共享车辆基地的城轨车底运用与检修计划协同编制

科学的列车车底运用计划是实现轨道交通运营秩序顺畅和能源节约等目标的重要保证。在城市轨道交通土地资源合理运用的前提下,协同优化车底运用与维修养护有助于充分利用车底资源。本文以共享车辆基地的多条城市轨道交通线路的车底资源运用计划为研究对象,研究基于多线多车辆段基础设施网络的车底运用计划与检修计划的联合编制问题,以车底运用及检修成本最小为优化目标,以车底运用状态和检修累计值为决策变量,考虑车底连接约束、检修约束及车辆段检修能力约束,构建混合整数线性规划模型,并提出一种混合启发式算法进行求解。以某市地铁为例,结果表明,网络运营比单线独立运用的总运营成本减少了8.1%,验证了模型及算法的有效性。通过确定合理的编制周期和车辆段检修功能布局可进一步实现车底资源的优化配置,为相关部门合理进行车辆段布局及车底运用提供参考。     

客货共运下机场线列车运行计划与货运分配方案协同优化

机场线具备利用富余能力开展城市货运服务的潜力。针对机场线客货共运问题,基于客货共载和货运专列两种货物运输形式,以考虑仓储、装卸及列车运行成本的货运净收益最大为目标,构建列车运行计划与货运分配方案协同优化模型,综合决策货运专列的编组停站方案、时刻表和货单分配。为快速求解模型,设计一维搜索算法对货运专列开行数量进行寻优。通过允许货运专列编组为0,保证搜索过程目标值单调递增,并利用Gurobi求解给定货运专列开行数量下的子问题。基于某市机场线案例结果表明,在不影响客运服务前提下,本文方法选择性满足货运需求,增加运营收益。相较于站站停模式,优化列车停站方案可增加5.2%的净收益;相较于固定编组模式,灵活编组在不同货运量和时效要求下可增加5%~35%的净收益,且时效要求较高时,灵活编组优势较为明显。     

城市轨道交通列车时刻表与车底运用整合优化模型

基于单条城市轨道线路,分析客流需求、列车时刻表及车底运用之间的密切联系, 以运行安全、资源限制、列车容纳能力等作为主体约束,综合考虑公司运营费用和乘客出行费 用,构建基于客流分布的城市轨道交通列车时刻表与车底运用整合优化模型,并采用线性处 理方法,将模型转化为混合整数线性规划(MILP)模型.最后,以北京地铁亦庄线为实例,利用 ILOG CPLEX对模型进行求解.结果表明,与既有的优化方法相比,本文模型得到的列车运行 计划方案能够更好地节约成本,提高车底利用效率,满足城市轨道交通乘客和运营企业双方 的利益.     

潮汐客流下城市轨道交通时刻表与车底接续协同优化

针对城市轨道交通客流需求的潮汐现象,本文研究不成对运输组织模式下的列车时刻表和车底接续计划协同编制问题。以双车场轨道交通线路为对象,基于客流的时空分布不均衡特性,以总乘客等待时间费用、列车固定使用费用和列车接续走行费用最小化为目标,以列车始发时刻、车次接续关系、车底出入库情况为决策变量,考虑时刻表约束、车底流通约束以及客流平衡约束,构建城市轨道交通列车时刻表与车底接续协同优化的混合整数非线性规划模型,经线性化处理后利用Gurobi进行求解。以上海地铁某线路为例验证模型的有效性,结果表明：本文方案相较于分步求解方案、均衡发车方案以及成对开行方案,乘客和企业总费用分别降低了6.06%、10.45%和6.35%,列车运力分布与客流需求匹配性提高,主客流方向乘客等待时间减少,有助于同步提高企业运输效益和乘客服务水平。     

客货混运下的城轨时刻表与流量控制协同优化研究

利用城市轨道交通平峰期冗余运力进行客货混合运输是缓解地面交通拥堵和节能环保的重要手段。本文在客货混合运输模式下,研究城市轨道交通列车时刻表和流量控制问题。首先,以列车发车时间、列车车厢布置和客货需求分配给列车车厢的数量为主要决策变量,以最小化乘客和货物的等待时间以及列车车厢能耗为目标,考虑流平衡、列车容量限制及时刻表等约束,构建城市轨道交通客货混合优化模型。其次,为验证模型的有效性,以上海地铁17号线为例进行实证研究,借助优化求解器Gurobi求解模型。结果表明：本文所提协同优化方法具有良好的优化效果和计算效率,与逐一求解法对比,乘客和货物延误数量可显著降低;协同优化可减少乘客延误人数21.92%,货物延误数量9.73%,乘客和货物的平均等待时间减少35.88%和25.56%,碳排放量减少1.7%。该方法可以提高地铁满载率,减少地铁平峰时期的运力浪费,同时提高轨道交通运营安全性和运输效率。     

