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。     

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。     

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。     

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。     

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...     

考虑列车随机延误的铁路网络客流均衡分配方法

铁路客流均衡分配是旅客出行选择的集中体现,对旅客列车开行方案和列车运行图等的评价和优化十分重要。实际运营中列车的随机延误会导致铁路旅客的出行时间发生变化,影响旅客的出行,尤其是换乘选择。考虑旅客在路径选择决策过程中的出行时间可靠性和不可靠性2个方面因素,提出一种考虑列车随机延误的铁路网络客流均衡分配方法。首先,构建旅客换乘网络,基于提出的期望-超额出行成本(METC)概念,考虑换乘过程中列车的延误概率,计算旅客的换乘成功概率和换乘周期选择;然后,进一步计算旅客出行路径的期望-超额成本,基于用户均衡条件,构建考虑列车随机延误的期望-超额客流均衡分配模型;最后,考虑到期望-超额出行成本的不可加性,结合相继平均法和k-最短路算法设计基于路径的客流分配算法,并对均衡模型进行求解。通过对一个简单算例和广珠铁路实例进行分析,结果表明：同时考虑出行时间的可靠性和不可靠性时,旅客的出行路径选择和换乘选择与仅考虑出行时间可靠性有较大差异,基于期望-超额的铁路网络客流分配模型可以更加准确地描述考虑列车随机延误的旅客的出行选择行为,证实了均衡分配方法的有效性。因此提出的客流分配方法可以为铁路网络旅客列车开行...     

高铁客流特征分析及运营对策

基于沪杭高铁的客流变化情况以及实际存在的问题,研究旅客出行行为特征,针对其候车时间的敏感性、节假日的出行选择、不同收入人群对票价敏感性差异,分析客流产生的机理。通过对高铁客流的预测分析,经济合理地组织列车的开行方案和运营管理,减少不必要的资源浪费。并从市场营销策划、运输组织、客票服务、换乘衔接、站点设施以及信息服务等方面提出针对性的运营对策和优化方案,满足旅客的出行需求,提高铁路的经济效益。     

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。     

轨道交通快慢线平行运营条件下乘客路径选择行为研究

基于快慢线票价一致的研究背景,分析城市轨道交通快慢车分线运营条件下乘客路径选择行为,按照乘客出行起讫点车站类型进行客流分类,考虑换乘时间和换乘次数对广义出行费用函数进行刻画,采用正态概率分布模型对案例中各类客流的路径选择概率进行求解。得出结论:快慢线列车开行比例较高情况下,当AB-AB类、AB-B类乘客乘坐慢车出行时间在21min和41min以上时,乘客将全部选择快车出行;而B-B类乘客在出行时间不低于52 min时才会考虑两次换乘方案。说明短距离出行时乘客倾向于选择直达方案;长距离出行时则更加倾向于选择能够实现快速出行的路径方案,尽管此种路径会牺牲一定的换乘次数,乘客会权衡换乘对总体出行时间的影响并选择最优路径出行。     

基于复杂列车服务网络的客流分配方法研究

研究旅客列车开行方案形成的复杂列车服务网络属性及其构造方法,在分析多层次客流选择行为基础上,确定列车服务网络弧段阻抗。建立体现差异性服务水平需求的复杂列车服务网络客流分配模型,该模型以旅客出行效益最大化为目标,通过分别限制不同出行距离、不同层次旅客的换乘次数及换乘时间,设置旅客出行径路的多约束条件。设计改进的蚁群算法和Frank-Wolfe算法构成的混合算法进行求解,为更加符合旅客的选择行为,按OD客流量、出行距离、优先级等规则进行流量加载。以京沪高速铁路旅客列车开行方案为例进行客流分配,验证模型和算法的有效性。     

考虑动态客流需求和大小交路模式的城市轨道交通列车开行方案优化

分析乘客出行需求的时间、空间分布特征,采用4参数Logistic函数对累计客流曲线分段拟合,推导各车站在任意时间段内客流需求量的计算公式。考虑客流需求的动态特征和大小交路模式下列车发车间隔时间的特点,以减少乘客平均等待时间、提高列车平均满载率以及减少列车总走行公里数为优化目标,建立列车开行方案的多目标混合整数非线性优化模型;利用改进的NSGA-Ⅱ对模型求解,并根据模型特征设计特殊结构的编码方式。以西安地铁2号线的实际运营数据为例,对轨道交通列车开行方案进行优化。结果表明:根据动态客流需求设计非固定间隔时间的列车发车时刻表,适时采用大小列车交路运行模式得到的列车开行优化方案,可有效满足乘客和运营企业双方的利益需求。     

