大型高铁车站最高聚集人数计算模型研究

通过实名制验证和检票环节对旅客进站时间和车次以及检票通道服务时间进行统计分析,研究高铁车站旅客集散规律;对同一车站不同类别、各出发方向列车的旅客数量进行分析,认为经停同一车站的列车因出发方向的不同,其上车人数存在的差异具有统计学意义;构建适用于高铁车站的最高聚集人数计算模型,并以长沙南站为算例进行计算和分析。     

基于动态编组的宁安客专列车开行方案优化

动车组的动态编组基于科学的客流分析,在保证旅客出行需求的条件下,实现列车运行过程中动车组"重联+分解"作业,通过灵活调整区段列车的编组数量,动态匹配运能与客流需求,提高列车客座利用率,有效解决区段性、时段性运能虚靡问题。     

基于时变区间断面需求的高铁网络列车开行方案优化

列车开行方案与客流需求匹配与否在很大程度上决定高铁运输服务质量和市场竞争力。为使高铁列车的开行方案与旅客的时变需求相吻合,在基于连续运输能力的高铁客流均衡分配获得区段时变断面需求的基础上,引入列车发车时间,提出基于区段列车生成和列车拼接组合的开行方案设计思路,解决大规模高铁网络列车开行方案的优化问题。首先,根据列车始发终到站需要配备动车段或存车线的特征,以配备相关设施的车站为界,将高铁网络分解为若干个互不重合的区段,并以区段为单位,提出吻合时变区间断面需求的区段开行方案生成方法和列车拼接组合策略。其次,针对网络化列车开行方案中需要满足的始发站发车能力约束、终到站终到能力约束、区间通过能力约束和列车总数约束,以高铁运营收入、高铁运营成本与旅客需求偏差的惩罚费用加权和为优化目标,构建基于时变区间断面需求的高速铁路列车开行方案优化模型,并通过4种列车调整策略和5种综合方案调整策略构造邻域解,设计模拟退火求解算法。最后,以京广高速铁路、沪汉蓉高速铁路以及郑西高速铁路为例验证模型和算法的有效性。结果表明,优化产生的列车开行方案与时变客流吻合程度高,同时也具有较高的运算效率和收敛性,适用于大规模高...     

多列车限售策略和铁路票额预分方案的优化设计

铁路客票限售策略能够在预分方案中给予长途客流一定的优先,同时显著影响旅客选择各列车的概率。基于此,应用随机效用理论构建限售策略下的旅客乘车效用函数,描述旅客在限售策略下对多列车的选择行为。以列车输送的最大人公里为优化目标,以列车输送能力、旅客总需求、限售执行条件等为约束条件,建立多列车限售策略和票额预分模型,采用模拟退火算法对模型求解,得到优化的多列车解除限售时间点、各列车限售站位置和各列车、各OD之间分配的票额。算例分析表明:与传统的限售站决策方法对比,该模型实现了多列车限售时段、限售区段和票额预分方案的联合优化设计,支持对限售站位置与解限时间的优化决策,生成的票额预分方案能更好地协调多列车所承担的客流关系,达到整体优化的效果。     

基于收益管理的高铁动态定价方法

以高速铁路市场化定价为背景,提出高速铁路动态定价模型。根据列车停站方案的差异,以列车旅行时间进行列车分级;通过分析高铁沿线各点对之间的历史客流出行信息,从旅客出行的价格敏感性和时间敏感性角度出发对旅客进行分类,并根据历史售票数据得出不同类型旅客所占比例;在此基础上,以客票总收益最大化为目标,考虑票价上下限、列车能力和票价不到倒等约束,建立基于收益管理的高速铁路动态票价优化模型,并根据模型特征设计启发式求解方法。最后以京沪高铁为例,利用所提出的方法进行优化计算和分析,证明在不增加运力的前提下,考虑收益管理的高铁动态定价方法,可以有效提高客票收益。     