考虑跳停策略的城轨列车运行图与车站限流协同优化研究

为应对日趋严重的地铁系统拥堵问题及客流过饱和情况,从系统优化角度出发,将服务供给侧与需求侧综合为一个整体进行研究.考虑乘客的持续性到达特征,提出考虑跳停策略的城轨列车运行图与车站限流协同优化方法.首先,引入列车运行图与车站限流相关决策变量,以提高列车运行效率、减少客流乘车延误人数为优化目标,建立轨道交通列车运行与车站限...     

城轨线路列车时刻表与车站客流控制协同优化方法

在轨道交通网络化运营条件下,针对高峰期车站拥挤问题,综合考虑站外到达乘客的持续 性到达特征和换入客流的脉冲性到达特征,研究换入客流影响下的列车时刻表与客流控制问题。 具体的,以最小化乘车延误人数为目标,考虑乘客换乘约束、列车容量约束等,构建城轨列车时刻 表与客流控制协同优化非线性规划模型,并引入0-1决策变量将其转化为整数线性规划模型。为 验证模型有效性,以某轨道交通线路实际运营数据为背景,借助优化求解器CPLEX对模型进行求 解。结果表明,本文所提方法具有良好的优化效果和计算效率,与优化前相比,乘车延误人数可显 著降低;与仅优化列车时刻表方案相比,协同优化方法可使乘车延误人数减少17.69%,可有效提升 轨道交通的服务水平,为城市轨道交通系统高质量运营提供一定的理论支撑。     

灵活编组条件下轨道交通客货协同运输方案优化

基于灵活编组运营组织模式特点,综合考虑客流与货流之间的竞争关系,以列车编组类型及列车发车间隔为主要决策变量,以乘客等待时间和运营公司运营成本极小化为目标,构建灵活编组条件下轨道交通客货协同运输方案混合整数线性规划模型,得到系统优化的列车编组方案、运行图和客货协同运输方案。当给定编组类型集合且没有货流输入时,本文所构建模型即可退化为传统的固定编组模式下客流运输优化模型。以北京地铁八通线为例设计数值实验,验证了所提模型的有效性,所有实验均由VB语言调用CPLEX优化软件进行求解。算例结果表明,相较于固定编组模式的单一客流运输,本文方法可在乘客平均等待时间仅增加1.1 min的情况下,降低约41.86%的运营成本,大幅度增加运营收益,更好地实现运输服务质量和运营成本的均衡。     

考虑定制化列车的运行图与能力协同优化方法

基于调查数据建立旅客在不同时间段的乘车概率函数,分析旅客对定制化列车的开行时间及坐席类型等具体需求。考虑需求、停站、运行时间等约束条件建立定制化列车开行备选集,整合可行的定制化列车开行方案。建立加开定制化列车情况下,同时满足企业收益最大化和剩余可用能力最大化的双层协同优化模型。构建优化算法进行模型求解,得到基于定制化列车,且同时考虑既有列车调整成本和能力使用情况的运行图。最后,以内蒙古自治区呼和浩特-乌海线路为例进行分析,结果表明,既有列车的单位调整成本会影响定制化列车的开行,定制化列车的开行对运行图的整体结构和剩余可用能力也均有影响。     

基于两阶段算法的运行图与天窗协同优化

列车运行图铺画与天窗设置存在相互影响,相互制约的耦合关系,为了达到优化列车运行图结构,合理配置铁路运力资源的目的,在分析天窗与列车运行动态影响关系的基础上,以天窗设置对列车运行线铺画影响最小为目标,建立了列车运行图与天窗协同优化的混合整数规划模型.考虑问题复杂性,设计了包含初步优化和综合优化的两阶段求解算法.初步优化阶段采用基于专家经验的启发式算法得到列车运行图的大体框架,综合优化阶段利用禁忌搜索算法获取全局最优解.最后以宝成线(阳平关—成都)为例进行有效性验算.结果表明,相较于人机交互编制所得运行图,优化得出的运行图中所有客货列车在途经车站的总停留时间降低了6.19%,共减少1 355 min,其中旅客列车和货物列车在站停留时间分别降低了3.08%和7.40%,减少总时间分别为189 min和1 166 min.     

