最短路径进行疏散.最后,基于TransModeler 软件进行反馈式仿真,比较事件惩罚函数运用前后的公路应急交通分配结果,验证了模型的有效性.     

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以瓶颈模型在高峰期轨道交通客流平衡中应用不足为切入点,针对具有潮汐客流特征的轨道线路,给出能够反映不同站点出行特征的弹性瓶颈概念,并以此为基准,提出弹性“瓶颈”平衡模型。首先,扩充了拥挤风险费用的定义,建立了更加符合实际的高峰期不同轨道交通站点不同时段的出行费用模型;其次,建立轨道交通高峰时段计算方程,分析不同站点的高峰时段特征;再次,结合轨道交通站点的弹性特征,构建了高峰期轨道交通客流的弹性瓶颈平衡计算模型;最后,通过模型计算求解,对比分析模型分析结果与土地价值的空间递减性之间的相似度,以验证弹性“瓶颈”模型的合理性.     

基于动态罚函数的铁路车流分配与径路优化模型

为解决铁路车流分配与径路优化模型中的难约束问题，避免群智能算法在应对该问题时难以求解的不足，提出了一种基于惩罚函数的约束优化方法. 首先，在车流分配及径路优化基本模型的基础上设置虚拟弧，在目标函数中增加惩罚项的方式松弛掉模型中的弧段能力约束，同时对惩罚项中的惩罚力度和惩罚因子设计动态更新的策略；然后，将改进灰狼算法（improved grey wolf algorithm，IGWO）应用于车流分配与径路优化模型的求解；最后，结合某一地区的路网数据，对改进前、后的模型和算法进行对比分析. 算例结果表明:与改进前的模型相比，引入惩罚项之后，IGWO可以在限定的范围内找到满足弧段能力约束的可行解；与灰狼算法（gray wolf algorithm，GWO）相比，IGWO计算所得的配流方案使OD （origin-destination）货流的平均绕行率和货物总走行公里数分别下降了2.6%和5.2%.      

引入旅游偏好的城际客运出行分布预测模型

针对目前城际客运出行分布预测过程中对城际旅游关联性考虑不足的问题，借助手机信 令数据，对长三角26个城市5A和4A级景点的城际游客客源地分布进行分析发现，在同一个城市 中，无论是从单个头部景点层面还是全部5A和4A级景点总体层面上来看，城际游客客源地分布 规律均较为相近，且在非节日的不同日期，这种分布也非常稳定。基于这种特性，借助亲景度指 标提出一个可以表征两个城市间旅游关联性的旅游偏好变量，并将其引入基本重力模型中构建 城际客运出行分布预测模型。基于长三角26个城市出行分布现状数据对模型系数进行标定后的 结果表明，模型拟合程度显著提高，标准误差大幅下降，75%的OD对预测结果得到改善。因此， 可以认为引入旅游偏好变量有利于提高城际客运出行分布预测模型的精度。     

Elastic Bottleneck Equilibrium Model for Rail Transit Passengers at Rush Hours

As the traditional bottleneck models are failed to be fully utilized in the rail transit equilibrium at rush hours, the paper proposes the elastic bottleneck concepts which can reflect the trip character in each station, and develops a bottleneck equilibrium traffic flow model. First, with extending the definition of congestion risk cost, a more reasonable travel cost model for different stations at different time is developed at rush hours. Then, the peak hours computing equation is formulated to investigate the characteristics of rush hours. Considering the elastic features of different stations, the elastic bottleneck equilibrium model at the rush hours is developed. Finally, after model solution, the similarity between the model result and land value of space diminishing is analyzed comparatively, which is used to demonstrate the rationality of the proposed elastic bottlenecks model.     

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.     

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出租车在城市客运交通中发挥着重要作用，本文在分析出租车OD数据分析一般方法的基础上，构建了出租车出行特征、出行时间分布及出行空间分布的指标体系和分析方法，并以苏州市为例，结合40万余条OD数据，对比分析了工作日、节假日（周末）以及特殊节日（五一黄金周）出租车的出行特征，为出租车运营及城市交通管理提供定量的决策参考依据。     

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非工作活动及其派生的出行需求,是交通需求管理和控制工作关注的焦点. 本文通过居民出行调查数据分析,以家庭为分析单位,从活动的生成和分配两个方面描述了非工作活动在家庭层面的安排模式,从出行链的角度分析了非工作活动与工作活动和出行的相互关系. 系统由两个模型组成,首先用二项Logit模型分析非工作活动的参与选择,然后用fractional multinomial Logit模型分析了非工作活动在不同结构出行链中的分配情况. 结果显示,私人交通工具的拥有、靠近市中心的居住位置和家庭收入的增加都会刺激家庭非工作活动的需求. 而随着非工作活动需求的增加,复杂出行链成为家庭组织非工作活动的主要模式. 研究结果对出行需求预测和管理工作有重要指导意义.