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针对铁路客运部门对乘务排班计划编制的问题,分析了车次、交路、乘务员、乘务工时之间的关系.在已知乘务员标准月度乘务工时的前提下,以交路和乘务工时为主要约束条件,以减少乘务班组、降低乘务费用为优化目标,建立客运乘务排班计划编制模型.根据车次之间到发站、到发时间的接续关系,求解符合乘务工时的车次与交路匹配的可行性路径集合,以该集合为基础,提出了求解模型,并设计了基于遗传算法的模型求解算法.通过对某一客运段的车次、班组数据进行算例分析,仿真实验,验证了所提出模型和设计算法可有效解决客运乘务排班计划的编制问题,可降低乘务费用.     

基于可预知事件的城市轨道交通乘务轮转计划优化调整

城市轨道交通乘务轮转计划是在充分考虑乘务员正常的夜间休息、休息日休息、休假等因素的基础上,合理安排乘务员一定阶段内的每日值乘任务.但在某日乘务轮转计划执行前,仍然会发生乘务员临时请假、临时调动等可预知事件,此时就需要对现有乘务轮转计划进行优化调整.调整以在满足任务调整需求条件下乘务员阶段任务最均衡为目标,且调整的幅度越少越好.考虑休息日、工作量、任务连乘等约束条件,以调整后所有修改乘务任务序列的总费用最小为目标函数,建立乘务轮转计划优化调整模型,并设计基于贪婪算法和禁忌搜索算法的启发式算法进行求解.算例表明,求解算法在一定程度上实现了调整后乘务轮转计划的均衡性,达到了优化的目的.     

基于工作强度均衡的地铁乘务轮班计划优化模型

地铁乘务轮班计划是运营组织工作的重要组成部分,对于提高运营水平和降低运营成本有重要影响.本文采用基于“轮班单元”的周期循环编制模式,以工作强度均衡为目标构建乘务轮班划分和分配两阶段模型,划分模型中不区分同种类型的班次,分配模型将具体班次分配到划分结果中.采用粒子群算法与模拟进化算法相结合的混合智能算法求解,并针对乘务计划两阶段模型分别进行算法设计.最后以北京市某地铁线路数据为例进行求解,对比发现,本文模型求解方案可有效提高乘务员工作量均衡程度.     

考虑基地住宿问题的高铁列车乘务排班计划编制

针对高速铁路列车乘务工作实际中,因乘务班组值乘不同到达、出发时刻的乘务交路而产生的乘务基地住宿问题,首次构建考虑基地住宿成本的列车乘务排班计划多目标优化模型,在模型中将高铁列车乘务排班计划问题抽象为一个指派问题,并设计针对该问题特点的改进的NSGA-II算法进行求解.首先,设计基于该问题的实数编码模式,以指定周期内的乘务排班计划为染色体,以排班计划内每天的值乘计划为基因,以实数代表一个班组出乘.其次基于禁忌思想,设计针对该问题的变异选择方式,以减少不可行解的数量.最后针对该算法缺点,采用小生境思想计算拥挤度,改善精英选择机制,并提出自适应交叉和变异策略,以提高算法收敛速度,克服种群早熟,并改善算法搜索性能.京津城际列车运行数据的验证分析表明:所建立的模型及使用的算法是有效的,改进NSGA-II算法能提高收敛速度、目标函数值以及解的分布性.     