考虑用户时间冲突的停车共享方案优化研究

随着机动车保有量的快速增加,大城市中心区用地的有限导致停车位不足,而许多居民区的私人车位在白天处于空闲状态.停车共享策略可以很好地解决不同群体对同一地块停车需求在时间上的互补问题.然而,停车共享的实施必须要解决好一个问题,即,车位提供者与外部使用者之间的冲突.本文主要研究如何实施停车共享,根据需求调节共享终止时刻、泊位供应率,使得在避免冲突的情况下停车管理者收益最大.     

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。     

基于换乘站停站时间延长的城市轨道交通末班车时刻表优化

在城市轨道交通网络中,提高末班车乘客换乘成功性对其夜间出行有重要意义.通过压缩末班车区间运行时间与非换乘站停站时间,延长换乘站停站时间,建立以换乘成功客流量最大为目标的时刻表优化模型,实现末班车双向衔接成功.将模型刻画为混合整数线性规划问题,通过对模型简化,利用CPLEX分支切割算法进行求解.最后,以武汉地铁网络为案例,验证模型的有效性.结果表明,模型可利用CPLEX快速求得精确解.末班车停站时间延长可有效提高末班车间换乘衔接成功性;在末班车收车时间可推迟情形下,推迟收车时间可进一步提升末班车换乘效果.     

考虑财政补贴的电动公交车队置换优化模型

为解决公交车队置换问题,分析财政补贴政策对公交车队电动化的影响,本文考虑财政补贴、温室气体排放水平等因素,以公交车队生命周期成本最小为优化目标,建立公交车队置换的混合整数规划模型,使用CPLEX软件求解模型,获得最优精确解.以2017年北京市19路公交车队为算例进行计算,得出最优的车辆购置方案、充电桩购置方案、车辆淘汰...     

考虑航速优化的多港口泊位协同调度

集装箱运输在全球贸易体系中发挥着重要作用,同时也面临着全球化带来的各种挑战和机遇. 将经典的单港泊位调度问题(BAP)拓展到航运网络中的多个港口进行优化研究. 考虑航速直接影响船舶到港时间和能耗,将船舶航速作为决策变量,以所有船舶总的在港成本最小为目标,建立泊位协同调度模型. 依据模型特点,设计改进的遗传算法对模型求解. 通过数值实验验证模型的性能,结果表明：对不同规模的调度问题进行航速优化,有利于降低船舶总的在港成本;依据燃油价格的变化,适时采用不同的航速策略,能够获得更好的经济和环境效益.     

考虑换乘站客流疏解的地铁列车跳站与客流控制协同优化

早高峰时段,各大城市地铁线路和换乘站的客流运输与疏解压力巨大。本文首先说明部分列车在换乘站跳站,可延缓换乘客流乘车过程、降低换乘站客流疏解压力。在此基础上,构建地铁单线双方向列车换乘站跳站开行与客流控制协同优化模型,极小化乘客在始发站等待延误时间和换乘延误时间。其次,对相关非线性约束进行近似线性替代,将原模型转化为线性整数规划模型。最后,以北京地铁5号线早高峰为背景设计数值实验,使用优化求解器CPLEX调用分支定界算法求解模型,验证了模型的实际优化效果。实验结果表明,相较于列车站站停和既有客流控制,优化所得方案在14 min内使得列车运载的乘客增加了2954人,并使乘客在站外延误时间、换乘延误时间和总延误时间分别降低了58.9%、16.9%和41.6%。     

考虑航速优化的多港口泊位协同调度

集装箱运输在全球贸易体系中发挥着重要作用，同时也面临着全球化带来的各种挑战和机遇. 将经典的单港泊位调度问题(BAP)拓展到航运网络中的多个港口进行优化研究. 考虑航速直接影响船舶到港时间和能耗，将船舶航速作为决策变量，以所有船舶总的在港成本最小为目标，建立泊位协同调度模型. 依据模型特点，设计改进的遗传算法对模型求解. 通过数值实验验证模型的性能，结果表明：对不同规模的调度问题进行航速优化，有利于降低船舶总的在港成本；依据燃油价格的变化，适时采用不同的航速策略，能够获得更好的经济和环境效益.     

考虑沿海转运的我国进口LNG海运网络优化

基于目前我国进口LNG运输船以长期租船为主的现状,同时考虑在进口LNG海运网络中加入沿海二程转运,建立以海上运输总成本最小为目标的混合整数线性规划模型,对我国进口LNG海运网络进行优化.在海运网络中分析我国使用中小型LNG运输船进行沿海二程转运的经济性,并在沿海二程转运经济的情况下找出合适的枢纽港,得出沿海二程转运所需的船队配置.从优化结果可知:对我国沿海一些有船型限制的中小型LNG接收站,可采用沿海二程转运方式来满足其需求,能有效降低我国进口LNG的海运成本.