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。     

考虑互联互通的城市轨道交通网络列车开行方案优化

为顺应城市轨道交通网络列车跨线运营的运输组织发展趋势,从乘客和企业两方面,提出一种互联互通条件下城市轨道交通网络列车开行方案优化模型。模型以网络列车跨线交路组合方案和发车频率为决策变量,考虑线路通过能力、运用车数量、断面运能等约束,以乘客出行成本和企业运营成本的系统成本最小化为目标。针对模型变量多的特点,设计考虑理性乘客客流分配方法的改进邻域搜索算法进行求解。以包含4条线路的某城市地铁网络进行案例分析,研究跨线运营下的最优开行方案,并与分线运营予以比较,验证优化模型的可行性和算法的有效性。研究结果表明：1)改进的邻域搜索算法求解时间较短,且收敛解质量较稳定;2)与分线运营相比,互联互通下,全网系统成本降低了接近4.0%,全网换乘客流量降低了4.8%,同时开行跨线列车能有效降低企业运营成本,最多可降低40%;3)开行跨线列车提高了乘客的直通性,乘客直达路径数量提高了6.4%,多次换乘的行为大幅减少;4)为保证跨线运营的服务水平,应合理设置跨线交路数量。采用本模型时应充分考虑全网实际客流特点和乘客时间价值,当全网小时进站量大于97 314人次且换乘系数大于1.45时,跨线运营比分线运营更具...     

多运营商轨道交通跨线运营计划编制研究

轨道交通的跨线运营,将传统的“人换乘”转变为“车跨线”,可为乘客提供直达快速的出行服务,提高乘客服务水平并减小换乘站的客流压力。跨线运营可能涉及多个运营商,不同运营商有着不同的目标组成,因此在多运营商模式下,列车跨线运营的行车计划编制需考虑所有运营商的利益,当各方均可获利时,此方案才具备可行性。针对地铁与市郊铁路间进行跨线运营的场景,以地铁公司在跨线运营下增加的经济收益最大化以及乘客节省时间成本最大化为目标函数,通过设置收益率的方式保证跨线运营后市郊铁路公司的经济收益,并考虑线路通过能力、满载率水平以及可用车底数等约束条件,构建地铁向市郊铁路跨线运营的混合整数非线性规划模型,决策最优的各类列车发车频率、跨线运行交路以及轨道使用费费率。采用线性化方法对模型进行处理,将其转化为混合整数线性规划模型,并使用CPLEX软件进行求解。案例结果表明,在政府提供一定的财政补贴下,最优的跨线运营方案可以使地铁公司与市郊铁路公司的经济收益与独立运营时相比分别增加38%与10%;地铁至市郊与市郊至地铁的跨线乘客分别节省92.8%与57.4%的换乘时间。同时,灵活可变的轨道使用费率可以避免地铁公司过多的费用...     

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%。     

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。     

Y形共线模式下轨道交通列车开行方案研究

研究目的:随着城市轨道交通网络规模的扩大和换乘客流的持续增加,对轨道交通运营的要求不断提高。在有限的轨道交通供给条件下,采用城市轨道交通共线运营模式,是实现线路间资源共享、满足客流出行需求的重要方式。针对共线运营模式下城市轨道交通开行方案,本文从网络共线运营的特征出发,结合影响因素,考虑列车能力限制、区间通过能力、车辆配置数、列车满载率等约束条件,研究何种开行方案既能更好地满足客流出行需求,又能使轨道交通运营企业成本最低,从而实现社会效益和经济效益的最大化。研究结论:(1)Y形线路是共线运营组织形式中最常见的一种形式,依据网络拓扑结构,可分为3种运营组织形式,每种模式均有各自的优缺点和适应性,客流量、折返线、列车编组是其重要的影响因素;(2)Y形线路共线运营组织方案的优化中,应整合各个车站的能力、各条线路的通过能力以及折返站的折返能力,根据客流变化特征,选择合理的开行间隔时间方案,制定其合理的运营组织交路,并对其中的各自单线进行优化;(3)列车开行方案应兼顾企业运营成本和乘客等待时间成本,并尽量使总成本最低;(4)采用主线和支线嵌套的运营交路形式,耗费总成本更低;(5)本研究可应用于城市轨道交通列车运营方案的优化。     

基于个性化需求的铁路最优换乘模型与应用研究

铁路旅客在出行方案选择中,往往由于始发终到站间没有直达列车而难以选择经济合理的换乘方案.基于旅客列车运行时刻表,考虑换乘中转的各种影响因素,根据旅客个性化需求设置相应的优先级,定义各类因素的加权和为"旅行广义时间函数",通过改造铁路客运实际换乘网络将旅客出行换乘方案抽象成最短路径问题,构造出一个简单明了的动态规划数学模型,设计相应的A*求解算法,通过计算机编程实现满足个性化需求的最优换乘方案.