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。     

网络化条件下城际铁路列车开行方案分层优化

网络化背景下,城际铁路列车开行方案生成及优化涉及多方面因素,复杂程度呈指数型变化,是一项极为庞大的系统工程。为快速优化生成网络化条件下城际铁路列车开行方案,将节点重要度概念与网络化条件下城际铁路列车开行方案生成及优化结合,以铁路运输企业效益和直达客流比重的最大化及旅客总出行成本的最小化为目标,建立网络化条件下城际铁路列车开行方案多目标优化模型,并考虑多目标多约束规划问题难以直接求解,采用分层优化思路求解模型。结果表明,列车开行方案的生成和优化得以简化,优化方案与现状实际运行图吻合度较好,模型可在较短迭代周期内生成优化结果,提升城际列车开行方案编制效率,可为高效生成网络化条件下城际铁路列车开行方案、有效指导旅客运输组织方案设计提供一定借鉴参考。     

考虑能力利用效率的本线与跨线列车开行方案协同优化研究

列车开行方案是编制列车运行图的基础,合理设计列车停站方案对区段内的客流分配有着直接影响。通过研究现行的列车开行方案,结合客流量等数据,考虑提高线路通过能力和列车能力利用效率,进行本线列车与跨线列车的协同优化研究。结合数据,提出假设条件,建立本线与跨线高速列车开行方案协同优化模型。使用多目标优化的线性加权算法进行目标函数的转化和求解,并以京沪高铁为案例,对模型的参数进行标定,得到本线与跨线列车协同优化开行方案。通过对现行方案与优化方案的车站服务频率、停站次数等的对比分析,验证了模型的有效性和可行性。     

基于节点服务的高速铁路列车停站方案优化模型

合理的列车停站方案对高速铁路运输计划的制定具有重要的现实意义,既有停站方案的编制受到各种技术与政策因素的影响,一般采用人工方法反复调整确定。本文提出一种基于节点服务的高速铁路列车停站方案优化模型,该模型的特点是将不确定性和不易量化的因素统一用节点服务表示,以方案总停站次数最少为目标,将节点服务频率、站间服务可达性、单个列车停站次数等作为主要约束条件,构建带有叉乘约束的非线性规划模型。运用停站概率与计算机模拟结合的方法有效解决了模型求解的问题。通过模型灵敏度分析发现,单个列车停站次数约束是影响停站方案求解可行性的关键问题。最后,以国内某高速铁路为例,进行实践应用,表明模型具有较好的可用性。     

基于动车组接续的高速铁路列车停站方案设计研究

对于高速铁路列车停站方案的优化问题,在满足各个车站客流需求的条件下,在开行列车数量一定时,以完成当日运行任务所需动车组数量最少和旅客旅行时间最短为目标,构建列车停站方案设计的混合规划模型,并采用设计的人工蜂群算法求解.基于哈大高铁的相关数据设计列车停站方案,并对其进行优化.相比于初始解,优化后的列车停站次数减少10.9％,越行时间增加1 h,动车组数量减少30.4％,实例证明,所建模型和设计的求解算法对优化停站方案和减少动车组数量均是有效、正确的.提出的新的考虑动车组数量的高速列车停站方案设计优化方法,可为铁路运营决策者编制高速列车开行方案提供有价值的决策支持.     

客运专线节拍式列车开行方式的优势与适用条件

采取节拍式列车开行方式可实现车站服务频率的稳定化和列车运行时刻规律化,旅客可以较自由地安排行程,增加旅客出行的便捷,优化铁路的运输组织,同时有利于客运营销.节拍式列车方式适用于城际铁路、节点城市间的客运通道以及中转列车的接续.设计不同节拍程度的列车开行方案可以达到旅客出行便捷和运输企业效益的双赢.     

城际铁路开行计划自动编制初步研究

城际铁路列车开行计划是旅客运输组织的核心,直接决定城际铁路的经营策略与服务质量。为研究开行计划的自动编制方法,以制定列车开行计划为研究目标,通过分析客流需求、列车开行方案、列车开行计划及其间关系,使用预留法确定由客流自动编制列车开行计划的方法与流程,为进一步研究提供基础。     

沪宁城际铁路停站方案优化研究

根据沪宁城际铁路客流在时空上的分布特征、各车站的旅客需求辐射范围和服务水平来确定各站的列车停站间隔时间,定义各站的服务等级和服务间隔,对比既有列车停站方案,提出沪宁基于高峰和平峰不同服务间隔的沪宁城际铁路停站优化方案和改进建议。     

