城市轨道交通网络化列车开行方案优化方法

通过引入备选集,建立双层规划模型,将网络化列车开行方案这一复杂的混合交通网络设计问题简化成0-1规划问题;采用混合遗传模拟退火算法对城市轨道交通网络化列车开行方案优化问题进行求解。上层模型以城市轨道交通网络化列车开行方案涉及的运营单位和乘客综合费用最小化为目标,以交路必须覆盖整个运营网络、限制区间交路数、满足发车间隔时间限制和区间客流量小于列车运力为约束条件;下层模型为用于城市轨道交通网络客流分配的随机用户均衡问题优化模型,它充分考虑了乘客选择出行时路径感知费用与实际费用之间的差异。算例结果表明,采用基于备选集的双层规划模型和混合遗传模拟退火算法对城市轨道交通网络化列车开行方案进行优化是可行和有效的,而且求解效率高。     

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。     

基于弹性需求的高速铁路列车开行方案优化

考虑不同时段列车开行方案与客流出行需求量之间的相互影响关系,在建立高速铁路各时段客流出行需求量关于各时段旅客出行服务水平间的函数关系的基础上,根据高速铁路企业制定列车开行方案与旅客出行选择之间的主从博弈关系,构建弹性需求下高速铁路列车开行方案优化的双层规划模型,并设计相应的模拟退火求解算法。     

城市轨道交通跨站越行模式的开行方案优化

城市轨道交通跨站越行模式的列车开行方案需根据客流分布制定。基于越行站滞留客流量的准确计算,以乘客出行费用和企业运营费用最小化为目标,提出带有0-1决策变量的双目标非线性混合整数规划模型。采用理想点法和禁忌算法分两步求解模型,实现大规模计算。基于4种不同的客流分布场景,说明跨站越行方案的适用条件。通过敏感性分析,得出连续跨站约束和发车间隔是影响求解目标的关键因素。算例结果表明,采用带有0-1决策变量的双目标非线性混合整数规划模型以及理想点法和禁忌算法来优化跨站越行方案,是有效可行的,并且求解效率较高,乘客出行费用节省6%,企业运营费用节省12%。     

城市轨道交通大小交路模式列车开行方案的优化

列车开行方案是城市轨道交通运输组织的基础.大小交路模式列车开行方案规定各时间段内各交路上开行列车对数.分析大小交路模式乘客出行成本和企业运营成本的计算方法,以乘客出行成本及运输企业运营成本最小化为目标,以列车追踪间隔时间、乘客需求和最大可用车底数量为约束,构建城市轨道交通大小交路模式列车开行方案双目标混合整数非线性规划模型.采用理想点法将原模型转化为单目标模型,借助Lingo11.0求解.通过算例验证模型的合理性,并对折返站和小交路区段客流比重进行成本的灵敏度分析,结果表明:小交路折返站的选取对成本影响显著,且小交路区段客流比重越高,开行大小交路模式越有利于降低运输成本.     

基于弹性需求的旅客列车开行方案优化研究

旅客列车开行方案直接影响着铁路旅客出行费用,从而导致铁路旅客运输需求的变化.通过分析与旅客列车开行方案相关的铁路旅客运输需求影响因素,构造旅客运输弹性需求函数关系,将旅客换乘方案的选择归结为弹性需求下的用户平衡分配问题,进而利用铁路企业与旅客之间的Stackelberg博弈关系,建立了基于弹性需求的旅客列车死行方案的双层规划模型,并设计了基于模拟退火算法求解的优化算法.算例分析表明,基于弹性需求的旅客列车开行方案优化模型和算法能够更好地优化旅客列车开行方案,使之与铁路旅客运输需求相吻合,从而产生更大的社会与经济效益.     

基于客流需求的城市轨道交通动态时刻表优化模型

为使城市轨道交通列车运行时刻表更贴合客流需求,依据不断变化的客流需求确定每列车的发车时刻和停站时间,采用多目标优化方法构建以乘客出行时间费用和列车运行时间费用最小为目标、列车发车时刻和停站时间为决策变量的城市轨道交通动态时刻表优化模型,并采用粒子群算法求解。以广州地铁13号线为例进行验证,结果表明优化后的时刻表更满足客流需求,能有效地提高乘客出行效率,具有更好的动态适应性。     

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...     

