客运专线车站到发线运用多目标优化模型

为给客运专线车站接发的列车合理安排到发线,构建了客运专线车站到发线运用多目标优化模型.优化目标为列车站内走行时间之和最小及到发线使用最均衡;约束条件主要有到发线作业间隔时间约束、进路冲突约束.基于目标协调优化思想,提出了该多目标优化模型的求解方法.以济南西站为例,对7：00：00～13：00：00时段的到发线运用方案进行求解.结果表明,所求优化方案与图定方案相比,下行、上行列车的站内走行时间之和分别减少7.37%、1.88%;对于各到发线占用时间与到发线平均占用时间之差的平方和,下行、上行列车分别减少62.93%、74.75%.模型能准确地描述列车占用各条到发线的不同,适用于求解客运专线运行图编制阶段的到发线运用问题.     

高速铁路公交化运营条件下到发线规模优化配置

结合车站设备运用机理以及数学模拟的相关理论,分析了在公交化运营条件下客运站到发线的规模配置问题。从公交化运营组织角度出发,修正了现有计算到发线规模的方法,并从到发线运用的角度出发,改进了到发线规模优化算法和建立了运用优化模型。     

列车运行方案车站到发线需求可行性模型及其算法

车站到发线能力是计算机辅助编制列车运动图的重要组成部分，以列车会让方案为主线，系统地分析了单线铁路造成车到发展能力不足的根本原因，构造了列车运行方案车站到发线需求可行性线性０－１优化模型，提出了复杂性为０（ｎ）的快速算法，该模型与列车运行图总体优化吻合性好，有利于灵活设计算法，这一步对列车运行图优化显得尤为重要，本方法亦可适用于复线和多线铁路。     

高速铁路车站咽喉区与到发线综合运用优化

研究接发列车的到发线分配和咽喉区进路选择问题,在满足到发线使用规则的条 件下,以作业计划稳定性强和接发车进路条件优为目标,构建到发线与车站咽喉区运用多目 标优化模型.采用改进的带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-II)对模型进行求解,算法 能有效保存优秀个体和降低计算复杂度.最后以某高速铁路车站为例,采用Matlab 编程得到 模型的Pareto 最优解集,从解集中选择1 个解,将其结果与原始到发线方案进行对比,结果表 明,采用该模型和算法能有效改进车站咽喉区与到发线的综合运用方案.     

列车到发分布对高速铁路车站到发线通过能力利用的影响分析

高速铁路列车不同到发分布影响车站到发线的运用方案,进而影响到发线通过能力的利用。基于高速铁路车站列车实际到发情况,从列车间隔时间和高峰时段特征两个维度系统地分析了列车到发分布及其对到发线通过能力的影响,并在此基础上构建了用以量化列车到发分布对通过能力影响的评估模型。最后,基于列车实际到发分布情况,设计了列车到发分布对通过能力影响的仿真实验。仿真结果表明:间隔时间缩短和高峰时段列车到发频率增强将增加列车对到发线数量的需求,而高峰持续时间对列车占用到发线数量的影响较小,高峰时段出现时间对车站到发线通过能力的影响与高峰前后的列车到发密集程度有关。     

铁路技术站到发线运用调整模型及算法

从满足车站到发线的运用要求、减少作业和进路交叉干扰出发，建立了铁路技术站到发线运用的调整模型；针对模型是一个非线性规划模型的特点。对交叉干扰产生的原因进行了分析。提出了其等价模型；根据等价模型特点。设计了求解该问题的遗传算法。并用实例进行了验证。其程序运行时间不超过100s.     

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车站的拓扑结构限定了作业线的用途,依据车站的接发车作业要求,分类使用作业线可以有效地减少作业干扰,提高车站作业效率.根据车站的拓扑结构和接发车任务,把到发线的优化目标分解为满足到发线运用规则、利于乘降作业、设备均衡使用等目标,并建立了优化模型.运用遗传算法对模型求解.提出了诱导变异的概念,通过诱导变异避免变异产生病态个体,保证群体的健康.最后通过实例验证了模型和算法的合理性.结果表明,在能力允许的条件下,算法的效率较高并能够取得较优解,满足客运专线车站作业的要求.     

基于拉格朗日的高速铁路车站作业优化

本文从Job-Shop 调度角度出发,以列车为待加工的“工件”,将车站接车进路、 到发线和发车进路看作“加工机器”,列车在车站的走行与停站看做不同的“作业工序”, 把高速铁路车站作业问题抽象成Job-Shop 车间调度优化,以设备能力、冲突进路、停站时 间为空间和时间约束,以最小化到发线的占用时间为优化目标,建立高速铁路车站作业 优化模型.采用拉格朗日方法松弛原模型的约束条件,建立车站技术作业问题的拉格朗日 对偶松弛问题,设计了高速铁路车站作业优化模型算法.并以高速铁路的某一车站为实例 进行验证,实例表明,该算法可以有效地化解车站作业进路冲突和实现到发线运用时间 的最小化.     

