基于票额分配的高速铁路动态定价分治优化方法

研究基于票额分配的高速铁路多列车多OD的动态定价问题。以多列车的总收益最大为目标函数,建立多列车多OD的动态定价和票额分配联合优化模型,并在约束条件中充分考虑实际运营的需要。设计了将模型分解为双层规划的分治优化方法,通过票额分配与动态票价的分治优化,有效降低该类大规模问题的求解难度,并提高了求解效率。最后用20列车350个乘车OD的大型算例对模型和方法进行验证,为高速铁路动态定价的实际应用提供支持与参考。     

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最短径路是网络优化中的一个经典问题，Dijkstra算法被公认为是一种十分有效的最短径路的搜索求解算法．本在研究网络一般结构特点的基础上，发现传统Dijkstra算法在每次迭代过程中都需要搜索所有节点的这一缺陷，通过向搜索节点中引入“度”的信息，提出了基于“度搜索”的改进算法，并根据网络的特点，给出了有向网络和无向网络两种情况下存在“度”差异的算法设计方法；算法的整体结构与Dijkstra保持了一致性，没有算法结构的突变，因而通过修改原有Dijkstra程序和重新设计“度搜索”程序都十分容易实现．该算法提高了最短径路的搜索效率，特别是对稀疏网络，算法效率更为明显，其复杂度小于O(｜V｜^2)．     

客运专线相关旅客列车开行方案研究

通过分析铁路客运专线的相关收益及费用,从铁路运输企业和旅客两方面的利益出发建立了客运专线相关旅客列车开行方案的多目标优化模型,提出了优化旅客列车开行方案的求解方法。所提出的换乘多种类别列车的疲劳恢复时间计算公式、不同消费层次选择不同类别列车的思想、列车开行数量的计算式、列车的吸流原则、确定列车类别的动态规划方法等都贴切反映了铁路客运组织和客运市场的相关规律。该方法在客运专线预可行性研究中得到了成功的应用,求解路网规模为60个车站的旅客列车开行方案仅需100s左右时间,并获得了满意的结果。     

铁路旅客乘车行为的层次分析

研究铁路旅客乘车行为对旅客列车开行方案的进一步优化、客运服务质量的提高和客运新产品的开发都具有重要意义。在分析铁路旅客乘车行为的基础上,采用层次分析法建立了铁路旅客乘车选择的层次结构模型,并给出了算法和步骤,用于计算旅客对不同种类列车的选择行为。最后给出了算例,所得结果较为合理。     

城市公交线网的一票制差异化票价策略优化

针对城市公交系统客流空间分布和线网运力配置不均衡问题,提出公交线路间差异化定价策略,通过价格杠杆调节客流需求分布. 针对我国普遍采用的一票制模式,在分析乘客广义出行费用的基础上,利用基于Logit 的线路间客流分配方法,并以总社会成本最低为目标,以满足输送能力和收费额度等为约束,建立了固定需求下的城市公交线网的差异化票价策略优化模型. 根据模型特点,设计了基于模拟退火算法的模型求解方法,综合优化各线路的票价水平和发车频率. 最后,将提出的模型和算法应用到典型公交线网上,算例结果表明,优化方法在较低的收费额度下即可实现较为明显的网络改善效果.     

铁路旅客乘车方案优化决策模型研究

研究铁路旅客乘车方案优化问题。首先分析了旅客乘车方案选择问题，给出径路约束条件，并通过定义顺序拆分径路及顺序属于运算符，使得该约束条件与旅客列车开行方案相关联，从而确定铁路旅客乘车方案的约束条件。以顺序拆分子集合个数为优化目标，建立最少换乘次数优化模型，并设计相应求解算法。同样以顺序拆分子集合为基础，结合旅客列车开行方案，对狭义最短乘车时间、最短换乘时间、广义最短乘车时间、最小乘车费用、最短乘车径路、最佳列车等级、最佳席别、最小购票困难度等目标进行分析，并考虑非线性矫正因素，分别得到其数学模型。通过8个平衡系数综合以上模型，最终建立旅客乘车综合优化数学模型。根据旅客列车开行方案构造有向网络，设计了相应算法，最后通过算例验证上述算法。     