基于矩阵互斥排班公平性算法的轨道交通乘务计划编制系统的设计与实现

为了提高地铁车站排班效率和排班质量,通过分析运营时刻表中对乘务计划编制有效的数据,对乘务交路计划问题和乘务轮班计划问题进行了研究。基于矩阵互斥模型,运用以排班公平最大化为目标的公平性算法实现计划编制。同时挑选长交路编制以及交路表生成两个模块,利用PHP面向对象技术来进行编程,开发实现矩阵判别的自动排班算法。研究实现了长交路自动编译以及轮班计划自动编译,为乘务计划未来的创新及发展提供了理论依据,对乘务计划的应用和传承具有实践指导意义。     

基于延误传播的飞机排班一体化鲁棒优化模型

为了减少航班延误对航班运行计划的影响,在分析航班延误传播特性及其分布的基础上,以总波及延误时间最少和航空公司运营成本最小为优化目标,建立了双目标飞机排班一体化网络流鲁棒优化模型.将该模型应用于国内某航空公司的实际运营数据进行实例分析,利用列生成和分枝定价法求解,结果表明:用本文模型优化后的航班计划使航班延误传播减少了41%;运营总成本比航空公司实际成本减少了11.33%,比没有考虑鲁棒性的飞机排班一体化模型的成本减少了9.93%.      

城市轨道交通小交路计划与客流控制协同优化策略

高峰时段的大客流需求易造成城市轨道站台乘客大量聚集,从而给城市轨道交通系统带来安全隐患,降低乘客乘车的舒适度;同时,客流空间分布的不均衡性导致供需能力不匹配,降低 了列车资源的利用率。针对该现象,本文结合大小交路开行方案与客流控制策略研究城市轨道交通列车时刻表协同优化问题。考虑到城市轨道交通客流的不确定性,将乘客到达率设置为不确定变量,而后基于客流演化与列车运行的动态关系,建立以最小化滞留乘客数、客流控制人数、 列车运行时间,以及最大化列车资源利用率衡量值为目标的优化模型,并设计一种基于机会约束 的随机场景优化算法进行模型求解。以北京市某轨道线路为例进行数值实验验证模型的有效性。结果表明,相较于常规运营策略,本文提出的协同优化策略在期望滞留人数和列车运行时间方面有了较大改善,更好地实现了乘客成本和企业运营成本之间的均衡。     

城市轨道交通大小交路开行方案与多站联合限流协同优化研究

针对城市轨道交通高峰时段客流量大、客流空间分布不均衡导致的供需能力不匹配和车站大客流组织安全压力大等问题,本文提出了一种大小交路开行方案与多站联合限流相结合的运输组织协同优化方法. 该方法考虑客流安全容量、列车运行时间和大小交路开行等约束,建立了以乘客出行成本、企业运营成本和各站上车比例方差和最小为目标的优化模型,设计嵌套人工蜂群算法求解. 以某市城市轨道交通线路为例验证模型的有效性与适用性,并对小交路列车开行频率和多目标的权重系数进行了敏感性分析. 结果表明,该方法在输送乘客人数相当的情况下,能有效节省企业运营成本,并提高乘客出行公平性,有效缓解大客流车站的客流组织压力.     

城市轨道交通大小交路开行方案与多站联合限流协同优化研究

针对城市轨道交通高峰时段客流量大、客流空间分布不均衡导致的供需能力不匹配和车站大客流组织安全压力大等问题,本文提出了一种大小交路开行方案与多站联合限流相结合的运输组织协同优化方法. 该方法考虑客流安全容量、列车运行时间和大小交路开行等约束,建立了以乘客出行成本、企业运营成本和各站上车比例方差和最小为目标的优化模型,设计嵌套人工蜂群算法求解. 以某市城市轨道交通线路为例验证模型的有效性与适用性,并对小交路列车开行频率和多目标的权重系数进行了敏感性分析. 结果表明,该方法在输送乘客人数相当的情况下,能有效节省企业运营成本,并提高乘客出行公平性,有效缓解大客流车站的客流组织压力.     