客专车站高峰通过能力一体化计算研究

论文提出了客运站通过能力进行一体化(咽喉和到发线)计算的方法及理念,并结合客运专线车站自身的特点,建立了反映客运专线车站咽喉、到发线作业过程及作业之间相互协调的通过能力优化模型,并用计算机模拟了车站的接发车过程,用实际的车站算例验算了一体化计算通过能力的计算模型算法的实用性。     

编组站到发线运用计划优化

合理安排列车占用到发线计划是编制作业计划的关键。在满足列车使用到发线须遵守的作业要求的前提下,建立编组站到发线运用计划数学模型,使其能够求解出较优的到发线运用方案。建立的到发线运用模型是非线性的整数规划模型,如果直接求解会比较困难,采用启发式算法对其求解。在求得可行解后通过合并、交换及组合的方法对所有股道再次进行调整,使到发线运用更趋于合理,即求得较优的到发线运用方案。通过算例说明运用模型计算生成到发线运用计划,其优化结果有明显效果。     

高速列车周期性开行方案优化模型与交叉熵算法

中国高速铁路不同车站之间,旅客对乘车时间、频次、直达与中转等列车服务要求的异质特征明显. 如何在一个周期内(如1 h 或2 h)用有限的列车起讫点和停站方式组合,满足多样化客流需求是制定周期性列车开行方案所面临的问题. 建立整数规划模型,确定一个周期内大站停、隔站停多个层级列车的起讫点、停站、开行频率和编组,保证站间直达率,满足旅客异质需求. 模型从按特定规则生成的备选列车集合中优选列车,同时决策其开行频率,实现列车开行成本最低. 针对问题特点设计交叉熵算法,与CPLEX软件的实例求解结果和计算效率进行对比.结果表明,所提算法能有效求解大规模实际问题,列车开行方案服务指标较优.     

面向大客流的城轨备用车投放车站选择与优化模型

为快速疏解城轨线路上车站的大客流，减少乘客的等待时间，研究了备用车投放问题; 在考虑列车追踪关系、列车停站时间等约束的基础上，建立了综合备用车投放时机确定、投放最佳车站选择和时刻表动态调整的多目标优化模型; 界定了城轨备用车开行条件，提出了城轨备用车投放时机的定量化判定方法; 用0-1变量表征车站是否具备备用车投放条件，并将其作为模型输入，以减小大客流车站乘客等待时间和降低运行图偏离时间(延误时间)为优化目标，构建了备用车投放的混合整数非线性规划模型，该模型通过比较不同的备用车投放方案效率得到最佳的备用车投放车站和后续开行计划; 为同时求解0-1变量与连续变量，设计了带惩罚函数的改进粒子群优化算法求解模型。研究结果表明:该方法可对所有符合备用车开行条件的车站制定投放方案，并进一步筛选出最优的备用车投放车站，最多可减少1 318 209 s的乘客等待时间，优化效率为21.9%，且改进的粒子群优化算法对混合整数非线性规划模型的适用性较好; 相比于既有城轨线路列车运行调整和时刻表优化方法，本文提出的方法在应对突发大客流的备用车投放时机上做出了更加定量化的判断，优先考虑了大客流车站的疏解能力和效率，并优化了备用车与后续列车的开行方案，可以有效解决高峰时段车站大客流问题。      

过饱和地铁线路的列车容量分配策略及优化模型

为缓解过饱和地铁线路的局部车站极端拥挤问题，提出一种新颖的车厢容量分配策略及优化方法，即通过预留和分配车厢的方式，将列车运力合理分配到各个车站，从而确保各车站乘客(特别是拥堵车站)均能得到公平服务，缓解极端拥堵。基于上述策略，以线路各车站所有乘客总等待时间最小为目标，以各列车在各车站的预留车厢数量为决策变量，构建关于车厢容量分配问题的线性整数规划模型。针对北京地铁八通线，对其工作日早高峰7:00-10:40下行方向的车厢容量分配进行数值实验。实验仿真结果表明，线路内各车站最大乘客聚集人数均降到安全范围内，其中最大聚集乘客数量由3642人降低至1345人，约降低63%。而全线乘客的总等待时间仅由418027 min增加至420099 min，增加0.5%。上述结果表明，列车容量分配的方法有效缓解了过饱和地铁线路内极度拥挤问题，实现各车站客流聚集均衡，在线路层面提高了总体运营安全性， 同时保证了客运服务质量。     

