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.     

北京地铁双超列车运行图编制方法

为研究疫情期间北京地铁“超常”条件下的“超强”运行图编制方法,根据“双超”运行图编制流程提出一种面向车厢低满载率的双层规划优化模型。上层模型基于客流的时空分布规律优化列车的开行方案;下层模型优化列车运行图中全周转运行时分,停站时分,运行时分,折返时分等要素。双层规划模型转化为线性模型并用CPLEX软件通过迭代算法求解“双超”运行图优化问题。基于亦庄线数据对优化编制方法的有效性进行验证。在车底全部投入运营的条件下,优化后早高峰上行、下行最大列车满载率分别降低了21.1%和16.6%;晚高峰上行、下行最大列车满载率分别降低了23.2%和32.3%。本文方法为疫情下城轨运输体系提供了良好地支撑。     

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.     

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.     

高速铁路列车停站方案优化研究

考虑高速铁路客流需求及技术条件,在列车数量和区间一定的情况下,以列车运行线铺画在运行图上占用的时间最少为目标,建立高速铁路列车停站方案的0-1规划非线性离散数学模型。根据模型的特点,采用lingo中内置的全局优化算法进行求解,并用2016年京沪高速铁路徐州—蚌埠南段高峰小时10:00～12:00的数据进行实例验证。对比分析优化后的停站方案与原停站方案,结果表明,优化后的停站方案占用列车运行图的时间减少19min,能力利用率提高15.8%,总停站时间减少,列车的空费三角区减小。停站方案优化模型对能力利用影响的定量分析可以为停站方案的编制及优化提供一定的参考。     

城际客运专线列车开行方案模型与算法

单一城际客运专线开行方案优化问题本质上是一个给定客流O-D的最优列车停站组合方案问题。为了更好的满足城际旅客出行需要,将列车分为站站停列车、中途不停站直达列车、交错停站列车三类。以所有旅客的候车集结时间与中途停站时间之和最小为目标,满足车站的服务频率,所有客流均送至目的地等为约束条件,建立了城际列车开行方案优化模型。根据模型的约束是线性、目标函数非线性的特点,设计了求解该问题的混合遗传算法,仿真算例表明,算法的运行时间不超过300 s。     

考虑定制化列车的运行图与能力协同优化方法

基于调查数据建立旅客在不同时间段的乘车概率函数,分析旅客对定制化列车的开行时间及坐席类型等具体需求。考虑需求、停站、运行时间等约束条件建立定制化列车开行备选集,整合可行的定制化列车开行方案。建立加开定制化列车情况下,同时满足企业收益最大化和剩余可用能力最大化的双层协同优化模型。构建优化算法进行模型求解,得到基于定制化列车,且同时考虑既有列车调整成本和能力使用情况的运行图。最后,以内蒙古自治区呼和浩特-乌海线路为例进行分析,结果表明,既有列车的单位调整成本会影响定制化列车的开行,定制化列车的开行对运行图的整体结构和剩余可用能力也均有影响。     

基于周期运行图的城市轨道交通行车组织分析

基于周期运行图的行车组织模式主要特点为规律化、模式化、简单化,通过分析客流预测对行车组织的影响,以福州市轨道交通1号线为背景,结合该线路客流特点,对基于周期化运行的列车运行图通过能力、高断面客流高峰小时列车开行对数及发车间隔等行车组织相关问题进行研究,研究结果对未来福州市轨道交通1号线运营组织具有一定的实用价值。     

大亚湾全方位检查输油气管道

自7月1日起,全国铁路实施新的列车运行图,对包括武广高铁在内的重点线路列车开行方案进行调整优化。根据新的列车开行方案,     

新型动卧列车开行与4小时综合维修天窗设置研究

针对高速铁路夜间列车运行与综合维修天窗间严重冲突制约夜间列车开行数量和综合维修质量的问题,笔者采用线性整数规划的方法,以动卧列车总旅行时间最小化为目标,构建了列车运行图与综合维修天窗一体化优化线性规划模型,使用CPLEX求解器进行求解,结果显示以现有的京广高铁列车运行图为基础,能够求解出新型动卧列车适应于4小时综合维修天窗开设的列车运行图与天窗设置协调方案。研究结果表明新型动卧列车开行夜间列车后能保证京广高铁每个区间均能开4小时的综合维修天窗,满足每日开行的综合维修质量要求。     

机车周转图编制的自适应遗传算法

建立了成对与不成对列车运行图的机车周转图的数学模型和相应的机车最优配置的遗传算法．用单段映射交叉和基于知识的变异方法以及交叉概率，变异概率随个体优劣程度自适应调整策略，提高了局部搜索能力以及收敛和优化性能．以某区段实际运行图为例，用本文方法使机车总消耗时间和需要的机车数分别减少约5．7％和7．7％；用文献中的实例数据计算，与原方法相比，减少了机车总消耗时间．     

基于蚁群算法的动车组周转计划研究

通过对高速铁路动车组运用现状进行分析,建立了高速铁路动车组在不固定区段使用条件下周转优化的指派模型,并提出了解决该组合优化问题的蚁群算法,以及动车组使用数量的公式.最后以武广客专为算例,计算出动车组优化运用方案,并铺画了一个车站相关的动车组周转图.通过验证,本文模型和算法具有可行性.     