基于地铁乘务资源共享的排班计划优化方法

针对不同线路间列车不跨线情况下的乘务基地和乘务员共享问题开展研究,分析乘务资源共享，在传统排班模型基础上考虑乘务员跨线值乘，班次出退勤地点比例及其鲁棒性优化，建立乘务排班计划集合覆盖模型。针对乘务资源共享后多线协同优化引起的问题规模显著增大，以连续值乘区段为最小值乘任务单元构建网络图，引入分层结构，多级的汇点和源点，以及跨线就餐和间休弧等以满足班次的可行性约束。构建对应不同出退勤地点属性的网络图集合，将定价子问题转化为网络图集合的最短路问题以进行列生成法求解。案例结果表明：相比于分线单独优化，乘务资源共享可为乘务员提供更多的出退勤地点选择，显著降低其通勤时间；此外乘务资源共享可少量节省乘务班次数，提高排班计划效率。     

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有效的乘务调度能够为公交企业带来巨大的成本节约,但是,公交乘务调度问题因受制于一系列劳动法规的约束变得十分复杂.我国公交普遍存在"中式用餐"约束,进一步加大了问题的复杂性,使西方主流调度系统在国内实施面临困难.本文基于"生成与选择"方法解决乘务调度问题,关键在于"生成"阶段处理"中式用餐"难题;利用"中式用餐"约束和乘务问题特点,设计一种基于启发式规则的换班机会筛选方法;在所选换班机会集合的基础上构造能满足"中式用餐"约束的潜在乘务班次集合.对实际公交乘务调度问题中的12组实例进行测试,表明本文方法不仅能处理"中式用餐"约束,而且能极大减少所求问题的规模,因此适用于解决大规模的带有"中式用餐"约束的乘务调度问题.     

城市轨道交通系统脆弱性因素辨识模型研究

为构建城市轨道交通系统脆弱性因素辨识模型,本研究整合DEMATEL、ISM、 ANP 三种系统分析方法对城市轨道交通系统脆弱性进行分析研究.通过分析城市轨道交 通系统的典型事故,从系统的角度出发,提取通用典型脆弱性因素;使用DEMATELISM- ANP 方法构建城市轨道交通系统脆弱性辨识模型,整合脆弱性因素的特征与脆弱 性因素间的相互影响方向与强度大小,因素的层级结构与因素的相对重要性,确定城市 轨道交通系统脆弱性的递阶层次网络结构模型;根据递阶层次网络结构模型的分析结 果,将城市轨道交通系统的脆弱性因素分成驱动、链接、依赖、独立四类脆弱性因素.研究 结果表明,该模型切实可行,能够对城市轨道交通系统脆弱性进行量化分析.     

城市轨道交通沿线常规公交线网评价分析

城市轨道交通的建设使得城市公共交通形成典型的层次结构特点,常规公交系统与轨道交通系统的衔接协调性的好坏将直接影响整个公交系统的运营状况。以城市轨道交通为出发点对其沿线的常规公交线网进行评价研究,构建评价指标体系,采用灰关联分析法对公交线网进行综合评价,并将此方法运用到南京市地铁2号线沿线的常规公交线网的优化调整中,取得良好的实践效果。     

城市轨道交通建设规模研究

轨道交通是解决大城市交通问题的有效措施,目前我国许多城市都进行了轨道交通的规划和建设。一个城市轨道交通适宜的发展规模,与这个城市的规模、城市形态、人口密度、经济水平,用地状况等因素有关。国内外关于一个城市轨道交通适宜的规模并没有一定的参考标准。在参考国内外城市轨道交通规模,以及城市经济实力、人口规模的基础上,分析了城市经济水平和人口规模对城市轨道交通的制约条件,提出了在不同经济水平(GDP)条件下,城市轨道交通的规模与人口密度之间的数学关系,为各城市轨道交通规划提供一个可供参考的量化指标。     

基于故障树的城市轨道交通运营可靠性分析

以预防和减少城市轨道交通运营故障的发生为目的,利用故障树的分析方法,建立了城市轨道交通运营故障树模型,对导致城市轨道交通运营失效的故障进行了定性以及定量分析。定性分析获得了导致城市轨道交通运营失效的所有故障组合,定量分析获得了导致城市轨道交通运营失效的主要故障类型,利用定性定量分析得到的结果,提出了提高城市轨道交通运营可靠性的相关建议,为运营故障的检测以及维修提供方法和依据。     

