基于弹性需求的城市轨道交通列车开行方案研究

城市轨道交通的列车开行方案直接影响乘客的出行费用,需要根据客流的需求弹性制定。针对目前城市轨道交通规划和运营实际,将列车开行方案归结为列车编组、开行时段,以及各时段每一列车交路的列车数量。在分析乘客广义出行费用的基础上,构造乘客出行的弹性需求函数,将乘客乘车选择归结为具有能力约束的弹性需求用户均衡问题。进而利用城市轨道交通营运企业与乘客之间的博弈关系,对列车开行方案相关的费用、效益等优化目标和约束条件进行分析,建立基于弹性需求的城市轨道交通列车开行方案的多目标双层规划模型,并设计基于模拟退火算法的优化算法。针对长沙地铁2号线的应用表明,优化方法具有较高求解效率和较好求解质量。     

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。     

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。     

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,适用于大规模高铁网络开行方案的设计和优化。     

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。     

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。     

高速铁路跨线旅客列车开行 方案优化研究

针对高速铁路跨线旅客列车开行方案展开优化研究。从旅客和铁路部门2个角度出发,以旅客出行总支出最小和铁路部门运营成本最小作为目标函数,以客流守恒定律、区间通过能力、上座率和客流需求作为约束条件,建立高速铁路跨线列车开行方案的多目标规划模型,设计该模型的遗传算法,利用MATLAB实现算法编程求解。考虑分担率变化对开行方案的影响,结合算例分别得到传统广义成本效用函数与高铁发展趋势下跨线列车开行方案的较优解,同时验证了模型和算法的有效性。     

国外高速铁路列车开行特点及理念

归纳高速铁路列车运行模式,从列车开行密度、周期化运行规律、列车运行区段确定、动车组选型等方面分析国外高速铁路列车开行特点;在分析国外高速铁路运输组织方案特点后,提出我国可以借鉴的理念。     

列车开行方案与客流需求的匹配性评估与优化研究

列车开行方案与客流需求匹配与否在很大程度上决定铁路运输服务的质量。高匹配度的开行方案能有效协调运营方与乘客方之间的利益,实现两者的双赢。为提升列车开行方案与客流需求的匹配度,从能力效用、运输质量和服务水平3个方面以及不同维度的6个指标构建开行方案与客流需求的匹配性评估指标体系。为使评价结果更加客观、科学、严谨,通过解析各个评价指标的特点以及评价指标之间、指标与开行方案之间的关联,比选提出结合因子分析的E-TOPSIS法进行综合评估。基于上述评估结果,针对匹配度较低时段的列车开行方案,创造性地统一了评估模型与优化模型,建立以匹配性评估模型为上层、客流平衡分配模型为下层的双层规划模型,并以保障客流基本出行需求、列车停站需求、线路及列车最大能力等为约束进行优化。最后,由案例分析可知,优化之后的开行列车数较原方案减少了2列,平均客座率提高5.7%,列车停站方案由4类变为5类,停站率增加2.5%,匹配度总体提升0.201,优化后的开行方案更加适应客流需求。研究充分表明,该方法不仅能提前预测与评估列车开行方案的执行情况,还能有效提高两者的匹配度,为往后进一步优化列车开行方案提供决策依据和指导建议。     

基于区间数的高铁列车停站方案优化方法

在用区间数表达单次列车停站费用和客流“日变”特征的基础上,以最小化运行区段内列车停站费用为优化目标,按满足车站发送客流需求和到达客流需求、单列车总停站次数、车站停靠列车数量等约束条件要求,构建基于区间数的高铁列车停站方案优化模型。通过区间数变换和机会约束将其转化为确定性等价类模型。运用序列二次规划算法,通过MATLAB编程对模型进行计算和分析。算例表明此方法具有良好的优化质量和计算效率,所得结果符合运营实际。     

高速动车组合理下线范围的决策模型及算法研究

随着我国铁路客运向高速化的全面迈进,高速铁路建设和运营的技术条件已经有了较大进步,因而高速动车组驶离高速线到既有线运行的模式逐渐成为运输组织模式研究的焦点,而高速动车组合理下线范围则是其中的关键问题之一。以此为背景,在分析多种铁路运输产品存在时旅客选择行为的基础上,将用户平衡理论应用于不同铁路运输产品间的客流分配问题中,同时考虑旅客和铁路客运部门两方面的利益,构造了一个双层规划模型来描述有多种铁路运输产品存在、且总客运需求变动情况下高速动车组的合理下线范围问题,并提出了基于灵敏度分析的求解算法。最后通过算例,分析在不同运价率条件下高速动车组合理下线范围的变化规律。     

基于市场需求的高速铁路运输服务属性调整模型及算法

近几年,大城市间各种客运方式间的市场竞争越来越激烈,几种客运方式既存在合作关系,又存在博弈竞争关系。高速铁路运输企业必须根据旅客运输市场需求,合理设计所提供的运输服务属性,最大限度地吸引客流,最终才能赢得合理的企业效益。本文从高速铁路运输企业运营的经济效益和旅客出行方式选择两方面,建立高速铁路运输服务属性调整的双层规划模型,探讨应用粒子群优化算法求解,以期对高速铁路运输企业设计合理的运输服务水平提供理论依据,并将此模型及算法应用于武广高速铁路运输服务水平设计中,验证模型及求解方法的可行性。     

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。     

时段偏好的高铁开行方案的双层规划方法

在一条拥挤的高速铁路客运走廊上,通常有多列平行车次的列车在不同的时段运行,旅客在出行时具有较大的选择空间。旅客对出行时段的偏好是影响旅客需求分布的最重要因素,最大限度地满足旅客对出行时间的偏好需求,并合理制定列车开行方案引导旅客合理出行以避免出行拥挤是本文的研究目的。首先分析影响旅客出行时段偏好的2个重要因素,吸引度与拥挤度。据此构建旅客出行阻抗函数,并建立一个双层规划模型,上层规划是以运营成本最小为目标的整数规划模型,用于确定列车停站方案和开行频率;下层规划是一个用户平衡模型,用于计算客流在优化的停站方案上基于用户均衡的分配结果。最后,根据模型特点设计了嵌套Frank-Wolfe算法的启发式算法,并通过仿真计算对模型和算法的可行性进行了验证和分析。     

面向复杂高速铁路网的列车运行计划应急调整方案研究

针对高速铁路应急调整存在的问题,研究面向复杂高速铁路网的列车运行计划应急调整方案,设计高速铁路列车应急调整流程,以及非正常事件下基于“一事一图”的高速铁路列车应急调整系统,以提高铁路应急处置能力。该系统运用时空网络、拉格朗日松弛理论,采用模块化设计,具有设置封锁、自动生成运行图、计划修改与下达等功能,已应用于中国铁路北京局集团有限公司应急指挥中心,为铁路调度部门应急指挥提供了辅助决策支持,取得了良好的应用效果。