铁路旅客旅行换乘方案优选算法

为给铁路旅客选择合理的旅行方案提供参考,以旅行目标值与换乘目标值之和最小作为目标函数值,考虑旅客从起点站出发、最终到达终到站、在中转站进出平衡的约束条件,建立旅客旅行换乘方案选择问题的数学模型。分别给出旅行时间、换乘次数、票价、距离、到发时刻和综合指数6种目标权值的确定方法,提出最短路法和列车匹配法2种求解方法。最短路法是通过构造并简化旅客运输网络,求出网络上若干条次短路,再根据各条次短路上列车的接续,构造列车换乘方案网络图,根据该网络的目标权值确定最短路,得到最优换乘方案。列车匹配法是根据列车运行图信息直接搜索发、到站的接续列车集合,求其两列车对应的重合停车站,根据重合停车站集合的情况选择迭代步数,剔除显然不利方案,构成换乘方案,根据方案的权值进行比选,得到最优换乘方案。对2种算法均用C#编程实现,并用现有的全路客票数据进行检算。计算结果表明:2种算法均能得到最优换乘方案;列车匹配法所用计算时间比最短路法少160 ms。     

铁路客运票额预售控制决策模型研究

客票发售是列车能力利用的具体表现,票额出售即为能力占用,预售期购票需求的变化直接影响着列车能力的占用过程。本文在已知基于列车沿途停靠站的票额分配计划下,以客流需求预测值和最低票额保护值为约束。考虑预售期购票趋势与不同OD旅客的平均购票强度等因素,利用半马尔可夫决策过程来描述票额预售过程,提出单次决策期望收益模型,并以此推广至列车全程及整个预售期,最终构建以最大期望票价收益为目标的单列车票额预售控制决策模型。通过算例对模型进行了验证,结果表明本文提出的方法在考虑旅客需求的同时,可改善列车能力利用,提高列车客座率与收益。     

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。     

地铁区间阻塞场景和通风策略探讨

地铁区间阻塞是通风设计考虑的重要工况,提出了阻塞场景的概念,并将阻塞场景划分为单点阻塞、连续阻塞、区域阻塞和多点阻塞等几种。结合地铁运营经验,分析了列车迫停区间的诱发原因、影响范围及案例。详细阐述了不同阻塞场景的通风方案,论述了阻塞等待时间的确定过程及影响因素。     

基于候选列车集与弹性需求的城际铁路列车开行方案优化

城际铁路列车服务水平直接影响着全天各时段旅客出行需求量。为了研究这种影响关系,获得吻合出行需求的城际列车开行方案,首先建立旅客时段出行需求与广义出行费用间的弹性需求函数,并基于给定候选列车集构造旅客出行网络,进而以最大化列车开行收益为优化目标,构建面向弹性需求的城际列车开行方案优化模型。模型结合弹性客流在出行网络上的路径选择,从候选列车集中选择开行列车,并优化其停站方案与始发时刻。在生成初始列车开行方案基础上,设计其邻域解生成策略,构建求解模型的模拟退火算法。算例优化不同分布客流的列车开行方案,结果表明:模型与算法能够获得更吻合弹性需求的列车开行方案,且有助于提高旅客服务水平与企业经济效益。     

旅客无线通信系统

为旅客列车乘务员配备备用公共地址（PA）通信系统，建立与旅客之间的通信联系是可行的。当发生紧急情况（碰撞、脱轨等），列车通信线路遭到破坏时，装备了PA／对讲电话系统的铁路旅客车厢失去了与整个列车的通信能力。这时，要求列车乘务员必须能够与旅客建立联系，向旅客说明情况，消除恐慌，避免发生对旅客和列车乘务人员造成伤害或带来其他危险的情况。 美国联邦铁路局（FRA）资助了一个小企业创新研究（SBIR）项目，对铁路旅客车厢内配备备用通信系统，以便在发生列车通信线路遭受破坏或中断时发挥通信联系作用的可行性进行研究。该备用系统的供电将独立于车厢电池装置。从列车通信线路遭到破坏的那一时刻开始，可满足1小时的通话。列车乘务员及急救人员可利用手持装置通过该系统在一定的范围内从车厢内或车厢外向旅客发出指令。 DFuzion，Inc．公司被指定对其建议使用的旅客无线通信系统（WPCS）的开发进行研究。WPCS通过802．11x Wi—Fi网格技术。在整个列车编组上建立容错、自修复、安全、无线移动的网格网络。WPCS利用基于网格协议的手持无线装置。通过车内无线网络接入点，最终与旅客建立联系。WPCS由可充式直流电源供电。直流电源由列车主电源充电，当失去列车主电源时，系统仍能继续工作。WPCS概念的可行性通过了多次计算机模拟试验的验证（图1），当列车通信线路网络需要服务器支持或网格网络节点被破坏时，该无线网格网络整体上能继续工作。     

