旅客列车开行方案的双层规划模型和算法

在既有旅客列车开行方案研究的基础上,基于客运专线和高速铁路建设路网发展规划,分析旅客列车开行方案的相关费用和优化目标,均衡考虑企业利益和旅客需求,将列车开行方案与旅客换乘方案结合起来,以客流在铁路换乘网络上的分配作为下层规划,建立旅客列车开行方案优化的双层规划模型。通过抽象归纳制定开行方案的经验,将开行方案优化与客运径路确定、旅客列车换乘网络设计、旅客换乘的客流分配、旅客列车停站优化、旅客列车开行方案的评价指标分析等相关子问题结合起来,设计基于模拟退火算法求解的优化算法。根据优化模型和求解算法,开发铁路旅客列车开行方案优化系统,对某客运专线的开行方案实例进行测算,结果表明,该系统具有良好的优化质量和运算效率。     

基于O-D客流预测的客运专线列车开行方案编制方法研究

客运专线旅客列车开行方案的编制以客运量为基础，在确定客运专线起讫点（简称O-D）未来年度客运总量的基础上，运用LOGIT模型将客流在各种运输方式之间进行合理分配，预测出客运专线各O-D间客流量。由于客流预测O-D与列车开行O-D存在差异，按照“按流开车”的原则，在分析客流量及其特性的基础上确定列车开行数量及等级，确定列车开行O-D并通过计算将O-D预测客流转化为列车开行O-D客流。     

客运专线网络列车开行方案与运行图综合优化方法

基于旅客列车开行方案和运行图的铁路企业运营效益和旅客出行费用,以铁路企业效益最大化为优化目标,以车站整备能力、车辆总数和列车编组辆数等能力资源限制以及列车到发作业相容性为约束,建立旅客列车开行方案与运行图综合优化的双层规划模型;分别基于旅客列车开行方案和列车运行图的换乘网络进行客流分配,将旅客列车开行方案和列车运行图优化有效结合起来,设计了基于模拟退火的综合优化算法。算例分析表明列车开行方案与运行图的综合优化既能保证铁路企业的收益,又能够有效提高旅客换乘质量。     

城市轨道交通网络化列车开行方案优化方法

通过引入备选集,建立双层规划模型,将网络化列车开行方案这一复杂的混合交通网络设计问题简化成0-1规划问题;采用混合遗传模拟退火算法对城市轨道交通网络化列车开行方案优化问题进行求解。上层模型以城市轨道交通网络化列车开行方案涉及的运营单位和乘客综合费用最小化为目标,以交路必须覆盖整个运营网络、限制区间交路数、满足发车间隔时间限制和区间客流量小于列车运力为约束条件;下层模型为用于城市轨道交通网络客流分配的随机用户均衡问题优化模型,它充分考虑了乘客选择出行时路径感知费用与实际费用之间的差异。算例结果表明,采用基于备选集的双层规划模型和混合遗传模拟退火算法对城市轨道交通网络化列车开行方案进行优化是可行和有效的,而且求解效率高。     

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。     

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。     

旅客列车停站设置方案优化

旅客列车停站设置的影响因素主要有客流换乘需求、列车停站等级、列车指定停靠车站、车站接发列车能力、停站数量对旅行速度的影响和列车最大停站数量.分析停站设置和客流换乘选择之间的博弈关系,将基于停站方案的多类用户均衡客流分配模型作为下层规划模型,将旅客广义出行费用最小和列车停靠站数量限制作为上层规划模型的目标函数,构建旅客列车停站设置方案优化双层规划模型.通过分析停站方案变动引起的目标函数变化,构造解的邻域,设计基于模拟退火的求解算法.对由某客运专线和既有铁路组成的混合网络测算结果表明;列车平均停靠3.68站,列车直通客流比例平均为65.24%;客流直达比例为65.23%,人均换乘次数为0.44次;旅客出行费用较初始停站方案下降了35.47%.运算结果合理,具有较好的优化质量,旅客的出行费用显著下降.     