城市轨道交通运营补贴额度优化

基于广义出行费用下的弹性客流需求,结合列车运行计划、票价对城市轨道交通运营补贴额度进行优化。根据城市轨道交通的政府补贴的效率原则,构造客流人均补贴效益最大化目标函数,并设计以模拟退火算法为基础的求解算法,综合优化确定列车开行数量、票价和补贴额度。以长沙地铁2号线为例,对运营补贴额度进行优化计算,进一步对客流需求强度和需求弹性的灵敏度分析表明,两者与补贴总额、人均补贴均呈显著负相关性。     

面向服务水平的高速铁路列车开行方案优化

在传统列车开行方案基础上引入列车始发时间,形成高速铁路列车开行方案的新概念。针对一些关键O-D对,提出服务列车数下限要求;针对车站需求稀疏时段,提出发车时间间隔上限要求。基于旅客出行的时变需求,建立面向旅客服务水平的高速铁路列车开行方案优化的双层规划模型,其中上层规划为铁路企业优化列车开行方案的决策;下层规划描述旅客的乘车选择行为,即列车网络上进行客流分配。为缩小优化搜索空间,列车运行区段仅限于备选集中产生,并将关键O-D对服务列车数约束转化为各车站的停站列车数约束。设计列车停站方案的确定方法、初始开行方案的生成方法和邻域解的搜索方法,并以此为核心设计求解模型的模拟退火算法。算例表明,采用该模型和算法求解的列车开行方案在时空区域上较好地满足了旅客出行时变需求,服务水平达到规定下限,模型和算法具有良好的优化效率和实用性。     

考虑跨站停车的地铁客流协同控制模型

针对城市轨道交通高峰时段客流需求过饱和与分布不均衡情形下,车站乘客滞留集中效应明显和乘客候车时间过长等问题,提出一种考虑开行部分跨站停列车的多站客流协同控制优化方法.建立以车站与列车安全容量、列车跨站数量、列车追踪间隔等为约束,以车站乘客滞留率方差最小与线路乘客候车时间最小为优化目标的控制决策模型,设计自适应差分进化算法,求解列车跨站停车方案与车站进站客流限制比例.研究结果表明:在时变的城市轨道交通高峰客流需求下,采取本文的协同控制决策方法,能够有效降低案例线路车站乘客滞留率方差60.23％和乘客候车等待时间24.78％.     

基于弹性需求的市域轨道交通快线快慢车开行方案研究

假定出行者可选择道路公交和市域轨道交通快线2种出行方式,在分析乘客广义出行费用的基础上,建立市域轨道交通快线的快慢车开行方案双层规划模型,用以研究弹性需求下多方式交通路网中市域快线快慢车开行方案。采用遗传算法进行求解,并选取某中小型城市的市域轨道交通快线进行了算例验证。算例结果表明:早高峰时段以1:5的比例开行快慢车,选择市域快线出行的乘客量将增加16.71%,总运营效益将提高13.26%。     

城市轨道交通跨线列车开行方案优化研究

在城市轨道交通线网规模迅速扩张和客流需求快速增长的背景下,针对现有的单线运营模式导致的乘客换乘次数多、系统资源共享程度不高等问题,研究跨线列车开行方案优化以弥补上述不足。根据设施设备跨线运营基本条件、列车跨线次数和跨线客流需求生成跨线交路备选集,以备选跨线交路和本线交路的发车频率为决策变量,考虑线路通过能力、列车满载率和区间交路数量上限约束,以乘客换乘次数最少和出行时间最短为原则,对各OD乘客组进行客流分配,建立线网层面的跨线列车开行方案优化模型,最小化列车运行成本和乘客出行成本。应用模拟退火算法求解模型。南宁地铁线网的案例分析结果表明,相比于单线运营模式,跨线运营模式可使总成本降低6.18%,其中乘客时间成本降低7.33%,乘客换乘次数减少13.79%,可实现成本节约,提升线网服务质量和乘客出行效率的目标。     

城市轨道交通列车开行方案的优化理论及方法

根据城市轨道交通的特点,分析客流需求的时变特征、乘客在车站的等待行为和列车与运行线的匹配关系。以轨道列车运行要求、动车组数量和运营企业利益为约束条件,以最小化乘客的等待时间为目标函数,构造拥挤环境下城市轨道交通列车开行方案的数学模型。采用遗传算法求解模型,设计基于二进制结构的特殊编码方法。以南京市地铁1号线为背景,应用本文的模型和算法进行了仿真测算。计算结果表明,利用本文模型得到的非均衡列车开行方案能够更好地满足城市轨道交通乘客和运营企业双方的利益。     

客运专线旅客列车开行方案的多目标双层规划模型

客运专线建设目的是为更好地满足旅客的出行需求，因而其列车开行方案也必须体现以旅客为本，服务旅客、方便旅客的原则。首先提出旅客出行方便度概念，并研究不同时段旅客出行的方便度，绘制方便度曲线，然后分析不同类型列车的客流平衡条件，建立不同类型列车的广义费用函数，在此基础上，建立制定客运专线列车开行方案的多目标双层规划模型。该模型以列车开行的最大收益和旅客的最大方便度为目标，同时考虑基于旅客最小出行费用的不同列车配流问题，并利用matlab编程，实现了求解该模型的混沌算法。最后以制定2008年石太客运专线的列车开行方案为例来验证该模型和算法，得到满意结果。     