基于非均匀发车间隔的大小交路时刻表优化模型

基于客流时空分布规律，考虑列车平均发车间隔、运行时间、最大载客量等约束条件，将列车在车站的停站时间与上、下车客流量相关联，建立城市轨道交通高峰时段基于非均匀发车间隔的大小交路时刻表优化模型，对乘客平均旅行时间及列车发车间隔平均偏离值进行协同优化。以某城市轨道交通线路实际运营数据验证模型的有效性。结果表明，优化后乘客在各个车站平均等待时间较优化前减少幅度为0.4%~13.1%，其中全线客流量较大的第7、8、9站优化幅度较为明显，分别为 11.7%、13.1%、11.9%。优化后列车在各个车站最大满载率较优化前降低幅度为1.8%~8.5%，且所有车站站台均无滞留乘客，体现了优化后列车运输能力与客流需求的良好匹配。灵敏度分析讨论了目标函数权重系数及列车平均发车间隔值对模型的影响，表明本模型具有良好的可用性及稳定性，能够为城市轨道交通列车时刻表优化提供参考。     

客运专线列车运行图评价指标体系设计

在已有的列车运行图评价研究成果上,结合客运专线列车运行图的特点,针对城际型和通过型2种不同类型的客运专线,建立完善的客运专线列车运行图编制质量的评价指标体系,并对指标体系进行详细的定量与定性分析,同时在指标分析过程中体现出2种不同类型客运专线列车运行图的差异与侧重点。     

既有线提速与通过能力的关系

在既有线提速状况下,先分析扣除系数的变化趋势,其分析结果表明：扣除系数及其变化幅度与旅客列车速度成正比关系;再逐一分析追踪列车间隔时间、列车连发比例、不同客货列车速度匹配、提速列车开行数量等因素对线路通过能力的影响。由分析可知：旅客列车比例提高,有利于组织列车群发;客货列车速差变小,有利于列车区间运行时分之差减小。均对提高线路区间通过能力产生有利影响。     

客运专线客运站通过能力仿真研究

现行的既有线客运站通过能力计算方法不能直接用于客运专线客运站通过能力计算．为使计算的通过能力能准确反映客运专线客运站作业实际，结合客运专线客运站的特点，建立了仿真算法流程，对到发线和咽喉通过能力共同仿真研究．     

基于节点重要度的客运专线旅客列车开行方案

将节点重要度的概念应用于列车开行方案的计划制定,通过节点重要度评价指标的计算,建立了客运专线沿线城市的节点重要度三级层次结构,在此基础上提出将一级节点作为列车始发终到起迄点、二级节点采取不固定间隔式停站、三级节点采取低等级列车＂站站停＂的服务方式建立了列车开行方案的多目标数学规划模型,利用lingo编程求解,实现了列车开行方案的停站优化算法.结合武广客运专线的本线列车开行方案制定,对本算法进行了验证.     

基于能力影响的城市轨道交通跨线列车开行方案研究

城轨跨线运营可减少乘客换乘,提高资源利用率.本文以企业车辆使用成本,列车运营成本和乘客出行成本最小为目标,考虑跨线列车对线路通过能力的影响,以列车发车间隔、满载率、可用车辆数为约束,构建跨线运营模式下的运力配置模型,结合算例提出判定跨线运营模式适用的必要条件.研究表明,实施跨线运营线路需具备一定的冗余能力,其实施效果依赖于跨线客流强度、接轨站的换乘条件、行车组织等多个因素;同台换乘易实现跨线运营,因线路通过能力和可节省的换乘时间都有限,高峰期实施跨线运营优势并不明显;与单线独立运营开行方案相比,实施跨线运营可减少企业运营成本和乘客出行成本,且随着跨线客流强度的增加,成本节约效益越明显.     

城市轨道交通列车交路优化模型

为了确定城市轨道交通交路方案的列车运行区段和折返车站,结合运输组织实践经验,以列车交路决定的输送能力与客流需求量空间分布的最佳匹配为原则,以快速车底周转和换乘客流最少为目标,综合考虑站线运输能力的条件限制、运输组织需求以及乘客便利性,建立了城市轨道交通列车交路的多目标0-1混合整数规划模型.该模型分别对决策变量、目标函数和约束条件进行了简化处理,可以通过优化软件编程求解.以重庆市轨道交通一号线远期运营方案为例,对不同交路上限数目,在2 s内计算出4种可选交路方案,为运营部门选择最终方案提供了决策依据.