基于多叉树的延误高速列车运行优化调整方法

高速列车高密度的运行模式,使列车运行对延误的敏感度非常高.因此,延误高速列车运行调整成为一个重要的研究问题.本文基于高速铁路列车运行特点,建立了高速铁路列车运行关系模型.在此基础上随机添加列车延误,设计区间加速、按图行车、减少停站时间、减少越行、增加越行、按最小间隔时间顺延及按延误时间运行等 7种列车运行调整方法.以各列车在各车站的总延误时间最小为优化目标,建立延误高速列车运行优化调整模型,并设计了基于分阶段多叉树的延误高速列车运行优化调整算法以实现延误后列车运行的调整,从而得到最优调整方案及列车在各车站的延误总时间.最后以京沪高速铁路实际运行图作为案例进行计算分析,证明该模型和算法的有效性和可行性.     

基于多节拍组合的城际铁路列车运行图优化

为了使得城际铁路列车车站到发时刻既能具有严格等时间间隔的周期性规律,又能灵活适应城际铁路客流需求的时间分布,首先提出了列车多节拍组合运行组织模式,并将其与单节拍、非节拍运行组织模式进行特征对比分析. 进而基于列车多节拍组合运行模式,以最小化所有节拍单元列车总旅行时间为优化目标,以同节拍单元列车等时间间隔运行、各类作业安全时间间隔要求等为约束,构建了城际铁路列车多节拍协同运行图优化模型. 在通过确定模型中复杂约束、引入拉格朗日乘子将其松弛的基础上,结合次梯度法设计基于拉格朗日松弛的优化算法求解模型. 以京津城际为背景的算例优化获得由4个节拍列车组合的列车运行图,其中各节拍列车分别以17、34、34、35 min等时间间隔周期性运行,该方案目标函数与其最优下界的相对差距仅为2.55%.      

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。     

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%。     

干扰条件下高速铁路列车运行实时调整问题研究

高速铁路列车在日常运行过程中不可避免地会受到各种干扰的影响,导致列车偏离计划运行图,需要及时调整列车运行图.本文主要针对由干扰导致的区间能力全失效情况下的列车运行图调整问题进行研究,构建列车运行调整混合整数线性规划模型.该模型在满足车站和线路能力约束的情况下,尽量减少取消列车的数量和列车晚点时间加权求和量.模型还阐述了提高列车终到正点率对列车运行调整结果的影响.最后以京沪高铁为例验证了模型的有效性,结果表明,在列车总晚点时间不明显增加的情况下可以提高列车终到正点率.     

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.      

高铁站列车和调车作业计划一体化编制方法

复杂高铁站作业计划的编制质量是影响整个路网运输能效发挥的重要因素,为快速编制高质量车站作业计划,分析了各类列车在车站列车和调车作业,构建列车作业链,并描述车站作业计划优化问题的本质,结合车站布局和轨道电路分布,构建基于微观层面的车站作业计划优化模型;针对实际问题变量巨大,约束条件复杂的特点,将模型转换为对偶形式,在不需要初始解的情况下,通过拉格朗日松弛算法求解,并通过基于对称性破缺规则的分支定界法快速对松弛问题的解可行化,获得可行车站作业计划。以北京南站为例测试模型和算法,计算时间不超过 20 min,对偶间隙不超过10%,计算结果无冲突,表明该方法能够实现复杂高铁站高质量列车作业计划的快速求解,具有实际应用意义。     

前言

基于RP(Revealed Preference)和SP(Stated Preference)调查数据，利用潜在类别模型对高铁旅客进行细分，得到旅客对平行车次不同服务属性，如列车运行时间、发车时段和舒适度的偏好程度，并对其进行量化；引入收益管理，以多列车整体收益最大为目标，构建平行车次动态差别定价模型，并设计模拟退火算法进行求解；最后，通过京沪高铁进行实例验证.结果表明：与固定票价进行客票销售相比，所提方案能够适应高峰期和平峰期不同客流特点，提高铁路客票总收益，为高铁平行车次灵活定价提供参考.