高速铁路跨线旅客列车开行 方案优化研究

针对高速铁路跨线旅客列车开行方案展开优化研究。从旅客和铁路部门2个角度出发,以旅客出行总支出最小和铁路部门运营成本最小作为目标函数,以客流守恒定律、区间通过能力、上座率和客流需求作为约束条件,建立高速铁路跨线列车开行方案的多目标规划模型,设计该模型的遗传算法,利用MATLAB实现算法编程求解。考虑分担率变化对开行方案的影响,结合算例分别得到传统广义成本效用函数与高铁发展趋势下跨线列车开行方案的较优解,同时验证了模型和算法的有效性。     

基于复杂列车服务网络的客流分配方法研究

研究旅客列车开行方案形成的复杂列车服务网络属性及其构造方法,在分析多层次客流选择行为基础上,确定列车服务网络弧段阻抗。建立体现差异性服务水平需求的复杂列车服务网络客流分配模型,该模型以旅客出行效益最大化为目标,通过分别限制不同出行距离、不同层次旅客的换乘次数及换乘时间,设置旅客出行径路的多约束条件。设计改进的蚁群算法和Frank-Wolfe算法构成的混合算法进行求解,为更加符合旅客的选择行为,按OD客流量、出行距离、优先级等规则进行流量加载。以京沪高速铁路旅客列车开行方案为例进行客流分配,验证模型和算法的有效性。     

客运专线旅客列车开行方案的多目标双层规划模型

客运专线建设目的是为更好地满足旅客的出行需求，因而其列车开行方案也必须体现以旅客为本，服务旅客、方便旅客的原则。首先提出旅客出行方便度概念，并研究不同时段旅客出行的方便度，绘制方便度曲线，然后分析不同类型列车的客流平衡条件，建立不同类型列车的广义费用函数，在此基础上，建立制定客运专线列车开行方案的多目标双层规划模型。该模型以列车开行的最大收益和旅客的最大方便度为目标，同时考虑基于旅客最小出行费用的不同列车配流问题，并利用matlab编程，实现了求解该模型的混沌算法。最后以制定2008年石太客运专线的列车开行方案为例来验证该模型和算法，得到满意结果。     

基于用户平衡分析的旅客列车始发时间分布优化

设计了基于旅客列车始发时间分布的旅客出行选择网络，并研究了该网络上旅客的各项出行费用，以旅客出行总费用最少为优化目标，建立了车站旅客列车始发时间分布的双层规划模型，同时设计了模拟退火启发式算法。模型反映了列车能力对客流分布的影响和拥挤条件下的旅客群体选择行为。算例分析结果表明，采用该模型与算法取得较好优化效果。     

面向O-D时变需求的城轨列车运行计划优化方法

面向城轨客流时变需求,在给定乘客服务水平的限制下,耦合出行需求与列车始发时间,优化城轨线路列车运行计划,使得列车对数和列车车底数最小化。以具有单一尽头车场的列车运行计划优化问题为研究背景,将该问题分解为列车时刻表优化子问题和列车周转方案优化子问题。针对列车时刻表优化子问题,提出基于时刻表的客流分配方法,构建相应的列车时刻表优化模型,并设计列车时刻表双向关联序列化优化算法;针对列车周转方案优化子问题,建立相应的列车周转方案优化指派模型,同时设计求解该模型的匈牙利算法。算例分析表明:本优化产生的列车运行计划,在满足乘客服务水平的基础上,最大限度地降低了列车运行成本,依次使得列车对数、列车车底数最少,证明模型和算法的有效性。     

基于断面客流特征的城市轨道交通行车组织优化方法

以西安地铁4号线为例,基于线路设施和断面客流特征条件,提出了行车组织的优化方法。根据车站条件进行折返适宜度分析以确定小交路区段,分别以乘客服务水平最高和运营成本最小为目标并考虑一定的约束条件构建目标函数,结合Rail Sys软件仿真得到的线路拓扑结构确定了不同交路区段下的列车运行时分及速度,据此标定了模型参数。建立了多目标函数,并利用基于隶属度的算法得到了模糊最优解,求解出大小交路的列车编组数量及行车间隔,给出高峰时段的行车方案。模型计算结果表明,和原设计方案相比,优化方案在满足乘客需求的同时可有效节约运营成本,并显著提高客流时空分布不均衡状态下的线路断面满载率。     

