Y形共线模式下轨道交通列车开行方案研究

研究目的:随着城市轨道交通网络规模的扩大和换乘客流的持续增加,对轨道交通运营的要求不断提高。在有限的轨道交通供给条件下,采用城市轨道交通共线运营模式,是实现线路间资源共享、满足客流出行需求的重要方式。针对共线运营模式下城市轨道交通开行方案,本文从网络共线运营的特征出发,结合影响因素,考虑列车能力限制、区间通过能力、车辆配置数、列车满载率等约束条件,研究何种开行方案既能更好地满足客流出行需求,又能使轨道交通运营企业成本最低,从而实现社会效益和经济效益的最大化。研究结论:(1)Y形线路是共线运营组织形式中最常见的一种形式,依据网络拓扑结构,可分为3种运营组织形式,每种模式均有各自的优缺点和适应性,客流量、折返线、列车编组是其重要的影响因素;(2)Y形线路共线运营组织方案的优化中,应整合各个车站的能力、各条线路的通过能力以及折返站的折返能力,根据客流变化特征,选择合理的开行间隔时间方案,制定其合理的运营组织交路,并对其中的各自单线进行优化;(3)列车开行方案应兼顾企业运营成本和乘客等待时间成本,并尽量使总成本最低;(4)采用主线和支线嵌套的运营交路形式,耗费总成本更低;(5)本研究可应用于城市轨道交通列车运营方案的优化。     

城市轨道交通非高峰期列车交路方案优化

为降低轨道交通运营成本,同时保证乘客的服务水平,针对城市轨道交通非高峰期客流不均衡情况,对城市轨道交通非高峰期列车交路方案进行研究。考虑列车OD客流量、列车运行间隔、列车车底数及线路交路限制等特征,建立运营商成本最小化及乘客等待时间最小化的双目标多约束优化模型。其次设置不同的权重,利用遗传算法对模型进行求解。结果显示偏好程度不同,模型指定的优化方法不同。该模型能够灵活地设计非高峰期列车交路方案,这为城市轨道交通决策者提供决策支持,具有一定的指导意义。     

城市轨道交通大小交路模式列车开行方案的优化

列车开行方案是城市轨道交通运输组织的基础.大小交路模式列车开行方案规定各时间段内各交路上开行列车对数.分析大小交路模式乘客出行成本和企业运营成本的计算方法,以乘客出行成本及运输企业运营成本最小化为目标,以列车追踪间隔时间、乘客需求和最大可用车底数量为约束,构建城市轨道交通大小交路模式列车开行方案双目标混合整数非线性规划模型.采用理想点法将原模型转化为单目标模型,借助Lingo11.0求解.通过算例验证模型的合理性,并对折返站和小交路区段客流比重进行成本的灵敏度分析,结果表明:小交路折返站的选取对成本影响显著,且小交路区段客流比重越高,开行大小交路模式越有利于降低运输成本.     

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。     

考虑多交路多编组的城市轨道线路列车交路计划优化

城市轨道交通线路列车交路设计问题在于确定线路在给定时段运营的交路条数,以及各交路的折返站、列车编组和开行频率。根据线路折返站布置,生成备选交路集并构建服务网络,使用最优策略对服务网络进行客流分配,描述乘客对不同交路列车的选择行为。考虑线路运营组织及能力限制约束,以运营企业成本与乘客等待时间成本最小为目标,建立混合整数非线性规划模型,在备选集中挑选交路,并确定各交路的列车编组及开行频率。将模型线性化,并提出服务网络简化方法,缩减模型规模,提高求解速度。以某规划线路为例验证所提出方法的有效性,并对列车交路数量与列车编组类型进行灵敏度分析。     

基于弹性需求的城市轨道交通列车开行方案研究

城市轨道交通的列车开行方案直接影响乘客的出行费用,需要根据客流的需求弹性制定。针对目前城市轨道交通规划和运营实际,将列车开行方案归结为列车编组、开行时段,以及各时段每一列车交路的列车数量。在分析乘客广义出行费用的基础上,构造乘客出行的弹性需求函数,将乘客乘车选择归结为具有能力约束的弹性需求用户均衡问题。进而利用城市轨道交通营运企业与乘客之间的博弈关系,对列车开行方案相关的费用、效益等优化目标和约束条件进行分析,建立基于弹性需求的城市轨道交通列车开行方案的多目标双层规划模型,并设计基于模拟退火算法的优化算法。针对长沙地铁2号线的应用表明,优化方法具有较高求解效率和较好求解质量。     