复兴号动车组车内压力波动关键因素耦合研究

高速列车过隧道时,会形成交变压力进而导致车厢内压力波动加剧,对旅客耳部舒适性产生严重影响。研究人员为了减缓车内压力波动,往往需要通过大量的实车试验获取车内压力变化规律,以确定列车过隧道时空调压力阀的开闭条件,但同时也导致了试验成本的急剧增加。因此,本研究旨在定量化建立各关键设计参数与车内压力波动幅值之间的联系,以节约相应的试验成本。首先,基于三维、非定常、可压缩的RANS方程与k-ε两方程湍流模型,采用数值计算方法揭示列车运行速度与隧道长度对车外压力波动的影响机制,并基于动模型试验验证了数值计算的可靠性。同时建立基于车体气密性指数的车内外压力理论转换计算方法,并基于实车试验验证了这一转换方法的准确性。最终,结合响应面法,提出以车内压力3 s变化率为响应值,以列车运行速度、隧道阻塞比和长度为设计变量的参数代理模型。基于这一模型,车辆技术人员通过输入列车速度、隧道阻塞比和长度等设计变量,即可得到车内压力变化幅值,为确定列车通过隧道时空调压力阀的开闭条件提供参考,从而节约试验成本。     

关于开展我国高速列车旅客信息系统研究的设想

简介了日本和德国高速列车旅客信息系统，提出了我国高速列车旅客信息系统的基本组成和基本功能，并总结出技术攻关方向。     

基于时空网络的城际高速铁路列车开行方案优化方法

列车开行方案是有效利用铁路运输能力和提升服务质量的关键组织手段。基于城际铁路客流的时变特性,将时空网络方法引入城际列车开行方案决策,增加考虑客流出行时间信息,从而能更加全面评价所得方案。在构造开行方案时空网络图的基础上,以最小化包括列车运行成本、旅客旅行时间、旅客出发偏差时间和未上车惩罚和列车数量等的总成本为目标,考虑时空网络客流及列车流守恒、发车时间间隔和列车能力等约束,建立基于时空网络的城际高速铁路列车开行方案优化模型,并设计双层模拟退火算法进行求解,其中内层算法优化列车停站方案,外层算法优化列车起讫点、开行数量和始发时间。算例计算分析表明,所提方法能为城际铁路列车开行方案决策提供科学依据。     

高铁动态票价与停站方案联合优化方法

在高铁市场化运营过程中,高铁票价直接影响旅客需求,列车停站方案则会影响运输能力供给分配。目前高铁票价缺乏科学灵活的市场化调节机制,停站方案的制定也未能充分考虑票价调整对旅客需求的影响。为实现高铁供求关系的更好匹配,提升其市场化运营水平和竞争力,有必要研究基于客流需求和列车服务水平的高铁动态定价方法。基于旅客出行需求的价格弹性特征和列车停站方案对供需关系的影响规律,根据旅客购票规律将预售期划分成多个售票时段后,以最大化总的高铁运输收益和最小化总的旅客出行时间价值损失为目标,考虑票价范围、列车运能、票额配置、OD直达等约束条件,构建高铁动态票价、票额分配与列车停站方案联合优化的非线性混合整数规划模型,并结合问题特征设计双层模拟退火求解算法。以京沪高速铁路为例进行计算分析,优化后的综合方案能够使高铁运输收益增长3%以上,并使总的旅客出行时间价值损失降低8%以上。优化后的动态票价策略为预售期初期设置低折扣系数、后期设置高折扣系数,可以在提高客票收入的同时有效引导更多旅客更早购票。优化的列车停站方案能够在维持较高的客流水平的同时尽可能满足更多的客流需求。     

