基于成本-风险分析的铁路危险货物办理站整合优化配置方法研究

铁路危险货物办理站的整合与优化配置是铁路安全运营与合理配置运力资源的关键,涉及路网分布、环境保护、设置地点、运输供需平衡、应急救援等多个因素。本文从成本与风险出发,分析影响危险货物办理站配置的因素,建立危险货物办理站配置的多目标0-1混合整数线性规划模型,最后以成都及周边配置危险货物办理站为例进行计算,得出成昆线上成都...     

基于多目标优化的应急设施选址-配送模型

针对频发的突发事件,应急设施选址与配送路径规划对快速开展救援活动、减少事件损失具有重要意义.通过构建基于多目标优化的应急设施选址-配送模型,同步解决应急设施选址和配送路径规划问题.模型目标函数包括3个方面:最小化总物资运输时间成本、最大化应急设施设置容量和最小化应急设施设置数量.在此基础上,设计了一种多目标遗传算法,结...     

救援时间限制下高速公路网应急设施点选址模型

应急资源布局问题是高速公路应急管理的关键。通过建立数学模型,提出一种优化高速公路网中应急设施点布局方法。首先,通过分析高速公路网中应急需求的布局特点,依据事故发生概率、事故影响范围和路段平均车流量确定在某个交通事故情形下需求点的应急需求。然后,基于需求分析建立应急设施点选址模型。通过救援时间限制确定设施点的覆盖条件,选择救援时间短、物资供给能力强的待选点建立设施点。最后,采用基于拉格朗日松弛的启发式算法对模型进行求解。通过计算实例验证,该布局方法针对高速公路网的应急需求,保障了应急事件救援时间,为高速应急设施点布局提供了新思路,可适用性强。     

高速公路紧急救援服务点选址模型的研究

在总结高速公路紧急救援服务点选址原则基础上,应用应急系统选址主要模型--集合覆盖模型和最大履盖模型,初步解决了高速公路紧急救援体系中多个服务点选址问题.然后,分别建立了服务点安置费用相同和不同情况下的集合覆盖模型,并给出模型解法步骤,介绍了最大覆盖模型.最后,通过算例阐述了应用模型解决高速公路多个紧急救援服务点选址问题的策略和求解过程,计算结果表明,该模型在解决多个服务点选址问题时具有较好效果,为决策者在成本和实际需求之间权衡,最终确定服务点选址方案提供了依据.     

施工环境下高速公路应急资源调度方法研究

在研究高速公路应急救援系统的过程中,应急资源调度方法是整个高速公路交通事件应急救援系统的核心。以应急救援结束时间最短和应急救援相关费用最少为目标,充分考虑到高速公路施工区域对路段通行能力的影响,结合高速公路施工区域的性质和特点,采用数学规划的方法建立了基于施工区通行能力的应急资源调度模型。通过贪婪算法对该模型进行优化求解,进而确定各应急出救点是否参与救援以及经过施工区参与救援的具体时间和能力,对各个出救点的费用能力比进行比较,从而选择适当的应急出救点进行有效的救援,并以山东高速济青高速段施工区域为例对模型进行了实证分析。分析结果表明:应用本模型的方案可以使救援费用减少16.036万元,相比降低了13.6%,缩减了救援成本。     

铁路救援基地层级规划选址模型

基于中国铁路组织机构的特点和应急救援现状,提出了铁路救援基地的层级网络建设理念。分析了现有铁路救援基地多目标规划选址模型的不足,将铁路救援基地分为枢纽救援基地和快速救援基地。以最小救援基地总成本和最短救援响应时间为双目标函数,以最大服务距离为约束条件,建立了铁路救援基地多目标层级规划选址模型。采用层次分析法、灰色关联分析与线性参考技术等方法抽象模型参数,采用蚁群算法求解模型,并将计算结果与现有的救援决策方案进行对比。研究结果表明:应用提出的模型,通过抽象模型参数,可得到26个救援基地备选点、61个服务需求点与188条路径;在完全覆盖事故风险的情况下,救援基地数量减少3个,节约成本约240万元,总救援响应时间、最大平均救援响应时间和最小平均救援响应时间分别降低0.04、0.46、0.29h。     