考虑互联互通的城市轨道交通网络列车开行方案优化

为顺应城市轨道交通网络列车跨线运营的运输组织发展趋势,从乘客和企业两方面,提出一种互联互通条件下城市轨道交通网络列车开行方案优化模型。模型以网络列车跨线交路组合方案和发车频率为决策变量,考虑线路通过能力、运用车数量、断面运能等约束,以乘客出行成本和企业运营成本的系统成本最小化为目标。针对模型变量多的特点,设计考虑理性乘客客流分配方法的改进邻域搜索算法进行求解。以包含4条线路的某城市地铁网络进行案例分析,研究跨线运营下的最优开行方案,并与分线运营予以比较,验证优化模型的可行性和算法的有效性。研究结果表明：1)改进的邻域搜索算法求解时间较短,且收敛解质量较稳定;2)与分线运营相比,互联互通下,全网系统成本降低了接近4.0%,全网换乘客流量降低了4.8%,同时开行跨线列车能有效降低企业运营成本,最多可降低40%;3)开行跨线列车提高了乘客的直通性,乘客直达路径数量提高了6.4%,多次换乘的行为大幅减少;4)为保证跨线运营的服务水平,应合理设置跨线交路数量。采用本模型时应充分考虑全网实际客流特点和乘客时间价值,当全网小时进站量大于97 314人次且换乘系数大于1.45时,跨线运营比分线运营更具...     

满载率控制的城市轨道交通行车组织优化研究

2020 年新冠疫情突如其来,面对严峻的疫情防控形势和快速增长的复工复产客流,如何有效降低列车满 载率,确保乘客出行安全和运输生产有序,成为城市轨道交通运营企业亟待解决的问题。着眼均衡列车满载率的 运营目标要求,以乘客出行需求为导向,通过分析线路客流时空分布特征,打破既有资源配置约束,利用不平衡 运输、多交路套跑等方式精准配置运力,探讨网络化运营的行车组织方案优化思路。创新的网络化行车组织方案 可有效解决大城市的轨道交通运力运量矛盾,在缓解列车拥挤、提高出行效率的同时,降低运营企业成本,提供 实践推广经验。     

杭州地铁1号线Y形线路运营相关问题研究

通过对杭州地铁1号线的工程概况、客流特征、列车交路、工程节点设置、工程实施等方面进行分析,对1号线Y形线路运营的相关问题进行研究。杭州市城市轨道交通线网规划修编中提出,远期对1号线Y形线路进行拆分,验证了1号线Y形线路设计的长远性和灵活性。此外,1号线Y形线路运营方式的节点设置方案可为不同线路间的共线运营创造条件。     

客流数据在城市轨道交通网络化运营组织中的应用

客流数据作为运营工作的基础,是安排运力、组织列车和评价运营效果的依据。研究客流数据在城市轨道交通网络化运营组织中的应用,是提高路网乘客服务水平、降低运营成本的前提条件。结合北京城市轨道交通运营管理实际情况,针对网络化运营条件下的客流特性,分析了客流数据在路网列车运行计划编制、网络化运营组织协调、应急指挥工作中的应用,为网络化列车运行的合理组织提供了理论依据。     

应对潮汐客流的城市轨道交通列车节能和乘客节时运行图优化模型

为应对城市轨道交通客流潮汐现象中因客流断面与客流方向不均衡而引起的列车牵引能耗高和乘客等待时间长的问题,提出一种考虑大小交路和列车放空运行的列车节能和乘客节时运行图优化模型.先通过优化上、下行方向大小交路站站停载客列车和非站站停放空列车开行序列,设计满足实际运营环境的6项约束条件,实现列车总牵引能耗和乘客总等待时间的双...     

考虑大小交路的时刻表与车底运用计划一体化编制方法

为降低城市轨道交通大小交路开行方案对时刻表和车底运用计划编制的难度,更好地服务不均衡客流需求,提出一种考虑大小交路的城市轨道交通时刻表与车底运用计划协同优化方法。先针对大小交路开行方案,以提升时刻表服务质量和降低车底运用成本为双目标,通过优化发车间隔、车底接续关系和大小交路开行次序,设计能够统筹时刻表和车底运用计划关系的约束条件,构建两者协同优化模型;再结合模型特点引入辅助变量,将其重构为混合整数线性规划模型,从而实现对模型的有效求解;最后依托广州地铁2号线实际运营数据,验证方法的有效性。结果表明：与原方案相比,优化后的方案可降低车底出入库次数约4.65%,降低总发车间隔偏差约94.80%;在长时段复杂交路计划下,优化方法仍可在兼顾时刻表和车底运用效率的同时实现一体化编制,从而有效降低不均衡客流下的列车运行计划编制难度。     

