基于铁路部门风险决策的高速铁路票额优化分配

针对票额分配中客流需求不确定性问题,通过分析铁路部门的风险决策态度,引入随机变量α的乐观值定量描述铁路部门的风险决策态度。基于客流需求的不确定性及铁路部门风险决策,以铁路部门收益最大化为目标,构建不确定需求的高速铁路多列车票额分配随机机会约束规划模型,利用不确定性理论的相关知识将其转化为等价类的确定性线性整数规划模型,并利用Lingo 12.0优化软件对模型进行求解,得到列车票额分配方案。以京沪高铁列车为例验证了铁路部门风险决策态度对票额分配的影响。结果显示,所构建模型为不确定性需求下的高速铁路多列车票额分配提供了优化方法。     

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。     

考虑动态购票需求的高速铁路票额分配

针对预售期内不同OD旅客购票行为及其购票过程的差异性,在利用复合非齐次泊松过程对不同OD旅客购票过程进行定量化研究的基础上,以铁路部门和旅客的系统效益最大化为目标,构建了考虑不同OD旅客动态购票需求特点的高速铁路多列车票额分配随机非线性整数规划模型,通过需求仿真将模型转化成确定性线性整数规划模型并利用Lingo 12.0进行求解。以京沪高铁列车为例进行购票过程仿真,结果表明:与先到先得的购票策略及不考虑动态购票需求的方案相比,本文构建的模型能使铁路部门和旅客的系统效益分别提高约5.2%和13%;并且本方案能在充分利用列车席位能力的前提下,更好地适应旅客不同售票阶段的购票需求特点。所构建模型能够为高速铁路多列车票额分配提供优化方法。     

基于ARIMA模型的高铁浮动票价与票额分配优化方法

针对我国铁路单一的票价体系和确定性票额分配方式问题,探索高铁列车票价与票额的综合优化方法;依据时间序列分析原理,考虑客流的随机性,构建ARIMA客流预测表达式,将该表达式嵌入Log-Linear需求与价格的函数关系式中,结合票价制定规则、列车定员等约束,构建以铁路运输收益最大为目标的高铁列车浮动票价与票额分配综合优化模型;以G13列车为例进行计算分析,算例结果表明该模型能提高铁路运输收益,为高铁票价与票额的综合优化提供一定参考依据。     

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...     

高速铁路单列车动态定价与票额分配综合优化研究

收益问题是高速铁路市场化运营的关键。针对目前高速铁路票价单一、不能用来调节客流、提高收益以及票额自动预分不能满足需求波动的问题,基于收益管理理论,结合高速铁路运输组织的特点,以收益最大化为目标,构建了不确定需求的动态定价与票额分配综合优化模型,并针对需求的随机性,运用稳健优化方法对模型进行求解。通过算例对模型和算法进行验证,并与单一全价票下的票额分配方案对比,结果表明本文提出的模型能够根据不同购票时段需求特点进行动态定价来提高高速铁路收益,并且能适应需求的波动,从而避免由于实际需求波动较大使票额分配方案不能满足实际需求而带来的大量票额调整工作,为高速铁路动态定价和票额分配提供了优化方法。     

铁路行包运输方案编制模型研究

铁路行包运输网络构成的特殊性以及铁路行包运输组织的特定要求,使得当前市场环境下铁路行包运输方案的编制问题日益复杂.针对铁路行包运输的特点,从全局优化角度出发,提出铁路行包运输方案的混合优化编制方法,建立以利润最大为目标的铁路行包运输方案的线性规划模型.模型充分考虑了不同时效要求的行包运输需求,以及在列车运输能力和车站作业能力不足的情况下,列车运输能力在各车站之间和各类需求之间的平衡分配.以中铁快运行包运输网络及实际运营数据进行实例验证,计算结果表明模型较为有效.     

考虑旅客需求的停站方案与列车运行图一体化模型与算法

考虑高速铁路旅客出行的时空敏感性较高的特点,将旅客运输状态引入运输时空网络,构建三维的时间-空间-状态网络,提出基于旅客需求的停站方案与列车运行图综合优化0-1整数规划模型,实现旅客分配、停站方案与列车运行图编制的一体化。设计拉格朗日松弛求解算法,将复杂的列车间强耦合问题分解为单列车的最短路径子问题集合,从而降低模型求解难度。以京沪高铁北京南-曲阜东区段为背景进行验证和分析,结果表明模型不仅实现了较低的运营成本,还能够有效满足旅客需求,实现客流分配、停站方案与列车运行图编制的有机联动。     

不同需求日高铁列车开行方案协同优化方法

不同需求日的出行需求在结构和总量上都存在差异,不仅需要提供与各需求日相匹配的运输能力,而且不同需求日的列车开行方案应有很大相似性,使高铁运输组织能平稳过渡。为权衡铁路运营成本和运输组织衔接,在考虑高铁运输组织平稳过渡前提下,谋求铁路运输成本和旅客出行费用最小,对不同需求日列车开行方案进行协同优化。由各需求日各OD对需求生成最大包络需求,以最大包络需求列车开行方案为备选列车集,产生各个需求日的列车开行方案。建立不同需求日开行方案协同优化双层规划模型,设计求解模型的遗传算法。算例分析表明,在公共列车集比例限制下,协同优化产生的开行方案具有较好评价指标,算法收敛性较好,体现了模型和算法的有效性。     

高速铁路动态定价与票额分配协同优化研究

目前我国高速铁路票价制定还比较缺乏灵活的市场化机制,严重影响铁路运输企业收益和服务水平的提高。基于高速铁路旅客出行规律和收益管理策略,研究高速铁路动态定价与票额分配协同优化方法。在分析旅客出行价格需求弹性的基础上,构建基于Logit模型的客流弹性函数,考虑临近发车客票不涨价和运输能力等约束,建立以期望客票总收入最大化为目标的优化模型,设计一种基于超分方程的分步算法,求解不同时段下不同列车的最优票价与票额分配方案。以京沪高速铁路为例进行计算和分析,与固定费率票价相比,动态票价策略能保证服务水平,系统总客流需求下降0.73%,企业客票总收益提高4.95%。     

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...     