关于地铁隧道区间阻塞工况临界通风速度的研究(Ⅰ)

本文建立了地铁隧道区间段发生阻塞工况时空调列车周边热环境模拟的物理模型，并利用CFD的模拟分析软件对三种类型隧道的阻塞工况进行了数值求解。模拟结果表明对不同土建几何结构的隧道区间，地铁阻塞工况所要求的临界通风速度并不一致；我国目前的地铁设计规范中，关于列车阻塞所在的区间隧道的通风设计要求的表述是不够完善的，需要进行修订。     

高速列车通过隧道时压力变化的数值模拟

采用三维粘性、不等熵、可压缩、非定常流的Navier Stokes方程,用有限体积法进行区域离散,对高速列车通过隧道时所引起的压力变化进行模拟。在模拟中同时考虑了列车速度、阻塞比、列车形状对隧道内压力的历时变化的影响,并将模拟结果与木川田一弥、森井宣的水槽实验结果和英国patchway隧道现场量测结果进行了比较,三者基本相吻合。实验及计算结果表明,隧道内产生的最大压力和列车速度、阻塞比等相关。     

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.     

基于大小交路的城轨列车开行频率与票价综合优化方法

针对城市轨道交通线路客流时空分布不均衡问题,为缓解高峰时段客流压力,均衡时段客流,提升列车运输能力利用率,提出基于大小交路的城轨列车开行频率与票价综合优化方法。构建双层优化模型,其中上层模型为多时段大小交路列车开行频率及票价综合优化模型,模型以不同运营时段内大小交路列车开行数量、不同运营时段内票价率为决策变量,以企业运营效益最大为优化目标。下层模型为基于弹性需求的多时段随机客流分配模型,考虑票价优化对旅客出行需求的影响,在分析旅客广义出行费用的基础上,建立旅客出行弹性需求函数。设计嵌套Logit随机用户客流分配方法的遗传算法对双层模型进行求解,并进行算例分析,验证优化模型可行性。算例结果表明：1)通过对各运营时段票价和大小交路列车开行频率综合优化能够满足城轨线路各区段的旅客出行需求,降低高峰运营时段内客流量,均衡同一OD对在不同运营时段内的出行需求,充分缓解线路客流的时空分布不均衡的现状;2)城轨票价优化能够在一定程度上吸引更多潜在客流,有效提升企业票价收益,提高旅客人车公里数,同时开行大小交路列车能避免列车运输能力浪费,从而降低企业运营成本。所提出的方法能够为城轨列车开行方案和票价制...     

基于前景理论的高铁差异化定价优化方法

由于高铁旅客出行需求具有典型的时变波动性,在高铁列车按照固定开行方案运营的条件下,会导致不同列车客流极不均衡和浪费运输能力。高铁客票价格是影响旅客出行选择行为的重要因素,但我国高铁票价决策的市场化程度低,尚不能有效发挥市场需求调节功能。为进一步释放高铁盈利能力,有必要深入研究科学合理的高铁差异化定价方法。利用前景理论分析旅客乘车选择行为的有限理性特征,通过细分高铁旅客市场和确定旅客期望出行成本的参照依赖点,以客票总收入最大化为目标,考虑列车运能、票价区间和票价不倒挂等约束,构建价格弹性需求下的高铁列车差异化定价模型,并基于模拟退火算法设计求解方法。以京沪高铁实际售票数据为例进行计算分析,优化后票价水平差异化明显,非高峰期票价变化幅度为[-16.4%,18.9%],通过实施差异化定价可以有效调节各起讫点高铁客流,在非高峰期和高峰期分别实现客票总收入增长10.41%和7.98%,而且旅客对高铁的正面感性认知每提高10%,可以进一步在非高峰期和高峰期增加高铁客票收益9%和3%以上。数据结果表明,合理的差异化定价策略可以实现提升收益和平衡客流的双重目标,提高旅客忠诚度可以显著提升差异化定价所得...