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。     

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。      

高速铁路通过能力探究

随着我国的高速铁路网建设进入高速发展的阶段,以高速铁路线、新建快速线以及既有提速线路组成的快速运输网的列车通过能力的问题越来越受到人们的重视。高速列车和动车组列车共线运行为高速铁路的运输组织模式,该模式对区段通过能力的要求很高。首先对高速列车通过能力的概念进行了阐述,其次对共线运行下通过能力影响因素进行了分析,并采用扣除系数法对通过能力进行了计算。最后,对高速列车停站无越行和有越行的扣除系数进行了分析,为动车组列车的扣除系数和运行图的铺画提供了一定的参考。     

考虑动车接续的高速铁路列车运行线效率评价

将高速铁路动车组接续与列车运行图协同考虑,分析包含动车组折返时间在内的列车运行线占用运输资源及反馈技术指标,给出各子指标的计算方法.以反馈技术指标与占用运输资源的赋权比定义列车运行线效率,考虑列车运行图编制的NP-hard 属性,基于DEA方法构建列车运行线效率求解模型.以海南东环线列车运行图为例进行验证,并分析所构建指标的特性.算例中一站直达列车运行线效率非最高,而部分停站时间有效性高的列车运行线效率为全图最高,说明考虑动车折返时间后,运行线相对效率发生了一定变化.直达列车应考虑动车组周转时间合理开行,合理的停站有利于列车运行线效率的提高.     

基于两阶段算法的运行图与天窗协同优化

列车运行图铺画与天窗设置存在相互影响,相互制约的耦合关系,为了达到优化列车运行图结构,合理配置铁路运力资源的目的,在分析天窗与列车运行动态影响关系的基础上,以天窗设置对列车运行线铺画影响最小为目标,建立了列车运行图与天窗协同优化的混合整数规划模型. 考虑问题复杂性,设计了包含初步优化和综合优化的两阶段求解算法. 初步优化阶段采用基于专家经验的启发式算法得到列车运行图的大体框架,综合优化阶段利用禁忌搜索算法获取全局最优解. 最后以宝成线（阳平关—成都）为例进行有效性验算. 结果表明,相较于人机交互编制所得运行图,优化得出的运行图中所有客货列车在途经车站的总停留时间降低了6.19%,共减少1 355 min,其中旅客列车和货物列车在站停留时间分别降低了3.08%和7.40%,减少总时间分别为189 min和1 166 min.      

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.     

基于区域协同的高速铁路客运组织创新模式研究

目前,我国高速铁路沿用普速铁路以长途直达为主的旅客运输组织模式,导致区域客流需求不能满足、列车运行图结构变动频繁、线路通过能力利用率低、列车运行干扰概率大、动车组运用效率低等问题,鉴于此,本文提出了高速铁路应以中短途客运为主、普速铁路以长途客运和货运为主的分工模式。并基于此,提出区域内客流直达为主,跨区域客流换乘为主的高速铁路旅客运输组织模式,建立了先编制区域干线规格化满能力列车运行图,后通过选线方式编制跨区域列车运行线的列车运行图编制思路。最后从旅客流线、换乘设施、列车运行线衔接、调度指挥、票务管理等方面分析了基于区域协同的高速铁路客运组织保障措施。     

基于DEA-CCR模型的列车运行线效率计算方法研究

列车运行线作为构成列车运行图的基本单元,其效率反映列车运行图编制质量.定义列车运行线效率为其反馈技术指标与占用运输资源的赋权比,给出各影响因素的计算方法;针对其相对性特点,基于DEA-CCR模型构建全图列车运行线效率计算模型并求解.以成遂线石板滩—新桥线路所列车运行图进行实例验证,结果表明,所提方法能够客观计算列车运行线效率,算例中动车组列车运行线效率均值为0.961 1,高于普速列车均值0.909 5;全图上行方向列车运行线效率均值为0.944 2,高于下行方向均值0.933 7,说明列车运行线效率与铺画优先级及始发时刻可调整度有关,并提出了改善列车运行线效率的途径.     

垂直天窗对线路通过能力的影响

在分析列车运行图结构的基础上,探讨了垂直天窗前、后影响时段内货物列车的铺画方案,建立了垂直天窗对线路通过能力影响的数学模型.对数学模型的分析表明,线路通过能力扣除与天窗时间成正比,与货物列车运行间隔时间成反比.     

高速铁路列车运行图结构特征分析

以现有的高速铁路列车运行图资料为基础,通过对京沪线、武广线两条长大干线和京津、沪宁、沪杭三条城际客专的列车运行图结构特征及其在时间轴上的分布进行统计分析,说明列车的速度等级、停站情况、A、B类列车的开行比例以及旅客列车在时间轴上的分布特征,分析了列车出发间隔时间服从的分布规律,对高速铁路通过能力计算方法以及客运产品设计提出了新要求.     

客运专线综合维修天窗设置研究

在高密度、高速度行车条件下,综合维修天窗开设方式和维修时间的确定对客运专线的通过能力、行车组织方式有很大影响。文中对“单线隔日维修型”这种天窗形式进行分析,通过模拟铺画列车运行图,分析“单线隔H矩型”天窗对客运专线跨线列车行车组织所带来的影响,讨论不同天窗形式相互衔接对跨线列车运行线铺画的影响。     

列车运行方案车站到发线需求可行性模型及其算法

车站到发线能力是计算机辅助编制列车运动图的重要组成部分，以列车会让方案为主线，系统地分析了单线铁路造成车到发展能力不足的根本原因，构造了列车运行方案车站到发线需求可行性线性０－１优化模型，提出了复杂性为０（ｎ）的快速算法，该模型与列车运行图总体优化吻合性好，有利于灵活设计算法，这一步对列车运行图优化显得尤为重要，本方法亦可适用于复线和多线铁路。     