共享单车影响下接驳公交线路设计与车辆配置方法

针对轨道交通的“第一/最后一公里”问题,接驳公交和共享单车是通勤用户最常选择的两种公共交通方式。为理解共享单车对接驳公交出行需求和线路设计等规划运营方面的影响,提出供需交互状态下的接驳公交线路设计与车辆配置模型。需求端考虑出行时间和出行费用,基于用户在共享单车和接驳公交之间的模式选择行为,动态计算接驳公交实际出行需求;供应端考虑车辆容量、数量和流平衡约束,以最小化公交运营成本和用户出行成本之和为目标,建立混合整数非线性规划模型,优化接驳公交线路设计及车辆配置。模型采用拉格朗日松弛算法进行求解。该方法应用于北京市回龙观地铁站周边出行小区接驳公交线路设计,公交及单车出行需求采用真实的IC卡数据,以及摩拜单车骑行数据,站点间行驶时长采用高德驾车路径规划API(Application Programming Interface)数据。实验结果表明,车辆总数为10,线路数量为2时,考虑共享单车影响的接驳公交规划模型相较于只考虑单一模式可以有效避免规划需求误差。此时,各站点到地铁站的平均运行时间是15.58 min,乘客平均等待时间是3.35 min;在线路数量为4时,各站点到地铁站的平均运行时间...     

基于关联矩阵的高速公路标识站优化选址模型与算法研究

为了进一步研究高速公路路径识别中标识站选址问题,以路网拓扑结构为基础,采用生成 树理论对标识站的优化选址进行了分析。首先,给出了标识站选址原则,并根据图论的相关理论 基础,提出了标识站的选址定理,确定了标识站的最优数量。然后,建立了标识站选址的优化模 型,根据数量最少和OD反推原则确定了标识站选址的约束条件,通过流量较小的原则建立标识 站最优选址的目标函数。同时,提出了基于关联矩阵实现大型路网标识站最优选址的算法。最 后,通过算例阐述了利用模型解决高速公路标识站选址问题的求解过程。计算结果表明,该模型 能够实现标识站的最优选址,符合高速公路联网收费中通行费精确拆分的实际需求。     

长江干线危险品运输应急资源优化调度研究

长江干线危险品运输过程中船舶发生突发事故时,危防应急资源的调度是否合理是提高救援效率的前提,也是完成应急救援的重要环节。以危防应急资源运输量时间成本和经济成本为目标函数,在应急救援时间限制内建立基于最小综合成本的多目标规划模型,并运用Lingo软件对模型进行求解,最后通过算例验证模型的有效性和可行性,解决在时间限制条件下危防应急资源调度的问题,并进行通用性分析,为长江干线的危防应急提供参考。     

应急救援物流中物资分发点多目标排队选址优化

基于模糊数学、排队理论与选址理论,建立了应急救援物流中物资分发点的多目标模糊排队选址优化模型,其中：受灾点的需求率和物资分发点的服务率为模糊数,物资分发点建立成本最小和救援反应时间最短为目标函数．设计了模型的求解算法,确定了物资分发点的选址以及各个分发点所覆盖的受灾点区域范围．结合具体算例,验证了模型的实用性,并分析了物资分发点应急服务能力对救援效果的影响．     

基于区域协同的轨道交通发车时刻模型研究

为实现城市轨道交通换乘时间的最佳衔接和提高轨道交通运营系统的效率,对基于区域协同的轨道交通发车时刻问题进行了研究.在分析轨道交通线网协同性,考虑轨道交通内部线路间的换乘衔接和换乘站到达乘客的特性的基础上,以乘客在换乘站总候车时间最小为优化目标,建立了区域协同的发车时刻线性规划模型,并用两条十字交叉的轨道交通线路的算例验...     