城际直达列车开行方案优化研究

以一定客流时段内城际直达旅客列车开行方案为研究对象，确定列车开行频率和列车编组。对旅客出行的广义费用进行分析，将城际直达客流的广义出行费用分为票价费用、候车时间、延迟费用、拥挤费用。得出了广义出行费用下客流乘车选择的一般规律：选择各列车的客流，其期望出行时间连续分布在所乘列车两侧，各个列车的客流吸引范围具有一致性。建立了以客流总出行费用最小和企业效益最好为目标的优化模型，并对模型进行了分析求解。算例结果表明，列车编组和开行频率是列车开行方案中具有密切联系的两个组成部分，小编组和高密度的开行模式能够显著提高运营服务水平。     

旅客列车开行方案的双层规划模型和算法

在既有旅客列车开行方案研究的基础上,基于客运专线和高速铁路建设路网发展规划,分析旅客列车开行方案的相关费用和优化目标,均衡考虑企业利益和旅客需求,将列车开行方案与旅客换乘方案结合起来,以客流在铁路换乘网络上的分配作为下层规划,建立旅客列车开行方案优化的双层规划模型。通过抽象归纳制定开行方案的经验,将开行方案优化与客运径路确定、旅客列车换乘网络设计、旅客换乘的客流分配、旅客列车停站优化、旅客列车开行方案的评价指标分析等相关子问题结合起来,设计基于模拟退火算法求解的优化算法。根据优化模型和求解算法,开发铁路旅客列车开行方案优化系统,对某客运专线的开行方案实例进行测算,结果表明,该系统具有良好的优化质量和运算效率。     

基于决策偏好可控的地铁列车开行方案设计研究

以乘客的总广义出行费用最小、地铁部门运营成本最小为目标,以列车满载率、列车编组长度、列车开行频率为约束条件建立地铁列车开行方案设计多目标规划模型并求解。通过设置权重的方式,将地铁列车开行方案制定中追求的乘客总广义出行费用最小与地铁运营公司运营成本最小双目标转化为单目标。并给予了3组不同的权重设置方案,分别求得相应的最优解,分析了权重设置对最优解的影响。所提供的权重设置方法,可以准确描述决策者在地铁列车开行方案制定过程中的决策偏好,能够为地铁列车开行方案的制定提供决策支持,有较大的实用价值。     

城市轨道交通过轨开行方案编制技术

提出了城市轨道交通网络过轨运营开行方案编制算法,采用固定停站方案和编组方案,研究最优的列车交路和开行频率。首先提出了使城市轨道交通运营成本和乘客出行成本最小的优化目标,提出了基于遗传算法的开行方案编制算法。以OD(起讫点)客流数据为基础,每代染色体目标函数值计算以开行方案生成、服务网络构建、有效路径搜索和客流分配为基本步骤,最后选择最优染色体为优化结果。为证明算法的有效性,开发相应的计算软件,以一"田"字形中型路网为算例,优化后的开行方案目标值比简单的单线独立开行方式降低了12.7%。     

考虑多编组的城轨列车跨线运营开行方案研究

随着城市轨道交通网络化进程不断加快,传统的单线独立运营模式已经难以满足乘客多样化的出行需求,以跨线运营为代表的网络化运营模式成为城市轨道交通的发展趋势。为不断提升跨线运营的服务水平,针对在跨线运营模式下因列车服务水平不同导致的运能利用不均、跨线列车和非跨线列车满载率差异过大的问题,构建考虑多编组的城轨列车跨线运营开行方案双层规划模型。上层模型在考虑乘客对跨线列车选择偏好的基础上,以乘客出行时间节省量和企业运营收益最大为目标,以列车开行频率和跨线列车折返站为决策变量;下层模型以跨线列车与非跨线列车间满载率均衡为目标,以列车编组数为决策变量。设计“内罚函数+枚举法”并利用MATLAB编程求解最优列车开行方案。算例结果表明：在“多编组、跨线运营”下,上、下行方向跨线列车与非跨线列车平均满载率之差分别减少7.3%和28.1%,列车满载率均衡性优化率为52.1%,跨线列车的最大满载率从120%降为114%。上述结果说明“多编组、跨线运营”可提高列车间满载率均衡性,使得运能利用更加均衡,缓解跨线列车超载现象,提高乘客的乘车体验。