城市轨道交通停站时间建模研究

城市轨道交通停站时间不仅影响列车运行效率,还直接关系到上下车乘客的安全,是城市轨道交通运营管理的重要组成部分,也是制定列车运行图的重要参数。基于理论分析和实测数据建立了停站时间与乘客上下车数和列车拥挤度的回归模型,通过SPSS软件对各影响因素进行回归分析,并基于实际测得数据对该模型进行修正,最终得到了轨道交通停站时间的修正模型,为列车运行图编制提供数据。     

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为研究不同运输组织模式下京沪高速铁路区段通过能力问题,本文首先分析了列车铺画方式对通过能力的影响.通过对比分析可知,将停站次数相同的列车成组铺画能够提高通过能力.在此思路基础上分别给出了停站高速列车和中速列车成组铺画方式下的扣除系数计算公式.运用该扣除系数,进一步分别计算了京沪高速铁路在全高速运输组织模式下和高中混跑运输组织模式下的通过能力,并对通过能力的影响因素进行了深入分析.     

考虑车底运用的城轨货运专列运行图与载货方案协同优化

城市轨道交通线路平峰时段客流需求相对较小、发车间隔较大，利用其富余的运输能力开展货运服务可以有效提高线路能力利用率与经济效益。本文在不调整客运列车运行图的前提下，同时采用客货共载与货运专列两种形式运输货物，研究考虑车底运用的双方向列车运行图与货物运输方案协同优化问题。以货运专列编组停站方案、时刻表、车底周转计划、货物运输方案和车站所需货物仓储容量为决策变量，考虑列车运行安全、车底周转、货物运输时效等约束，构建以提高货运净收益为目标的优化模型。通过线性化方法将原模型转化为混合整数线性规划模型，利用Gurobi软件进行求解。案例分析表明，相较于先优化列车运行计划和货物运输方案再优化车底周转计划的分步优化模型，本文方法可减少上线车底运营数3列，降低约23.6%的列车运营成本，使货运净收益提高10.3%。灵敏度分析表明，相较于客运列车，提高货运专列的货运空间和装卸载效率可以更有效地提高货运收益。     

分段矩形天窗对京沪高速铁路通过能力影响分析

本文以高速铁路天窗分段为基本研究单位,按照沿线途中大站将京沪高速铁路划分为若干天窗分段,分析天窗分段对列车运行的影响时间范围。在统计列车平均停站系数、停站时分和起停车附加时分等参数的基础上,计算列车一次停站的能力扣除系数以及天窗影响时间范围内通过能力的扣除值,得出京沪高速铁路在开设分段矩形天窗时线路通过能力的理论值以及限制区段。     

高速铁路既有停站方案优化模型

分析了高速铁路停站方案对列车牵引能耗和旅行时间的影响,总结了列车牵引能耗的测算方法.将列车开行班次和停站方案转化为停站次数,并引进机械效率,改进了基于运动做功的列车牵引能耗的测算方法.以最小列车牵引能耗和最短旅行时间为优化目标,以既有的运输供给为约束,建立了既有停站方案的优化模型,并以沪杭高速铁路为例验证了模型的有效性.研究结果表明:最小列车牵引能耗的停站方案偏向于开行直达列车,单班列车的停站次数减少,中间站停站次数最多为3次,虽然旅行时间比既有方案增大14 min,但牵引电力每天下降559 kW·h;在最短列车旅行时间的停站方案中,直达列车班次为0,中间站停站1次的列车的开行班次达到了总班次的74.4％,旅行时间比既有方案降低12 min,但牵引电力每天增大3 299 kW·h;最小列车牵引能耗和最短旅行时间的同时优化结果对既有停站方案的改善效果不明显.     

高速列车停站优化问题的两阶段求解算法

为了提高高速列车停站优化问题的求解效率,以高速列车停站设置原则为基础,分析了影响列车停站的主要因素,从方便旅客出行及减少旅客出行广义费用两方面考虑,建立了列车停站方案综合优化模型.结合列车停站优化问题的特点,提出了包含初步优化和综合优化的两阶段优化算法,初步优化阶段采用基于先验知识的局部优化方法,可以快速有效的获得问题的较优解,综合优化阶段利用具有较强爬山能力的禁忌搜索算法进行全局优化.最后对某高速铁路高峰小时开行列车的停站优化问题进行求解.结果表明,两阶段优化算法比一般禁忌搜索算法效率提高约30%.     

路网条件下旅客列车运行方案图编制问题研究综述

随着高速铁路线路的相继开通运营,我国铁路已快速形成由高速铁路和普速铁路贯通运营的复杂客运网络,铁路列车运行图编制工作的难度越来越大,而旅客列车运行方案图是列车运行图的骨架和核心,直接影响列车运行图质量的优劣。本文在详细总结国内外旅客列车运行方案图编制研究现状的基础上,结合成网条件下旅客运输组织的新特点,分析了我国旅客列车运行方案图优化编制在可实施性方面、高速铁路与普速铁路运行线协调等方面研究的不足,提出了基于车站与线路能力协调的路网旅客列车运行方案图编制优化思路。     

基于改进的PESP高速铁路列车运行图研究

借鉴国内外铁路列车运行图的编制理论和方法,基于周期规划事件(Period Event Scheduling Problem,PESP)的思想,构建周期性列车运行图模型。考虑我国列车运行组织的特点及周期性列车运行图模型的求解复杂性,对模型进行改造,以列车的总停站时间和总运行时间最小为目标,建立到发顺序为已知条件的周期运行图模型。改造后的模型为整数线性规划模型,大大降低模型求解复杂度。借助通用建模软件GAMS/COINBONMIN,编程求解得到列车的周期运行时刻表。