基于复杂网络的高速铁路列车服务网络特征

基于复杂网络理论,构建我国高速铁路列车服务网络,阐述复杂网络的指标在列车服务网中的实际意义,对比分析Space L和Space P 2种网络构建方式下高铁列车服务网络的基本特征,并引入旅行时间和服务频率2种权重计算介数,实现对铁路车站枢纽影响力的量化评估。利用Space P方式构建考虑换乘服务理念的局部网络,针对列车接续关系及其特征,提出对接续关系的修正表达与网络构建方法。以武汉站为核心的局部网络为例,通过对比修正前后网络特征的变化,验证修正表达方法的有效性。研究结果显示表明:现行列车开行方案下,每个高速铁路车站平均与52.3个车站有列车直接通达,任意2个车站间平均通过1.1次换乘可以到达。部分车站的可达性、枢纽影响力、服务频率特征不匹配。论文提出的网络构建方法与特征分析结论对高铁列车服务网络性能的综合评价与优化调整具有参考意义。     

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。     

基于需求的高速铁路服务网络设计框架

高速铁路服务网络是在物理网的基础上依据客流需求特征而构建的供旅客出行选择的连通网络,是编制旅客列车开行方案和列车运行图的基础。我国高速铁路网规模大、构成复杂。本文分析了高速铁路旅客出行需求特征,提出了服务网络设计框架,依据分治策略将其分为四个阶段:高速铁路客运节点等级划分、列车运行路径规划、列车停站方案设计、换乘接续关系设计,并对每个环节进行了具体设计分析。     

西安火车站改扩建工程旅客换乘设计研究

随着城际铁路、市域铁路和城市轨道交通的发展,铁路旅客车站的换乘模式日趋复杂化,便捷地解决旅客站内中转换乘以及国铁与地铁之间的换乘成为大型铁路旅客车站设计的重要课题。西安火车站改扩建工程是近年来规划建设的为数不多的省会级车站改扩建工程之一,其国铁站内中转换乘及地铁与国铁之间的换乘设计,对于国内大型铁路旅客站房设计具有重要的借鉴意义。通过深入分析西安站改扩建工程站房功能布局及旅客换乘流线设计,对其换乘模式的设计进行研究,认为西安站结合地下综合交通枢纽设置地下进出站空间的设计思路具有创新性和前瞻性,体现了新时代铁路客站设计创新的四项基本原则。     

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。     

基于个性化需求的铁路最优换乘模型与应用研究

铁路旅客在出行方案选择中,往往由于始发终到站间没有直达列车而难以选择经济合理的换乘方案.基于旅客列车运行时刻表,考虑换乘中转的各种影响因素,根据旅客个性化需求设置相应的优先级,定义各类因素的加权和为"旅行广义时间函数",通过改造铁路客运实际换乘网络将旅客出行换乘方案抽象成最短路径问题,构造出一个简单明了的动态规划数学模型,设计相应的A*求解算法,通过计算机编程实现满足个性化需求的最优换乘方案.     

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。     

从设计角度谈提高铁路客站旅客安全出行的几点措施

随着我国铁路科学、高效的发展与建设,铁路旅客站房也随即进入了高密度设计与投入使用时期。旅客站房作为一个重要的交通节点设施,为旅客的安全出行提供服务。其与城市各种交通方式接驳、换乘,客流量大、客流密集、流线复杂,安全问题尤为突出。以铁路旅客车站设计为出发点,从色彩系统、引导标识系统、细部构造3个方面阐述提高旅客安全出行的可能,从不同角度寻求解决措施,使旅客站房能够更为安全地服务大众。     

枢纽站列车接续优化模型研究

列车在枢纽站的合理接续关系到旅客换乘质量，更对铁路运输企业的收益具有重要影响。针对枢纽站列车接续的到发时刻优化问题，在分析列车的接续关系和旅客换乘方式的基础上，以换乘旅客的无效换乘等待时间最小为目标，考虑列车间隔时间、合理到发时间、换乘时间等约束，构建枢纽站列车接续的到发时刻优化模型。最后利用CPLEX求解器对算例进行求解，换乘旅客的无效换乘等待时间较优化前减少了16.8%。结果表明，建立的列车接续优化模型能够有效减少旅客换乘的无效换乘等待时间，提升列车接续质量。     

广州铁路枢纽佛山西客站建设方案研究

研究目的:本文结合广州枢纽现状及规划布局,根据引入铁路线路的性质、特点以及旅客进出站流线、城市轨道交通和旅客换乘要求,在分析枢纽客运系统现状、存在问题和新建佛山西客站在枢纽中的定位、作用的基础上,论证车站站址选择与城市规划、站场站房布置与运输特征的相互关系,提出车站站场、站房合理规模和布置方案,为今后枢纽大型客站建设提出有益参考。研究结论:(1)在经济发达地区,当枢纽内铁路客运流量、流向增长过快,而枢纽的客运能力不能满足枢纽客流增长需要时,需考虑新建客运站;(2)在新建站址上,一方面应根据车流流量、流向,考虑铁路引入线路的顺直,另一方面应结合城市交通规划,考虑城市旅客的可达性;(3)车站站场规模和布置应考虑引入铁路线路的性质、特点,合理布置,减少干扰和交叉,提高车站的接发、通过能力;(4)车站站房设计数量和布局,应根据旅客进出站流线、城市轨道交通和旅客换乘要求,合理设置。     

基于弹性需求的旅客列车开行方案优化研究

旅客列车开行方案直接影响着铁路旅客出行费用,从而导致铁路旅客运输需求的变化.通过分析与旅客列车开行方案相关的铁路旅客运输需求影响因素,构造旅客运输弹性需求函数关系,将旅客换乘方案的选择归结为弹性需求下的用户平衡分配问题,进而利用铁路企业与旅客之间的Stackelberg博弈关系,建立了基于弹性需求的旅客列车死行方案的双层规划模型,并设计了基于模拟退火算法求解的优化算法.算例分析表明,基于弹性需求的旅客列车开行方案优化模型和算法能够更好地优化旅客列车开行方案,使之与铁路旅客运输需求相吻合,从而产生更大的社会与经济效益.     

