高速列车周期性开行方案优化模型与交叉熵算法

中国高速铁路不同车站之间,旅客对乘车时间、频次、直达与中转等列车服务要求的异质特征明显. 如何在一个周期内(如1 h 或2 h)用有限的列车起讫点和停站方式组合,满足多样化客流需求是制定周期性列车开行方案所面临的问题. 建立整数规划模型,确定一个周期内大站停、隔站停多个层级列车的起讫点、停站、开行频率和编组,保证站间直达率,满足旅客异质需求. 模型从按特定规则生成的备选列车集合中优选列车,同时决策其开行频率,实现列车开行成本最低. 针对问题特点设计交叉熵算法,与CPLEX软件的实例求解结果和计算效率进行对比.结果表明,所提算法能有效求解大规模实际问题,列车开行方案服务指标较优.     

地铁与市郊铁路过轨运营下列车开行方案研究

在分析地铁与市郊铁路过轨运营特点的基础上,以乘客节省的总旅行时间最大化和地铁运营企业增加的总费用最小化为目标函数,建立了过轨运营下列车开行方案双目标规划模型,并设计了基于模糊数学规划的求解算法.以某两条轨道交通线路为算例,研究过轨运营开行方案并对相关参数进行灵敏度分析.研究结果表明,地铁与市郊铁路过轨运营既可节省乘客总旅行时间又可增加运营企业收益,且过轨客流需求越大、过轨站换乘时间越长、过轨方缴纳的过轨费用越少、过轨列车运营组织方案越合理,过轨运营效果越显著.     

快捷货物列车开行方案多目标优化模型及算法

快捷货物列车开行方案是铁路快捷货物运输组织的基础,也是服务货主的重要 体现.本文综合考虑货主的需求及铁路的生产,以运送最多的货物需求量及最小化货主支 出运输成本为目标,构建快捷货物列车开行方案的多目标优化模型,实现货流 OD 在可 选走行路径上列车内的分配;在建模时,将列车的编成辆数设定为可以在一个范围内灵 活取值的决策变量,从而更符合快捷货物列车的特性;根据模型特点,设计了有偏好信息 的遗传算法进行求解;最后,通过一个算例验证了模型和算法的可行性. 研究结果表明, 所提出的方法对铁路快捷货物运输组织具有一定的借鉴意义.     

城市轨道交通列车开行方案优化模型研究

近年来,随着城市化进程的加快,面对巨大的城市人口出行和环境污染的压力,优先发展公共交通己成为解决城市交通问题的主要途径。列车开行方案的研究是城市轨道交通发展的重要组成部分,它规定列车在沿途车站的到发时刻,是协调各部门工作、保证列车运行安全和旅客服务质量的前提和基础。从地铁部门成本最小化、乘客满意度最大化两个方面建立城市轨道交通列车开行方案优化的双层规划模型,主要从列车追踪间隔、列车定员、乘客候车时间和乘客车次选择4个方面进行约束,对列车编组数量、列车开行对数、列车发车时刻、列车交路方式、乘客数量、乘客车次选择和乘客等待时间7个方面进行决策,以验证模型的可行性和有效性。     

日常动态货物列车开行方案优化研究

为使铁路行车组织符合日常货流动态变化,本文提出编制日常动态货物列车开行方案,以确定货物列车开行的始发终到站、开行数量、编组内容和开行时段.基于编组计划、运行图等基本运输计划构建列车时空网络,以车流走行费用,列车运营费用,车流延误费用之和最小为目标;考虑车流径路唯一,节点流量平衡,列车开行数量,车流中转时间等约束,构建整数规划模型.为提升算法的求解效率,增加解的个体数目实现算法的并行性,引入多邻域移动准则,设计改进的模拟退火算法进行求解.以蒙华铁路实际数据进行案例分析,结果证明了本文模型和算法的有效性.     

日常动态货物列车开行方案优化研究

为使铁路行车组织符合日常货流动态变化,本文提出编制日常动态货物列车开行方案,以确定货物列车开行的始发终到站、开行数量、编组内容和开行时段.基于编组计划、运行图等基本运输计划构建列车时空网络,以车流走行费用,列车运营费用,车流延误费用之和最小为目标;考虑车流径路唯一,节点流量平衡,列车开行数量,车流中转时间等约束,构建整数规划模型.为提升算法的求解效率,增加解的个体数目实现算法的并行性,引入多邻域移动准则,设计改进的模拟退火算法进行求解.以蒙华铁路实际数据进行案例分析,结果证明了本文模型和算法的有效性.     

