基于换乘协同的轨道交通网列车时刻表优化模型

为最大限度方便乘客换乘,从加强换乘站列车协同接续出发,采用混合整数规划方法构建城市轨道交通网列车时刻表优化模型。充分利用城市轨道交通均匀行车条件下换乘接续列车间会产生稳定的衔接周期这一特性,提出用平均换乘等待时间简化模型变量的规模,从而提高模型的求解效率;在此基础上,建立以各线路首列车发车时刻为决策变量,以路网内所有换乘乘客总的换乘等待时间最小为目标的换乘协同列车时刻表优化模型。以北京市轨道交通网为例,对给出的优化模型进行验证。结果表明:优化后乘客的平均换乘等待时间减少约12%,全网67%换乘方向上乘客的换乘等待时间均有减少;所构建模型能够有效优化列车的运行计划,改善列车在换乘站的协同接续效果,进而提高换乘效率及服务水平,而且较以往模型在运算效率方面有大幅提高,适用于解决为方便乘客换乘的大规模城市轨道交通网的列车时刻表优化问题。     

铁路旅客旅行换乘方案优选算法

为给铁路旅客选择合理的旅行方案提供参考,以旅行目标值与换乘目标值之和最小作为目标函数值,考虑旅客从起点站出发、最终到达终到站、在中转站进出平衡的约束条件,建立旅客旅行换乘方案选择问题的数学模型。分别给出旅行时间、换乘次数、票价、距离、到发时刻和综合指数6种目标权值的确定方法,提出最短路法和列车匹配法2种求解方法。最短路法是通过构造并简化旅客运输网络,求出网络上若干条次短路,再根据各条次短路上列车的接续,构造列车换乘方案网络图,根据该网络的目标权值确定最短路,得到最优换乘方案。列车匹配法是根据列车运行图信息直接搜索发、到站的接续列车集合,求其两列车对应的重合停车站,根据重合停车站集合的情况选择迭代步数,剔除显然不利方案,构成换乘方案,根据方案的权值进行比选,得到最优换乘方案。对2种算法均用C#编程实现,并用现有的全路客票数据进行检算。计算结果表明:2种算法均能得到最优换乘方案;列车匹配法所用计算时间比最短路法少160 ms。     

基于换乘接续优化的高铁周期性列车运行图编制研究

良好的列车接续关系是提高周期性列车运行图换乘服务质量的重要保障。建立基于换乘接续优化的高铁周期性列车运行图多目标混合整数规划模型,在CPF模型和研究成果~([13])的基础上做出优化改进,从换乘频率、动态接续、换乘时间3个方面提高换乘服务质量。模型引入客流OD换乘服务频率约束和最小化换乘服务频率欠缺值的优化目标,使模型不仅考虑了部分OD因无列车直达而产生的旅客换乘需求,同时兼顾为列车直达服务频率不足的客流OD增加快速换乘服务。接续列车、接续车站和接续时间均在列车运行图优化过程中动态确定,使接续关系的选择更加灵活。引入接续选取和接续时间耦合约束以及接续时间最短的目标函数,在规划列车接续关系的基础上,进一步优化了接续时间。以京沪高速铁路及部分衔接线路周期性列车运行图编制为例,验证模型的有效性。     

基于动态优化的城轨网络列车运行计划换乘衔接研究

随着城市轨道交通网络的快速发展，线路间的换乘点不断增多，换乘站时刻表的协调直接影响服务水平，有必要结合线网客流分布特点协调换乘站列车到发时刻，以尽量减少乘客在换乘站的换乘等待时间，提高乘客出行效率。以线路间列车衔接时刻点为优化对象，以重点换乘站的换乘衔接需求为主导，建立换乘衔接方案编排优化模型，在网络层面实现基于线网整体换乘等待时间动态最优的换乘站衔接时刻优化，并以广州地铁线网为例，利用模型开发软件，得到符合现场需求的换乘衔接优化时刻点，为网络化运营条件下的列车运行计划协同编制提供技术支持。     

考虑动车组周转和到发线运用的高速铁路列车运行图优化方法

以列车在车站的作业时间、动车组在终点站的接续时间和车站到发线数量为约束条件,以列车旅行时间和动车组接续时间最小化为目标函数,建立高速铁路列车运行图综合优化模型.模型求解算法主要采用了4种关键技术:以定序列车运行图优化方法化解列车作业时间冲突,以交换列车到发顺序化解到发线冲突,通过保持到发线运用紧张时段的列车到发顺序防止产生新的到发线冲突,运用匈牙利算法求解以动车组最小接续时间为目标的动车组周转方案.算例分析表明,运用给出的模型和算法能够达到整体优化高速铁路列车运行图的目的.     