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。     

基于换乘接续优化的高铁周期性列车运行图编制研究

良好的列车接续关系是提高周期性列车运行图换乘服务质量的重要保障。建立基于换乘接续优化的高铁周期性列车运行图多目标混合整数规划模型,在CPF模型和研究成果~([13])的基础上做出优化改进,从换乘频率、动态接续、换乘时间3个方面提高换乘服务质量。模型引入客流OD换乘服务频率约束和最小化换乘服务频率欠缺值的优化目标,使模型不仅考虑了部分OD因无列车直达而产生的旅客换乘需求,同时兼顾为列车直达服务频率不足的客流OD增加快速换乘服务。接续列车、接续车站和接续时间均在列车运行图优化过程中动态确定,使接续关系的选择更加灵活。引入接续选取和接续时间耦合约束以及接续时间最短的目标函数,在规划列车接续关系的基础上,进一步优化了接续时间。以京沪高速铁路及部分衔接线路周期性列车运行图编制为例,验证模型的有效性。     

考虑列车随机延误的铁路网络客流均衡分配方法

铁路客流均衡分配是旅客出行选择的集中体现,对旅客列车开行方案和列车运行图等的评价和优化十分重要。实际运营中列车的随机延误会导致铁路旅客的出行时间发生变化,影响旅客的出行,尤其是换乘选择。考虑旅客在路径选择决策过程中的出行时间可靠性和不可靠性2个方面因素,提出一种考虑列车随机延误的铁路网络客流均衡分配方法。首先,构建旅客换乘网络,基于提出的期望-超额出行成本(METC)概念,考虑换乘过程中列车的延误概率,计算旅客的换乘成功概率和换乘周期选择;然后,进一步计算旅客出行路径的期望-超额成本,基于用户均衡条件,构建考虑列车随机延误的期望-超额客流均衡分配模型;最后,考虑到期望-超额出行成本的不可加性,结合相继平均法和k-最短路算法设计基于路径的客流分配算法,并对均衡模型进行求解。通过对一个简单算例和广珠铁路实例进行分析,结果表明：同时考虑出行时间的可靠性和不可靠性时,旅客的出行路径选择和换乘选择与仅考虑出行时间可靠性有较大差异,基于期望-超额的铁路网络客流分配模型可以更加准确地描述考虑列车随机延误的旅客的出行选择行为,证实了均衡分配方法的有效性。因此提出的客流分配方法可以为铁路网络旅客列车开行...     

城际铁路车站高峰小时客流量计算方法探讨

研究目的:分析既有铁路不同类型车站、不同性质列车旅客集散特性,提出我国城际铁路车站高峰小时客流量计算方法,并对参数选择提出参考意见.研究结论:对于起终点站以及区间大站,由于其高峰小时客流量是制定旅客列车开行方案的基础,宜采用系数法,不适合采用图解法,但可以通过图解法来检算开行方案的适应性;而对于沿途中小站,其旅客出行受旅客列车开行方案影响较大,适合采用图解法.     

限制网络上的铁路旅程规划快速求解算法

以服务网络设计理论为指导,构建基于铁路客运网络的换乘服务网络。以出行方案目标权重值最小为目标函数,在旅客指定始发站、终到站、不限定中转地点的条件下,建立铁路旅程规划问题模型。提出换乘节点匹配法,通过匹配列车发到站的衔接关系,得出始发终到车站间的所有可行出行方案,然后按一定的筛选原则剔除明显不合理方案,最终根据目标权值对方案进行排序,得到K优解。算法用Python语言编程实现,以2010年我国铁路客票系统的数据验算,可实现不指定换乘地点条件下的同城换乘方案计算,向旅客提供出行方案参考。算法不仅适合高速计算设备,也适用于有限计算能力的移动设备。     

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。     

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.     

铁路客站地下进站流线设计研究

研究目的:一批日渐投入运营的新型铁路客站的设计日均小时发送量和高峰小时发送量均较高,使得铁路客站的流线设计得以重视。专为来自于地铁的换乘客流设计的"地下进站"流线无疑是缩短换乘流线的最佳模式。因此,研究和设计"地下进站"流线是必要的。研究结论:(1)铁路客站的流线模式向着"通过式"转变;(2)铁路客站地下进站设计应尽可能缩短旅客的换乘距离;(3)"地下进站"流线应考虑设计预留,并合理利用铁路客站有限的地下空间。     

铁路旅客车站设置静态标志信息系统的探讨

主要对铁路旅客车站静态信息标志进行简要归纳,从铁路旅客车站旅客进出站流线、车站使用功能、安全与疏散等方面提出静态信息标志设置的一些理念。提出从铁路旅客车站信息系统的整体上考虑动态显示系统与静态标志系统的协调性。同时,从方便旅客、保障旅客安全的角度,提出标志的一些设置原则,以供探讨。