高速列车开行方案研究

对高速列车停站影响进行了分析，建立了高速列车开行主案的多目标０－１规划数学模型，研究了一套有效可行的多层次０－１规划模型，这用有序组全树方法对问题求解。     

铁路集装箱旅客化运输系统开行方案研究

针对铁路集装箱旅客化运输系统开行方案编制问题,采用基于备选集的优化方法,同时结合货物运输组织特点,规定了箱流物理径路和运输方案的唯一性.在考虑箱流守恒、箱流换乘、箱流运到期限,以及列车开行频率等约束的基础上,以运输企业成本最小化为目标,建立了整数线性规划模型,并设计模拟退火求解算法.最后,构建运输网络进行案例分析,验证了模型和算法的有效性.研究结果表明,与现有货物运输系统相比,新型集装箱系统充分发挥了网络运输的优势,在列车开行频率、货物送达速度和运到期限方面表现更加优异,但同时牺牲了部分列车“上座率”.     

利用沪杭铁路开行市郊列车服务松江新城

一、轨道交通9号线适应不了松江新城发展的要求松江新城是上海第一个建成轨道交通的郊区新城。然而,尽管原规划轨道交通R3线是一条市域快速轨道交通线路,但在建设时采用了市区普通地铁制式,列车平均运营时速市区段30～35公里、郊区段45公里左右。因此,松江新城至市中心依赖轨道交通9号线出行时耗大多超过1小时,与高速路/快速路的小汽车交通相比,缺乏速度优势。由于外环周边地区大量居住小区     

旅游列车开行方案经济效益评价方法研究

从铁路运输企业的角度，对影响旅游列车开行方案的因素进行了分析，构建了评价旅游列车开行方案的指标,至旅游列车开行方案的成本与收入指标的计算进行了探讨分析，提出了用AHP方法评价旅游列车开行方案的构想。     

面向提升旅客出行效率的高速铁路列车停站方案优化

优化长距离高速铁路列车的停站方案,应平衡好提高大站间快车比例与增加中小站列车服务频率之间的关系. 基于减少列车中小站停站次数,增加相邻大站间站站停列车等策略,以旅客的列车停站时间损失和换乘等待时间损失总和最少为目标,建立列车停站方案优化的混合整数规划模型,并设计遗传算法求解. 对京广高铁现状列车停站方案进行优化,优化后的方案与实际方案相比：大站间快车数增加94.4%,增强了高铁竞争力;相邻大站间站站停列车和中小站列车频率至少为1 列/(3 h),提升了旅客换乘出行的便捷性;旅客时间损失减少40.08%,总体出行效率得到较大地提升.     

基于旅客列车开行方案的客流分配方法研究

基于旅客列车开行方案的客流分配是评价列车开行方案编制质量的重要依据. 本文总结基于列车开行方案的客流分配特点,构建了基于列车开行方案的列车服务网. 通过分析旅客乘车选择行为,确定了网络阻抗的计算方法,配流过程中尽量减少短途客流对长途客流乘车选择的影响. 结合铁路旅客运输组织特点,建立了以旅客换乘次数限制、OD客流量限制、列车能力限制为约束条件的客流分配模型. 模型求解时,利用罚函数将多约束模型转化为标准的用户平衡模型,提出了能记录径路信息的基于F-W的改进算法. 案例验证了该方法的可行性和有效性.     

基于不确定旅客需求的高速铁路鲁棒列车开行方案研究

针对现实中旅客需求的不确定性,将旅客需求划分为必须满足的确定性旅客需求和可适当满足的波动性旅客需求,以极小化铁路运营公司总运营成本为目标,利用轻鲁棒技术,构建不确定旅客需求下高速铁路鲁棒列车开行方案优化模型。本文所提出的优化模型无需事先给出线路备选集,只需提前输入铁路走廊相关参数和旅客需求分布,即可得到旅客需求驱动的列车开行方案,避免了备选集合设置不合理对列车开行方案质量的影响。另外,通过引入线性化技术将模型转化为整数线性规划模型,利用MATLAB平台调用GUROBI进行求解。最后,将模型应用到武汉-广州高速铁路走廊上,验证了其有效性。结果表明,优化后的方案能更好地处理旅客出行需求的不确定性,为编制高速铁路鲁棒列车开行方案提供一定的理论依据。     