基于客流均衡分析的城际铁路列车运行图优化

将城际客流均衡分配与列车运行图优化相结合,构建城际列车运行图优化的双层规划模型,其中,上层模型以满足行车组织要求、运营时间等为约束,以降低旅客乘车时间、换乘等待时间以及提高始发、终到时间满意度为目标优化列车运行图;而下层模型为基于列车运行图的客流均衡分配模型。模型采用模拟退火算法与GP算法组合求解,在生成初始列车运行图的基础上不断通过均衡分配乘车客流、构造邻域解迭代优化。算例分析表明模型与算法具有较好的收敛性与有效性。     

城市轨道交通换乘站的列车衔接时间优化

城市轨道交通网络化运营条件下,协调优化各线列车运行计划,使不同线路的列车在换乘站形成良好衔接,能够缩短乘客的换乘等待时间。合理的换乘站列车衔接时间是编制网络列车运行计划的基础。基于乘客的换乘等待心理和列车运行延误的随机性特点,确定了列车衔接时间的组成。分析了列车运行延误对列车间衔接关系的影响,建立了换乘等待时间的费用函数。在此基础上,提出了换乘站列车衔接时间的优化模型,并给出了具体算例。该模型可为列车衔接计划中安排的换乘衔接关系确定最佳的列车衔接时间,为网络列车运行计划的协调编制提供指导。     

日本开发列车运行和旅客行动仿真系统

为了从旅客观点出发评价列车运行图，再现运行状况（列车到发时刻、超员程度），推定旅客的行动（列车利用），日本铁道综研所开发了一种列车运行和旅客行动仿真系统。该系统可以同时推定旅客因上下车造成的车辆晚点和站台发车的延误和列车运行时刻的改变对旅客流动的影响，进而推定出更接近实际的运行状况。另外，还可推定出旅客换乘及因超员而调整行动的习惯与行为。     

基于客运专线运行调整的列车运休模型

列车运休需要解决运休地点选择、运休列车确定、运休后接续列车安排、运休后旅客换乘组织及运休后动车组调配等相互作用的5个问题。以列车正常运行及临时限速运行时间、列车从车站出发时间、相邻列车间的最小运行间隔时间、列车在终到站的晚点时间和列车在始发站的接续方式为约束条件,以列车终到站总晚点时间最小为目标函数,建立列车运休问题的数学模型。利用计算机模拟的方法,根据列车当前状态反复迭代对模型进行求解。以京沪高速仿真实验系统中沪宁段为背景,对该模型进行仿真实验。结果表明,在改变原动车组交路计划的基础上,通过运休模型合理安排列车接运及接续,可以显著地提升列车运行调整的效果。     

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.     

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。     

苏州轨道交通网络化换乘衔接优化研究

在苏州市轨道交通网络化运营条件下,研究协调优化各线列车衔接计划的方法,使不同线路的列车在换乘站形成良好衔接,能够缩短乘客的换乘等待时间并减少乘客滞留。基于高峰时段、平峰时段不同的优化目标,提出网络换乘站列车衔接方案优化模型,接着基于遗传算法设计相应的求解方法,并结合苏州市轨道交通的换乘客流特征与运营特征,用算例证明模型和算法的有效性,为网络列车衔接计划的协调编制提供指导建议。     

基于服务水平的城市轨道交通换乘站列车衔接优化方法

在网络化运营条件下,城市轨道交通各线路行车计划之间的良好衔接关系对缩短乘客换乘时间、改善服务水平具有重要意义。以城市轨道交通换乘站为研究对象,基于乘客换乘服务水平,建立换乘站列车到发时刻优化模型,研究路网换乘站衔接线路的列车运行图优化方法。同时,选取某城市轨道交通局部路网3条线路共4个换乘站为应用对象,验证了模型的实用性和有效性。     