高铁列车密度与旅客需求强度的关联分析

为了评价高铁列车运行图是否吻合旅客的时变需求,可以针对时变需求进行客流分配,利用旅客出发时间偏差程度来评价。若未知时变需求的分布状况,则不能采用这种评价方法。本文研究如何运用高铁系统运营数据,评价列车运行图是否吻合旅客时变需求。通过定义较小时空单元及时空单元中的运输能力、客流量和客座率,来描述列车密度和出行需求及其关系。以京广高铁等线路的运营数据进行数值分析发现:合理的列车运行图在需求越高的时空区域,平均运输能力越大;在运输能力越大的时空区域,平均客座率越高。尽管数值分析中采用的是实际运量,但该特征表明列车运行图与出行需求相吻合。可以运用该特征来评价列车运行图,并适用于大规模高铁网络。     

高速铁路席位碎片化损益研究

高速铁路列车席位对号入座,由于需求的随机性,其席位裂解后发售会导致席位碎片化,出现多个不同号的席位可满足一个长区段旅客需求,在现实中却不能出售的情况,造成收益损失。通过随机过程模拟旅客订票,分析高铁席位碎片化程度。分析结果表明,席位碎片化造成的高铁收益损失不大。提出收益管理模式可以按顺序裂解席位的方案。     

城际高铁列车运用交路方案优化探讨

动车组运用计划是城际高速铁路运输组织的基本计划.城际高铁列车交路段和交路运用时间是影响旅客列车开行方案优化的重要因素.科学的列车交路方案能够适应客流需求的服务频率,满足各时段的旅客需求,也是完成乘务交路的关键.通过分析动车组运用模式及城际高铁列车交路段和交路运用时间的构成,进而量化确定动车组乘务班组数量和乘务交路,并以沪宁城际高速铁路为例加以验证.     

考虑旅客出行满意度的高铁列车开行方案优化

高速铁路列车开行方案的优化应同时考虑旅客满意度和高铁运营企业的经济效益.分析影响旅客满意度的2个主要指标:出行时段方便度和旅客舒适度,并提出量化的方法,以此构造旅客出行满意度函数.在此基础上,建立一个混合整数双层规划模型,用来描述高铁运营企业与旅客的选择博弈过程.其中,上层规划是一个以企业运营成本最小为目标的整数规划模型;下层规划是基于用户平衡准则的客流分配模型.根据模型特点设计了嵌套Frank-Wolfe方法的启发式算法,并通过算例进行了仿真实验和数据分析,证明了模型和算法的有效性和实用性.     

基于备选集的高速铁路列车开行方案优化方法研究

高速铁路成网后列车开行方案的编制面临新需求,不仅要紧密联系既有线运输,而且必须适应大规模全网优化的需要。本文提出基于"备选集"的高速铁路列车开行方案优化方法,列车开行方案的编制分两阶段实现,使其具有很强的可操作性并符合实际应用特点:首先根据一定原则生成备选集,得到最有可能开行列车的集合作为列车开行方案优化的解空间;其次结合多商品流问题,建立基于备选集生成列车开行方案的混合整数规划模型,求解列车开行方案的同时获得所有客流的列车分配结果,并根据模型结构特点设计拉格朗日松弛启发算法。对京沪高速铁路及相关路网进行模拟应用,取得较好效果。     

广西高铁CDMA网络优化策略简析

以广西高铁为研究对象,通过对影响高速铁路CDMA网络性能的原因进行分析,探讨面向高速铁路列车服务的CDMA网络规划的难点,针对不同的网络场景,提出可以应用于高速铁路的CDMA网络优化策略。     

基于列生成算法的高速铁路快捷货运组织方案优化研究

针对高速铁路快运组织方案缺乏有效决策支撑的问题,结合大城市之间生产生活物资运输提速需求,构建考虑铁路运输组织成本和高速铁路快运产品细分的服务网络,建立考虑运营成本与收入的高速铁路快运组织方案两阶段混合整数规划模型。基于列生成算法对模型求解,将复杂的列车间组合优化问题分解为单列车和单种运输产品的广义最短路径问题集合,降低求解难度。针对列生成资源约束子问题,设计单列车的配载及组织方案,实现细分产品与模式的服务网络与市场需求高度耦合关系。以京沪高速铁路为例,对模型与算法进行验证和分析,结果表明优化方案能够有效实现成本与效益的平衡,降低运营成本。     

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。     

《铁道学报》2014年报道重点

<正>根据铁路科技发展规划及科研进展情况,本刊重点征集及选登具有以下内容的原创性学术论文及综述。铁路运输及经济:铁路运输组织和运营管理;铁路站场;路网规划及运输能力协调配置;列车运行图计算机联网编制;铁路重载运输组织;高速铁路或铁路客运专线运输组织及运营调度;调度指挥智能化。