英国城市轨道交通运营安全评估经验借鉴

在我国城市轨道交通快速发展的背景下,运营安全已成为制约行业可持续发展的主要因素。随着安全理论不断发展、评估技术不断成熟,通过强化运营安全评估工作,发现、分析、解决安全问题,已逐步成为主管部门和运营企业保障安全的手段之一。通过介绍英国城市轨道交通运营安全评估制度建设、机构设置及执行情况等,分析安全评估工作先进经验,结合我国城市轨道交通运营实际,研究提出相关政策建议,可为国内安全评估工作提供参考。     

城市发展与轨道交通建设

轨道交通建设发展是破解交通拥堵、交通污染、绿色出行环境差和停车难等城市病的有效途径。在轨道交通大发展机遇期,有必要探讨如何科学规划城市轨道交通系统,促进城市集约发展和改善城市交通状况。研究总结城市交通的内涵,即城市形成和发展中的内在要素,提出城市交通应服务于人的需求、组织城市高效可持续运行。从车辆技术成熟度与国产化水平、轨道交通制式多样化、轨道交通规划建设规模与城市形态和发展阶段的适配性、认证和标准体系、交通功能与城市功能融合的一体化土地开发、多模式公共交通衔接换乘等角度出发,梳理发展现况并归纳问题及症结。重点针对结合市情的轨道交通基础性问题,就科学规划城市和都市圈的轨道交通系统提出指导思想和具体建议。     

我国城市轨道交通网络运营盈利能力的实证分析

为从财务可持续性角度探讨城市轨道交通网络盈亏平衡问题，本文建立了以票款净收入和运营成本为基础的网络运营盈亏平衡模型，定量分析票价率、客运强度、票价优惠策略等要素对运营企业盈利能力的影响。实证研究表明：我国不同城市票价率水平差异较大，多数城市体验了初期线网扩张带来的网络化运营红利；但随着网络进一步扩大到市区边缘或郊区，多数城市网络总规模超过300 km后，全网平均客流强度呈下降态势，企业盈利能力有所下降，政府补贴压力增加。由于城市轨道交通在解决通勤出行中的公益性定位，以及不同城市居民人均可支配收入水平和城市政府财政收入的差异，应进一步研究不同城市经济发展水平下票价水平、线网规模及技术制式、不同线路功能定位的关系，以提高轨道交通网络运营盈利能力，促进我国城市轨道交通行业的可持续发展。     

重大疫情下的列车动态编组与调度

为了降低疫情大爆发背景下旅客在乘坐城市轨道交通出行的过程中感染疾病的风险, 以列车编组与调度为研究对象, 提出重大疫情下基于虚拟编组的列车动态编组与调度方法; 为了提高城市轨道交通列车编组与调度的灵活性, 应用虚拟编组技术对城市轨道交通列车进行编组; 建立了基于客流的列车动态编组非线性规划模型, 对城市轨道交通列车的调度进行优化, 以提高城市轨道交通的运输效率, 降低车站人员密度, 进而降低疾病的感染风险; 应用改进的Wells-Riley模型进行感染分析; 应用基于社会力的行人运动模型对改进的Wells-Riley模型中的相关参数进行计算, 用于分析虚拟编组动态调度下旅客地铁出行全过程的感染风险; 使用MATLAB对虚拟编组制式下的传染概率进行仿真并与传统制式下的传染概率进行对比。研究结果表明; 虚拟编组技术可以显著提高城市轨道交通列车运输效率, 可将列车间追踪时间间隔缩短至34.6 s, 基于虚拟编组的列车动态编组与调度方法可以有效降低旅客的感染风险, 在相同条件下应用所提方法旅客的感染风险仅为传统方式的85.1%, 在车厢和通道中的感染风险分别为传统方式的50.0%和8.7%。如果将提出的方法配合错峰出行和客流控制及进站防疫检测等措施, 可以进一步降低旅客的感染风险。