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。     

基于线网运营协调的城市轨道交通首末班列车发车时间域研究

首末班列车的换乘衔接在城市轨道交通网络化运营条件下具有特殊意义.在分析网络首末班列车协调必要性的基础上,从多线换乘接续的可达性和合理性两方面构造多向列车换乘衔接模型,根据早晚间客流特点建立首末班列车发车时间域的计算方法.将换乘站内部的列车到发时序衔接与网络换乘节点间的协调相结合,设计分层协调的优化策略和算法,实现网络列车运行的综合协调.以某城轨线网为例,模拟验算首末班列车发车时间域,结果表明该方法可根据需求产生相应方案,为网络运营组织提供决策依据.     

铁路客运站调机运用与列车进路排列协同优化方法

针对既有线繁忙铁路客运站,结合其站型特点与列车运行时刻表,将调机走行进路、时间和列车接发进路排列作为决策对象,研究铁路客运站调机运用与列车接发进路的协同优化.以列车接发车进路的合理选择、车站咽喉道岔及到发线等设施的利用及相容性作为约束条件,建立咽喉道岔、到发线运用效率最大化和调机出入段作业接续时间最少、走行距离最短为目标的协同优化模型.以模拟退火算法为基本思想,设计了所建立模型的求解算法.算例计算结果表明:所建立的优化模型及求解算法,计算速度快,结果正确合理,可为铁路客运站的日常行车组织工作提供科学的决策依据.     

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...     

考虑能源消耗的城际列车运行速度优化

在考虑能源消耗以及城际列车与公路大巴和私家车客流竞争关系的基础上,以铁路运输部门收入最大化和城际旅客出行广义费用最小化为优化目标,以运输供给、列车到发时间以及列车数为约束条件,建立连接2个中心城市的城际列车运行速度的多目标非线性优化模型,并借助Matlab软件实现基于模糊折中规划的求解算法.分析旅客时间价值和最小上座率2个参数的变化对城际列车最优运行速度的影响.算例结果表明:在考虑列车的运行能耗后,城际列车的最优运行速度随旅客时间价值的提高呈上升趋势,随最小上座率的提高呈下降趋势;在一定的经济发展水平下,列车过高的运行速度并不能减少城际旅客出行的广义费用,反而造成列车运行能耗的大量增加.     

公交化城际列车开行间隔优化

公交化是城际铁路的主要特点之一,为了获得服务于两中心城市"公交化"城际列车的开行间隔,根据稀有事件原理,将旅客流到达车站的过程视为随机过程,旅客间的到达时间间隔服从指数分布。在考虑铁路部门和旅客各自利益的基础上,建立旅客候车时间总和的数学期望最小、列车等待时间数学期望最大的双目标非线性规划模型;同时为了保障铁路部门必要的盈利和节省动车组数量,建立关于列车上座率和动车组数量的约束条件。模型建立后,介绍采用模糊多目标优化方法对其进行求解的思路、步骤,并借助于matlab 7.0对其进行求解。最后采用算例论证模型的正确性与可行性。     

铁路旅客乘车方案优化决策模型研究

研究铁路旅客乘车方案优化问题。首先分析了旅客乘车方案选择问题，给出径路约束条件，并通过定义顺序拆分径路及顺序属于运算符，使得该约束条件与旅客列车开行方案相关联，从而确定铁路旅客乘车方案的约束条件。以顺序拆分子集合个数为优化目标，建立最少换乘次数优化模型，并设计相应求解算法。同样以顺序拆分子集合为基础，结合旅客列车开行方案，对狭义最短乘车时间、最短换乘时间、广义最短乘车时间、最小乘车费用、最短乘车径路、最佳列车等级、最佳席别、最小购票困难度等目标进行分析，并考虑非线性矫正因素，分别得到其数学模型。通过8个平衡系数综合以上模型，最终建立旅客乘车综合优化数学模型。根据旅客列车开行方案构造有向网络，设计了相应算法，最后通过算例验证上述算法。