高速铁路网络能力计算研究

充分考虑高速铁路网络作为多级递阶控制系统的复杂性和对旅客运输服务质量的要求，构建基于时段特定场景的高速铁路列车服务与需求意向集合（t@n-tsdis，train service-demand intention setat network），定义以完成这个集合所需基础设施占用时间为网络能力的衡量标准。提出了两阶段的优化计算方法，并提出多目标优化改进的Pareto（1+1）— PAES算法流程，采用交互式滚动优化策略处理整数约束条件、模糊逻辑罚函数法处理连续实数约束条件、Pareto存档进化策略求解多目标优化问题。以某高速铁路网络为例进行能力计算，验证了模型与算法的有效性。     

互通运营模式下轨道交通开行方案编制模型

城市轨道交通互通运营模式下行车组织呈多样化与灵活化特点，合理编制开行方案是保障运营组织效果的关键。针对互通运营模式下客流-车流耦合关系复杂化难题，建立基于开行方案的列车服务网络以刻画列车服务的差异性，构建基于乘客出行选择“策略”的客流分配模型以揭示客流-车流间复杂耦合关系；以此为基础，以运力运量匹配度最大化、运输成本最小化为目标，考虑客运服务、通过能力、运力资源及行车组织复杂性约束，将运力运量匹配关系由既有“区间”层面细化至“交路”层面，构建开行方案编制双层规划模型。最后，以北京地铁昌平线-8号线互通运营为背景开展实证分析，结果表明：所构建方法能够有效给出开行方案，满足互通行车组织需求；相比单线实际运营方案，互通方案使运输成本降低4.83%,运用车减少3组，运力运量匹配度提高27.12%。所构建方法具有良好的实用性，能够为互通运营模式下复杂开行方案编制提供方法支持。     

高速铁路旅客出行需求集聚下的列车经停比优化方法

高铁列车经停比是高铁旅客运输组织的重要内容。考虑到省级政府(直辖市)、地级政府和县级政府所在城市高铁旅客出行需求的集聚特征,按照高铁车站所在城市的类别将出行需求划分为若干需求类,研究列车在不同级别车站的最优经停比。在省、地两级行政区内不同列车停站密度较均匀的约束下,构建最小化人均出行时间(包括出行时间偏差、列车停站时间和列车起停附加时间)的列车经停比优化模型,利用得到的最优经停比可获得各需求类中每个O-D对的平均服务列车数。以京沪高铁为例,优化获得列车在省、地、县三级车站的最优经停比,并与实际经停比进行比较。结果表明:随着经停比增加,人均旅行时间先快速下降后慢速增长。高铁运营企业可据此在最优经停比基础上适度增加经停比,用少量的人均旅行时间增量换取更多的服务列车;在集聚特征作用下,省级车站的列车最优经停比接近于1,地级车站的列车最优经停比随着县级车站数量所占比例的增加而增加。     

高速铁路动卧开行日列车运行图与维修天窗协调优化

高速铁路夜间开行的动卧列车会与综合维修天窗在时间和空间上产生冲突。协调行车和天窗对线路通过能力的占用,能够优化铁路运力资源配置,提升列车服务质量和天窗作业效率。对动卧列车等线开行模式与分段矩形天窗的配合进行研究。考虑到车站夜间例行安排的维修施工,将天窗单元分类为“车站天窗”与“区间天窗”,二者组合构成维修调度命令中的天窗分段。采用整数规划方法构建动卧开行日列车运行图和维修天窗协调优化模型,最小化相邻天窗错位时间和列车总旅行时间,以减少天窗分段数量,更利于调度命令传达,作业灵活且安全地实施,同时保证动卧列车开行质量。运用图着色问题推论添加车站到发线能力约束以满足列车可用到发线数量的限制。代入京广高铁动卧列车案例,使用Gurobi实现求解。综合优化的运行图上,车站天窗和区间天窗构成11个天窗分段,比实际少13个,各维修工区管辖区段内的天窗计划更加简化;7对动卧列车的车站到发、区间运行均不与车站天窗、区间天窗冲突;列车的总旅行时间减少了173 min,列车停站次数由82次减少到66次。多组案例讨论了车站天窗、天窗错位、到发线数量等因素对列车等线位置和时间的影响。研究结果为进一步优化高铁动卧列...     