城市公交线网的一票制差异化票价策略优化

针对城市公交系统客流空间分布和线网运力配置不均衡问题,提出公交线路间差异化定价策略,通过价格杠杆调节客流需求分布. 针对我国普遍采用的一票制模式,在分析乘客广义出行费用的基础上,利用基于Logit 的线路间客流分配方法,并以总社会成本最低为目标,以满足输送能力和收费额度等为约束,建立了固定需求下的城市公交线网的差异化票价策略优化模型. 根据模型特点,设计了基于模拟退火算法的模型求解方法,综合优化各线路的票价水平和发车频率. 最后,将提出的模型和算法应用到典型公交线网上,算例结果表明,优化方法在较低的收费额度下即可实现较为明显的网络改善效果.     

基于摩托车禁行方案的多模式交通网络均衡分析

目前国内许多城市对部分区域实施“禁摩”政策，不同禁行方案的实施对交通系统中出行者方式和路径选择产生差异化影响。为定量描述摩托车禁行方案下的用户多模式出行选择行为，本文考虑私家车、常规公交及摩托车这3种模式的不同网络出行特征，构建基于摩托车禁行方案的多模式网络均衡模型。首先，设计3种模式混行下的复合交通网络，根据其不同的路段通行能力特征，以及公交车内拥挤和线路选择，分别针对禁行区域和非禁行区域，建立用户出行成本函数；然后，基于用户均衡和Logit模式划分，构建相应的数学规划模型。最后，采用基于相继平均的路径配流算法求解模型，并量化分析摩托车禁行方案下的用户出行效率和事故风险。算例 结果表明，随着禁行区域的增大，转移至私家车和常规公交的摩托车用户逐渐增加，用户总出行成本逐渐增加，出行效率和总事故风险成本逐渐降低，同时，对关键路段实施禁行方案能在较少降低用户出行效率的基础上有效降低总事故风险成本。     

城市轨道交通差异化票价和补贴优化

为研究不同群体，即一般群体和特殊群体(老年人、残疾人、学生)的票价方案和补贴问题，本文考虑不同群体的差异性，以各群体的票价折扣率和列车开行间隔为决策变量，构建基于群体差异化的运营补贴优化模型，以社会福利最大化为目标，优化各群体的票价折扣率、企业的服务水平及政府的补贴额度，确保各群体获得合适的补贴，实现公共交通出行的公平性。综合考虑城市轨道交通运输能力约束、政府财政约束及不同群体票价折扣率约束，设计了基于模拟退火算法的求解算法。以长沙地铁2号线为例，分析比较不同群体的票价折扣率，提出基于列车运行计划的福利票价方案。研究结果表明，一般群体不享受折扣，残疾人4折优惠，老年人2折优惠及学生6折优惠，交通特殊群体的出行比分别提升了1.06%，2.86%及1.94%。政府在实施补贴政策时，可以通过不同群体的票价福利措施和企业的服务水平确定补贴额度。     

城际直达列车开行方案优化研究

以一定客流时段内城际直达旅客列车开行方案为研究对象，确定列车开行频率和列车编组。对旅客出行的广义费用进行分析，将城际直达客流的广义出行费用分为票价费用、候车时间、延迟费用、拥挤费用。得出了广义出行费用下客流乘车选择的一般规律：选择各列车的客流，其期望出行时间连续分布在所乘列车两侧，各个列车的客流吸引范围具有一致性。建立了以客流总出行费用最小和企业效益最好为目标的优化模型，并对模型进行了分析求解。算例结果表明，列车编组和开行频率是列车开行方案中具有密切联系的两个组成部分，小编组和高密度的开行模式能够显著提高运营服务水平。