铁路网络列车运行调整的优化模型 及其分支定价算法

研究了铁路网络中列车可变更运行线路下的列车运行调整问题,目标是使得所有 列车偏离终到时间之和最小化.首先引入流平衡约束建立基于列车到发时刻的网络流模型,采 用商业软件GUROBI求解.同时构建了基于列车时空路径的整数规划模型,并给出了分支定 价算法,采用伪费用分支和最佳优先搜索策略加快算法的收敛.最后设计算例进行验证,通过 与GUROBI对比说明本文算法是有效的.当列车数为20 列时,求解时间减少91.6%,得到的最 终可行解距离最优解的间隔为9.72%.验证了本文分支策略较最为分数分支策略更优,列车运 行调整可变更线路相比于只能按原始线路行驶平均可降低目标函数值37.4%.     

高速列车多区间节能操纵优化研究

区间运行时间和操纵方法是实现高速列车节能运行的两个重要方面.本文构建了可调整区间运行冗余时间的高速列车多区间节能操纵模型.考虑到高铁枢纽车站和非枢纽站对列车到达时刻准点性的要求程度不同,模型中增加了枢纽车站的列车到达时刻与列车运行图定到达时刻一致性约束,以及非枢纽车站的列车到达时刻在一定时间范围内的约束.为了避免解空间中不满足定时约束的不可行解的数量影响算法效率,设计了一种三层编码的遗传算法来求解模型.通过1条包含3个枢纽车站、3个非枢纽车站的高速铁路线路验证,结果表明,本文所提出的高速列车多区间节能操纵方法能够保证枢纽车站列车到达时刻不变,非枢纽车站列车到达时刻在一定时间范围内变换时,求得多个区间的列车最优节能操纵速度轨迹.与基于牵引-惰行控制方法和单区间节能操纵方法在图定运行时分下的计算结果相比,本文所提出的方法节能率分别超过16%和4%.     

灵活编组条件下轨道交通客货协同运输方案优化

基于灵活编组运营组织模式特点,综合考虑客流与货流之间的竞争关系,以列车编组类型及列车发车间隔为主要决策变量,以乘客等待时间和运营公司运营成本极小化为目标,构建灵活编组条件下轨道交通客货协同运输方案混合整数线性规划模型,得到系统优化的列车编组方案、运行图和客货协同运输方案。当给定编组类型集合且没有货流输入时,本文所构建模型即可退化为传统的固定编组模式下客流运输优化模型。以北京地铁八通线为例设计数值实验,验证了所提模型的有效性,所有实验均由VB语言调用CPLEX优化软件进行求解。算例结果表明,相较于固定编组模式的单一客流运输,本文方法可在乘客平均等待时间仅增加1.1 min的情况下,降低约41.86%的运营成本,大幅度增加运营收益,更好地实现运输服务质量和运营成本的均衡。     

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本文在与货物列车编组计划和旅客列车开行方案进行比较的基础上，分析了铁路行包快运专列开行方案编制的特点。考虑到行包快运专列快捷运输的定位、车底的循环使用和运输需求的波动，对需求不固定、无能力约束、不固定编组的行包快运专列开行方案的优化编制方法进行了研究。通过分析货流、车流、列流间的关系，在快运专列的车流径路的候选集的基础上，以运输效益最大化为目标，考虑专列成对开行的约束，建立线性整数规划模型，确定合理的专列开行区段、开行数目和编组内容。     

客运专线列车开行模式确定方法

针对快速客运网背景,将列车开行模式问题定位为列车运行区段与列车类别的协同优化确定问题.通过对列车开行模式类型的分析,提出以运输效用为核心的客运专线列车开行模式确定方法.分析列车开行模式的适用条件,研究列车发车间隔、技术成本系数与旅客时间价值三类因素作用下列车开行模式选择的临界水平.应用数值模拟方法,对路网范围内两类列车开行模式方案进行对比分析.模拟试验的结果显示：列车通达运行范围以技术条件为界的开行模式方案换乘次数较少,平均直达里程较长,且列车无欠速运行.