城市轨道交通列车开行方案的优化理论及方法

根据城市轨道交通的特点,分析客流需求的时变特征、乘客在车站的等待行为和列车与运行线的匹配关系。以轨道列车运行要求、动车组数量和运营企业利益为约束条件,以最小化乘客的等待时间为目标函数,构造拥挤环境下城市轨道交通列车开行方案的数学模型。采用遗传算法求解模型,设计基于二进制结构的特殊编码方法。以南京市地铁1号线为背景,应用本文的模型和算法进行了仿真测算。计算结果表明,利用本文模型得到的非均衡列车开行方案能够更好地满足城市轨道交通乘客和运营企业双方的利益。     

客运专线列车运行方式分析

客运专线采用了一系列新技术设备,动车组列车运行速度高,与既有线相比,客运专线的行车组织方式有其独有的特点。介绍了我国客运专线采用的列车运行控制系统及动车组列车的控车模式,从列车调度员直接指挥行车作业、设置临时限速、调度命令作为行车凭证等方面论述了调度集中的行车组织方式,阐述了跨线运输的概念,分析了动车组列车和普通旅客列车跨线运行的范围和技术条件,并针对目前执行的客运专线技术管理办法提出了建议。     

基于时空网络的城际高速铁路列车开行方案优化方法

列车开行方案是有效利用铁路运输能力和提升服务质量的关键组织手段。基于城际铁路客流的时变特性,将时空网络方法引入城际列车开行方案决策,增加考虑客流出行时间信息,从而能更加全面评价所得方案。在构造开行方案时空网络图的基础上,以最小化包括列车运行成本、旅客旅行时间、旅客出发偏差时间和未上车惩罚和列车数量等的总成本为目标,考虑时空网络客流及列车流守恒、发车时间间隔和列车能力等约束,建立基于时空网络的城际高速铁路列车开行方案优化模型,并设计双层模拟退火算法进行求解,其中内层算法优化列车停站方案,外层算法优化列车起讫点、开行数量和始发时间。算例计算分析表明,所提方法能为城际铁路列车开行方案决策提供科学依据。     

考虑能力利用效率的本线与跨线列车开行方案协同优化研究

列车开行方案是编制列车运行图的基础,合理设计列车停站方案对区段内的客流分配有着直接影响。通过研究现行的列车开行方案,结合客流量等数据,考虑提高线路通过能力和列车能力利用效率,进行本线列车与跨线列车的协同优化研究。结合数据,提出假设条件,建立本线与跨线高速列车开行方案协同优化模型。使用多目标优化的线性加权算法进行目标函数的转化和求解,并以京沪高铁为案例,对模型的参数进行标定,得到本线与跨线列车协同优化开行方案。通过对现行方案与优化方案的车站服务频率、停站次数等的对比分析,验证了模型的有效性和可行性。     

城市轨道交通跨线列车开行方案优化研究

在城市轨道交通线网规模迅速扩张和客流需求快速增长的背景下,针对现有的单线运营模式导致的乘客换乘次数多、系统资源共享程度不高等问题,研究跨线列车开行方案优化以弥补上述不足。根据设施设备跨线运营基本条件、列车跨线次数和跨线客流需求生成跨线交路备选集,以备选跨线交路和本线交路的发车频率为决策变量,考虑线路通过能力、列车满载率和区间交路数量上限约束,以乘客换乘次数最少和出行时间最短为原则,对各OD乘客组进行客流分配,建立线网层面的跨线列车开行方案优化模型,最小化列车运行成本和乘客出行成本。应用模拟退火算法求解模型。南宁地铁线网的案例分析结果表明,相比于单线运营模式,跨线运营模式可使总成本降低6.18%,其中乘客时间成本降低7.33%,乘客换乘次数减少13.79%,可实现成本节约,提升线网服务质量和乘客出行效率的目标。