基于周期运行图的京津城际铁路列车开行方案研究

城际铁路的客流性质、承担的运输任务以及提供给旅客的服务水平都与铁路既有线有所不同。制定城际铁路旅客列车开行方案，应考虑采用具有规律性强、使用灵活、能力利用率高、方便旅客出行等诸多优点的以周期运行图为特征的运输组织模式。本文研究基于周期运行图的旅客列车开行方案，同时考虑铁路运输企业运营的收益、旅客的总等待时间等具体需求，特别考虑到客流的不确定性，建立了包含3个具体目标的机会约束模型。并以京津城际铁路为背景，利用该模型计算得到列车的开行方案。结果表明，该模型较之单目标模型和确定性模型更能合理反映实际情况。     

基于停站方式最少的高铁停站方案优化研究

合理确定列车停站方案对提高高铁运输组织水平具有重要的现实意义,既有研究中构建的模型容易导致列车停站方案中停站方式数量较多,不利于运行图编制及能力利用。针对该问题,以列车停站方式最少为目标,对高铁列车停站组合进行优化研究,构建了高铁停站方案优化模型。以京沪高铁为例进行案例研究,通过与既有停站方案进行对比分析,发现采用优化方案停站方式减少了5种、列车因停站总延误时间减少了119min、车站服务频次和直达列车分布满足旅客需求,验证了模型的有效性与实用性。     

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.     

兰渝高铁重庆至潼南段运输组织方案研究

兰渝高铁重庆至潼南段是一条以承担城际客流为主,兼顾中长途客流的高速铁路,其承担的客流具有多样性,开行方案较为复杂。为更好地满足各类旅客的出行需求,本文从停站方案、运行速度、编组方案、开行方案四个方面对运输组织方案进行研究,并对市域内城际列车的运输组织方案进行重点分析。     

摘挂列车编组计划优化研究

合理的摘挂列车开行方案能够有效提高区段内车流组织水平和设备使用效率。摘挂列车开行方案除受区间通过能力、车站设备能力、车流量分布等因素的影响外,还与是否开行区段列车有关。根据区段列车和摘挂列车的运行特点,通过分析区段与摘挂列车运行过程中的车小时消耗以及对区间通过能力的影响,建立以区段列车和摘挂列车的集结车小时和运行车小时、摘挂列车在站停留车小时和停站次数最小化为目标函数的优化模型。最后结合数值算例,利用优化软件对模型进行求解,得出总车小时消耗最少的车流组织方案,验证了模型的可行性。     

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。     

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。     

突发事件下考虑旅客时间价值的列车开行方案研究

突发事件对铁路旅客出行及运输组织造成了极大的影响,且突发事件下旅客出行选择行为与正常情况有明显的差异。为此,分析突发事件下旅客的出行方式选择行为,利用轨道交通综合网络间的相依特性,研究旅客列车的开行问题,以减轻突发事件对旅客运输组织的影响。首先,分不同支付能力从经济性、快速性、舒适性、方便性及安全性等方面研究旅客广义出行费用。其次,针对突发事件下列车开行方案的编制问题,提出以旅客广义出行费用最小及铁路部门运输成本最低为优化目标,以线路通过能力、满载率、车组数量及铁路旅客服务率等为约束条件的多目标规划模型。进而,根据模型特点设计带精英策略的非支配排序遗传算法,并结合考虑旅客时间价值优先级的Logit客流分配策略对模型进行求解。最后,利用算例对模型和算法的有效性进行分析,研究结果表明：突发事件下基于旅客时间价值的广义出行费用进行开行方案动态调整可有效提高铁路旅客服务率。突发事件下考虑旅客时间价值的列车开行方案模型可有效满足突发事件下旅客出行需求,降低突发事件下铁路部门运输成本;问题的研究有助于降低突发事件的影响程度,可为提高突发事件下的应急保障水平提供依据。     

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。     

基于随机客流OD的市郊铁路停站方案优化研究

市郊铁路是城市公共交通"十三五"发展的重点之一。通过分析市郊铁路客流出行需求,采取快、慢车搭配开行对列车停站方案进行优化,以总运行时间最小为目标,添加OD客流量随机机会约束,构建包含随机机会约束的非线性市郊列车停站优化模型。对随机机会和非线性约束进行等价转化为线性确定型约束,采用ILOG CPLEX软件进行精确求解。通过设计算例,比较运营速度120和160 km/h客运产品不同开行比例下的停站优化方案,发现总运行时间降低达29%,验证了模型和算法的有效性。采用快慢车搭配开行,有利于提高市郊列车直达率,降低出行时间成本。优化后的方案对基础设施建设以及市郊列车开行方案的制定具有一定的参考价值。     

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。