城市轨道交通网络运力优化配置研究

科学制定城市轨道交通网络运力配置计划,应在深入分析网络中各线客流的随机变化规律、各线运力之间的关联性、乘客服务需求的基础上,不断提高运输设备能力的利用率、运力配置计划的鲁棒性以及运力计划编制过程的高效性。结合以上问题,分析列车运行模式、客流分布特点、乘客服务水平、企业运营成本、列车定员和线路通过能力等制约轨道交通运力优化配置的影响因素,研究网络运力配置优化的方法。在计划优化过程中,同时考虑运营企业的列车运行成本、乘客换乘等待时间费用等具体需求,结合客流变化的不确定性,建立运力配置优化机会约束模型。本文最后以北京轨道交通网络及其客流为背景,利用模型计算得出基于"独立运行"、"同网同间隔"和"周期化运行"等3种运营模式下的网络工作日运力优化配置方案,并对各方案进行比较分析。结果表明:模型运算效率高,能反映实际情况,可为轨道交通运营管理人员提供实用优选方案。     

不同编组列车混跑屏蔽门应对措施研究

由于线路和客流的影响,城市轨道交通存在不同编组列车混跑的情况。针对无锡地铁1号线4节编组和6节编组列车混跑情况,屏蔽门系统与信号系统、车辆车门位置等必须采取对应措施,既保证乘客安全又要满足运营需求。     

组合交路条件下城市轨道交通列车停站方案优化研究

目前国内城市轨道交通线网不断完善,线网密度提高,线路长度增长,大量超长线路的规划建设使得线路呈现客流时空分布复杂,平均运距增长的特征,这就要求运输企业制订更加合理高效的列车停站方案。以城市轨道交通超长线采取长大交路与分段衔接组合交路下的快慢车的停站方案为研究对象,充分考虑超长线的客流特征和行车组织基本要素,构建了基于乘客出行时间最小和轨道交通企业运输成本最小的多目标0-1规划模型,并设计合适的启发式算法对模型进行求解。     

在线编解模式下城市轨道交通列车灵活编组开行方案优化方法

为应对客流出行时空需求愈发多样及不均衡带来的能力浪费,提出一种在线编解（重联或解编）模式下城市轨道交通列车灵活编组开行方案优化方法。首先,描述列车在线编解的灵活编组运行场景,分析该场景下列车各项作业占用时间以及折返能力与行车间隔之间的关系;然后,以企业运营成本最小为优化目标,建立在线编解模式下列车灵活编组开行方案优化模型并设计算法;最后,依托某城市轨道交通线路构造算例,验证模型及算法的有效性。结果表明：与单一交路、大小交路和多编组混跑模式相比,在线编解的灵活编组运营模式下运营成本分别减少27.5%,15.4%和6.0%,车辆运用数分别减少23.8%,15.3%和4.7%,该模式能够在保障乘客服务水平的同时减少车辆运用数、节省列车走行公里,降低企业运营成本,并有望在列车控制技术不断升级的背景下进一步发挥优势;考虑到列车在线编解作业会对正线行车产生一定干扰,该模式更适用于通过能力尚未饱和的线路及能力饱和线路的客流平峰期。     

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。     

市域快速轨道交通线不同编组列车混合运行影响分析

市域快速轨道交通线具有线路长、客流分布不均匀等特点。这样的线路必然会开行多种交路,在满足运能需求的前提下,部分线路还有可能开行不同编组的列车。研究了城市轨道交通运输组织方式的基本原则、列车交路形式和编组方式的相关理论,以及大小交路条件下,列车固定和非固定运用的对比分析;并以上海城市轨道交通某线路为例,分析了不同编组混合运行条件下,车辆运用数量比较以及折返站要求等问题。     

洛阳轨道交通1号线开通初期行车组织方案研究

城市轨道交通开通初期的行车组织方案主要取决于预测年的客流预测结果及客流出行特征,尤其是预测年高峰单向最大断面客流量和全日断面客流量。本文结合洛阳轨道交通1号线的线路特点,在分析研究客流出行特征的基础上,确定了1号线的车辆选型及列车编组、行车交路计划、全日行车计划及列车停站时间,并提出了应对1号线运营初期早晚高峰客流具有较强潮汐特性的运营组织方案,为洛阳轨道交通1号线的正式运营提供一定的依据及参考。     

考虑动态客流需求和大小交路模式的城市轨道交通列车开行方案优化

分析乘客出行需求的时间、空间分布特征,采用4参数Logistic函数对累计客流曲线分段拟合,推导各车站在任意时间段内客流需求量的计算公式。考虑客流需求的动态特征和大小交路模式下列车发车间隔时间的特点,以减少乘客平均等待时间、提高列车平均满载率以及减少列车总走行公里数为优化目标,建立列车开行方案的多目标混合整数非线性优化模型;利用改进的NSGA-Ⅱ对模型求解,并根据模型特征设计特殊结构的编码方式。以西安地铁2号线的实际运营数据为例,对轨道交通列车开行方案进行优化。结果表明:根据动态客流需求设计非固定间隔时间的列车发车时刻表,适时采用大小列车交路运行模式得到的列车开行优化方案,可有效满足乘客和运营企业双方的利益需求。