轨道交通网络的社会公平绩效评价——以上海市中心城区为例

城市公共交通是一种特殊的公共资源,影响各个社会群体获得其他发展资源的机会.目前,中国仍然缺乏评价城市公共交通资源空间配置社会公平绩效的有效方法.基于社会公平理念,以2010年上海市中心城区为例,提出轨道交通网络分布的社会公平绩效评价和分析方法.首先,采用基尼系数和洛伦兹曲线,对轨道交通网络分布和常住人口分布的空间匹配进行社会公平绩效的总体评价.其次,采用区位熵的方法进行社会公平绩效的空间分析.研究表明:人均享有轨道交通网络资源水平的空间差异由多种原因造成,这也显示出在城市轨道交通网络分布中应用社会公平概念的复杂性;在土地使用规划中强调混合功能和职住平衡是提高轨道交通网络分布的社会公平绩效的重要策略.最后指出,城市轨道交通网络分布的社会公平绩效评价方法可用于同一城市的历时性比较和不同城市的共时性比较.     

城市轨道交通运输网络级联失效抗毁性研究

城市轨道交通各条线路和车站相互连接,联系紧密,其中的节点故障会在网络迅速传播,造成较大范围的拥堵,影响整个网络的正常运营.本文首先结合轨道交通特性,对城市轨道交通网络的级联失效现象进行分析.采用改进的边权函数来分析节点状态变化,进而产生流量的重分配.接着,建立了城市轨道交通网络级联失效模型,并以网络失效规模和破坏程度两个指标对其进行评估,仿真了级联失效过程并分析了不同失效策略下城市轨道交通网络的级联失效抗毁性.最后,以北京市轨道交通网络为例进行了实证研究.研究结果对轨道交通网络的合理规划、结构优化及运营安全具有重要的参考意义.     

基于车站滞留风险的应急驻车点选址研究

随着城市轨道交通运营网络扩展和客流迅速增长,车站滞留风险和应急响应问题逐渐得到重视.本文在分析城市轨道交通车站乘客滞留影响因素的基础上,构建了风险评价指标体系和反向传播(Back-propagation, BP)神经网络模型,结合改进的P-中心选址模型求解得到应急公交驻车点的服务匹配方案.根据案例求解和方案对比研究表明,是否考虑风险权重影响了车站在选址过程中的相对重要度,基于风险分析的驻车点选址方案使部分权重较高的车站与驻车点之间的平均距离减少了0.8%~8.4%,但是对整个研究区域的公交应急服务覆盖效果影响很小,有利于应急资源的合理高效利用.     

考虑换乘异质性的城市轨道交通时刻表协同优化模型

在城市轨道交通网络化运营条件下，极易导致换乘站的换乘需求差异过大。为提高列车时刻表与换乘需求的匹配度，本文基于网络中换乘站的空间拓扑结构和换乘需求在时间和方向上的特点，通过构建量化换乘差异的协同度指标，建立以列车同步次数最大化为目标的列车时刻表优化模型，优化轨道交通网络线路间成功衔接次数，提升乘客换乘出行效率。针对提出的混合 整数非线性规划模型，本文设计了一种基于天牛须搜索的粒子群优化算法进行求解，并将模型及算法应用于北京市轨道交通网络进行算例分析。结果表明，所构建的模型能依据换乘需求在空间、时间及方向上的差异，利用协同度分级优化轨道交通路网中列车协同状态；优化后全网列车同步到达次数增加33.86%，乘客平均换乘等待时间减少22.75%；相较于PSO和BAS算法，本文所提的算法具有更好的全局搜索能力和求解效率。本文可有效提高轨道交通换乘效率，为提升城 市轨道交通服务质量提供理论参考。     