列车结构变动对车站通过能力影响的研究

在车站技术设备及作业组织方法不改变的条件下,列车结构变动是影响车站通过能力的主要因素,对车站到发线通过能力影响的程度主要取决于各种列车占用到发线的时间差。当时间差较大,客货列车占线时间比较小,则增开旅客列车对货物列车的影响较小。在固定作业时间不变的条件下,无调列车比提高对技术站通过能力产生正面影响。通过分析增加旅客列车和提高无调列车比对车站通过能力的影响因子,推导出车站通过能力变化情况的计算公式。以内江车站通过能力为例计算表明,如果车站固定作业时间保持不变,无调列车比由11%提高到30%,则到发线能力较原来提高8.2%,增效显著。     

中低速磁悬浮车站折返能力分析

中低速磁悬浮车站的折返能力是限制系统能力的主要因素,不同的车站布置一般具有不同的折返能力,但其计算原理和方法基本一致。本文以北京中低速磁悬浮S1线终点站石厂站为例,分析其列车折返作业过程和各项作业的时间,并绘制车站折返作业流程示意图,进而得到列车在车站办理折返作业的时间间隔,可为中低速磁悬浮车站折返能力的计算提供参考。     

高速、城际铁路车站分布及通过能力研究

近年来,我国高速铁路、城际铁路快速发展,已运营的高铁、城际铁路的通过能力与设计能力存在较大的差距,尤其高铁成网后,车站分布与天窗设置方式及时间安排、列车追踪间隔、线路通过能力、列车开行方案等将成为一个系统性问题。采用铺画运行图与理论计算相结合的方法,利用扣除系数法和直接计算法,分别计算不同速度旅客列车共线运营条件下满足能力需求的合理站间距离,并以宝兰高铁、西成高铁为例,验证车站分布与通过能力的研究成果。     

基于点线一体化的高速铁路通过能力计算研究

在分析现有高速铁路通过能力计算方法的基础上,提出一种新的通过能力计算方法。将车站虚拟为一个区间,从而将计算车站通过能力转化为计算虚拟区间通过能力,实现高速铁路通过能力研究的车站区间一体化。在车站虚拟化的基础上,计算不同列车组的最小列车间隔时间,采用平均最小列车间隔法计算虚拟区间通过能力。通过比较各大型客运站所对应虚拟区间的通过能力,选其中最小者为该区段的通过能力。新方法可以更方便地处理跨线列车和车站各项作业对平均最小列车间隔时间的影响,也可以使运行图结构更加简单,从而简化计算过程。以京沪高速铁路为例,验证该方法的可行性。     

高速铁路通过能力利用状态评估方法研究

通过能力利用率是评估高速铁路通过能力利用状态的重要指标。首先基于相同和不同速度等级列车运行组计算停站、越行导致的额外占用时间;其次,考虑列车运行过程的动态、不确定性特征,在分析低层次、高层次晚点传播的基础上计算平均缓冲时间;第三,在时间维度上,将追踪列车间隔时间、额外占用时间、缓冲时间之和作为列车占用总时间,以列车占用总时间与列车运行图有效开行时间带的比值计算通过能力利用率;最后,以京广高速铁路为例进行验证。所提出的通过能力利用状态评估方法能够体现列车停站方案、运输服务质量等对通过能力利用率的影响,更好地反映运力资源运用效率。     

大型高铁车站最高聚集人数计算模型研究

通过实名制验证和检票环节对旅客进站时间和车次以及检票通道服务时间进行统计分析,研究高铁车站旅客集散规律;对同一车站不同类别、各出发方向列车的旅客数量进行分析,认为经停同一车站的列车因出发方向的不同,其上车人数存在的差异具有统计学意义;构建适用于高铁车站的最高聚集人数计算模型,并以长沙南站为算例进行计算和分析。