城市轨道交通规划网络与城市规划的综合协调性量化分析

运用分形理论分析了城市轨道交通规划网络与城市规划在多半径多方向的综合协调性; 基于网络等效长度提出了城市轨道交通规划网络的扇形维数和城市道路规划网络的扇形维数, 基于等效车站提出了城市轨道交通规划车站的扇形维数; 借鉴人口分形维数, 提出了城市交通需求的扇形维数; 运用4个扇形维数, 建立了基于向量相似度和分维一致性的城市轨道交通规划网络与城市规划的综合协调性评估指标; 以南充市2种城市轨道交通规划网络方案为例, 研究了城市轨道交通规划网络与南充市城市规划的综合协调性。研究结果表明: 随着研究半径的增大, 扇形维数的均值逐渐减小, 与城市轨道交通规划网络和城市规划的情况相一致; 城市轨道交通规划网络与城市规划的向量相似度越高, 其在方向上的匹配程度越高; 城市轨道交通规划网络与城市规划的分维一致性越强, 其在研究区域内的协调性越高; 仅从分维一致性不能全面反映城市轨道交通规划网络与城市规划的协调性, 需要结合向量相似度与分维一致性全面分析; 城市轨道交通规划网络与城市规划的协调性随研究半径的变化而改变, 当研究半径分别为3、6、9、12、15 km时, 方案1与南充市城市规划的综合协调性指标分别为0.48、0.45、0.40、0.53、0.43, 方案2与南充市城市规划的协调性指标分别为0.40、0.50、0.48、0.51、0.47;2种方案与城市的协调性指标与实际情况相符合。可见, 本文计算的指标和方法适用于城市轨道交通规划网络与城市规划的综合协调性评价。      

城市轨道交通有权网络相继故障可靠性研究

城市轨道交通各条线路和车站因其所承载客流量多少不同在网络结构的地位也不同,仅从网络结构来评价可靠性可能会产生误判.本文根据地铁网络智能卡数据构建了网络权重矩阵,结合网络结构确定了无权、有权网络的复杂网络参数,并基于有无权重 两个网络分别定义了4 种相继故障的策略参数及网络可靠性评价模型.以北京市轨道交通为实例系统性分析有无权重两个网络的可靠性,结果表明,模型可操作性强,弥补了城 市轨道交通网络可靠性研究的不足,加载了客流的网络脆性更明显,站点重要性排序也 发生较大变化.     

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以城市轨道交通网络化运营为背景,针对城市轨道交通客流分布时空不均衡特性,提出基于基尼系数定量化评价城市轨道交通客流分布均衡性的方法.通过洛伦兹曲线和基尼系数方法对我国某城市轨道交通客流均衡性进行实证分析和探讨.通过实例验证,证明运用基尼系数对城轨客流均衡性进行定量评价的方法简单快捷,能够面向不同的路网对象进行评价,为城轨交通运力配置提供辅助决策支持,对提高资源使用效率、满足乘客需求具有一定的指导意义.     

我国城市轨道交通故障车停车线布局设置的模型与算法

故障车停车线的布局设置对城市轨道交通线路工程的造价和建成后的运营均有重要影响. 本文从建设和运营两方面对城市轨道交通故障车停车线的布局设置方案的优化进行了研究,介绍了城市轨道交通中故障车停车线设置研究的现状,从城市轨道交通系统运营角度分析了故障车处理及救援的基本流程;参考地铁设计规范及运营要求,建立了以考虑故障救援效果和工程造价二者为优化目标的故障线布局设置多目标0-1规划模型;并结合模型实际背景设计了隐枚举求解方法;运用某条城市轨道交通线路的设计数据对模型和求解算法进行了验证. 结果表明,该方法能够快速、合理地得出故障车停车线的布局设置方案.     

城市轨道交通网络新线接入后的客流预测

城市轨道交通网络新线接入后,网络拓扑结构和客流时空规律都将发生较大变化。提出通过可达性指标将进出站量预测、OD分布量预测、基于路径选择模型的随机客流分配等阶段关联,构建客流预测模型。进出站量预测时,构建土地利用替代指标,避免对新车站周边土地利用、社会经济属性等进行调查;同时由目的地选择效用计算得到车站可达性指标,描述车站位置对进出站量的影响。OD分布量预测时,构建目的地选择模型,可适应拓扑变化后的场景,模型中OD可达性指标由路径选择效用计算得到。构建的路径选择模型,综合考虑了影响乘客路径选择的各因素。最后,对广州市地铁6号线接入后的客流进行建模预测,各模型参数均符合统计检验要求且客流预测精度较高。