铁路集装箱旅客化运输系统开行方案分阶段编制方法研究

针对铁路集装箱旅客化运输系统开行方案编制问题,基于提出的运输组织模式,考虑车站及线路能力的约束,借鉴货物列车开行方案的编制思路,提出新型集装箱系统列车开行方案的分阶段编制方法。优先确定箱流运输物理径路,规定其具有唯一性;通过归并处理,将箱流全部转化为可通过快速集装箱列车运输的箱流;最终采用基于备选集的方法,以运输成本和箱流总换乘次数最小为目标,构建了快速集装箱列车开行方案优化模型,并利用商业软件ILOG CPLEX进行求解。通过案例分析,验证了提出方法的可行性,且实验结果表明了企业利益与货主利益之间的博弈关系。     

基于运输成本的铁路集装箱旅客化运输系统开行方案研究

研究铁路集装箱旅客化运输系统开行方案问题,目标是设计出符合新型集装箱系统特点的开行方案,同时减少运输企业成本。提出新型集装箱系统运输组织模式,开行快速集装箱列车和区段集装箱列车实现箱流集疏运。以快速集装箱列车为研究对象,借鉴旅客列车开行方案的编制方法,结合货物运输的特点,考虑箱流守恒、箱流中转及箱流运到期限等约束,建立新型集装箱系统开行方案的整数线性规划模型,并设计自适应大邻域搜索求解算法。通过构建集装箱运输网络进行案例分析,验证模型和算法的可行性。     

城市轨道交通大小交路模式列车开行方案的优化

列车开行方案是城市轨道交通运输组织的基础.大小交路模式列车开行方案规定各时间段内各交路上开行列车对数.分析大小交路模式乘客出行成本和企业运营成本的计算方法,以乘客出行成本及运输企业运营成本最小化为目标,以列车追踪间隔时间、乘客需求和最大可用车底数量为约束,构建城市轨道交通大小交路模式列车开行方案双目标混合整数非线性规划模型.采用理想点法将原模型转化为单目标模型,借助Lingo11.0求解.通过算例验证模型的合理性,并对折返站和小交路区段客流比重进行成本的灵敏度分析,结果表明:小交路折返站的选取对成本影响显著,且小交路区段客流比重越高,开行大小交路模式越有利于降低运输成本.     

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。     

铁路集装箱班列开行方案与定价综合优化研究

当前铁路集装箱班列的开行决策主要依赖决策者的主观判断,缺乏理论支撑。客户需求决定了开行方案,集装箱班列的开行方案又关系到运输时效性,而运输服务的价格和时效性又对客户需求产生影响。开行方案与定价之间互相影响,有必要对两者进行综合研究。在考虑运输网络稳定性的基础上,建立了以铁路运输企业运营收益最大为目标的混合整数规划模型。设计基于李雅普诺夫优化技术的算法,将时变网络的全局优化问题转化为一系列单一时隙优化问题,并在网络稳定性和原优化目标之间得到平衡,从理论上证明了该转化具有等价性。对于转化后的模型,运用和声搜索算法进行求解。通过算例分析验证了上述模型和算法的正确性和有效性。     

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。     

铁路集装箱客运化班列停站方案与运行图协同优化研究

铁路集装箱客运化系统对于改善我国铁路集装箱运输效率和提升铁路在高附加值货物运输市场的竞争力具有重要意义。在客运化系统中,集装箱班列的停站方案与运行图是班列运输组织计划的核心内容,前者确定各班列的停站模式,后者确定班列在各车站的出发与到达时间,二者之间相互影响,共同决定服务质量。因此,为提升运输组织计划编制效率,有必要在基于铁路通道的运营环境下,研究考虑不同运行区段的集装箱客运化班列停站方案与运行图协同优化问题。在满足箱流需求与符合列车运力的前提下,考虑具体的集装箱至列车的分配,将列车停站方案约束嵌入到列车运行图编制过程中,一方面使得停站方案与箱流分配方案相协调,另一方面保证列车在站停留时间能满足集装箱装卸作业的要求。以总列车停站时间最小为目标,综合考虑货物运到期限、车站到发线资源的分配、列车追踪间隔时间以及列车停站时间等约束,构建混合整数线性规划模型,并借助优化求解器CPLEX对模型进行求解。以实际中欧班列通道为案例进行实证分析,验证提出方法的有效性。实验结果表明,客运化系统能够充分发挥网络运输的优势,在仅牺牲部分列车能力利用率的前提下,具有列车开行频率高、运输集装箱数量多以及运到期限...     

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。     

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。     

基于备选集的高速铁路列车开行方案优化方法研究

高速铁路成网后列车开行方案的编制面临新需求,不仅要紧密联系既有线运输,而且必须适应大规模全网优化的需要。本文提出基于"备选集"的高速铁路列车开行方案优化方法,列车开行方案的编制分两阶段实现,使其具有很强的可操作性并符合实际应用特点:首先根据一定原则生成备选集,得到最有可能开行列车的集合作为列车开行方案优化的解空间;其次结合多商品流问题,建立基于备选集生成列车开行方案的混合整数规划模型,求解列车开行方案的同时获得所有客流的列车分配结果,并根据模型结构特点设计拉格朗日松弛启发算法。对京沪高速铁路及相关路网进行模拟应用,取得较好效果。     

考虑多交路多编组的城市轨道线路列车交路计划优化

城市轨道交通线路列车交路设计问题在于确定线路在给定时段运营的交路条数,以及各交路的折返站、列车编组和开行频率。根据线路折返站布置,生成备选交路集并构建服务网络,使用最优策略对服务网络进行客流分配,描述乘客对不同交路列车的选择行为。考虑线路运营组织及能力限制约束,以运营企业成本与乘客等待时间成本最小为目标,建立混合整数非线性规划模型,在备选集中挑选交路,并确定各交路的列车编组及开行频率。将模型线性化,并提出服务网络简化方法,缩减模型规模,提高求解速度。以某规划线路为例验证所提出方法的有效性,并对列车交路数量与列车编组类型进行灵敏度分析。     

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。     

城市轨道交通列车运行图鲁棒性优化模型

针对高密度行车因受运输干扰而导致城市轨道交通列车晚点的问题,按照在计划层的列车运行时段内调整列车缓冲时间以优化列车运行图鲁棒性的思路,考虑列车载客能力约束,基于历史客流数据和通过候车乘客与列车的交互关系确定列车的实际停站时间,然后基于列车运行图扰动时间的递推关系,建立以列车运行图扰动时间之和最小为目标的列车运行图鲁棒性优化模型;运用改进的遗传算法对属于非线性混合整数规划模型的该优化模型进行求解;另外还对只要求大型枢纽站等重要车站准点发车的实际运输需求,用时间控制点法对该优化模型进行扩展。以北京市城市轨道交通房山线为例验证了该优化模型和改进遗传算法的有效性。     

客运专线相关旅客列车开行方案研究

通过分析铁路客运专线的相关收益及费用,从铁路运输企业和旅客两方面的利益出发建立了客运专线相关旅客列车开行方案的多目标优化模型,提出了优化旅客列车开行方案的求解方法。所提出的换乘多种类别列车的疲劳恢复时间计算公式、不同消费层次选择不同类别列车的思想、列车开行数量的计算式、列车的吸流原则、确定列车类别的动态规划方法等都贴切反映了铁路客运组织和客运市场的相关规律。该方法在客运专线预可行性研究中得到了成功的应用,求解路网规模为60个车站的旅客列车开行方案仅需100s左右时间,并获得了满意的结果。     

列车开行方案与客流需求的匹配性评估与优化研究

列车开行方案与客流需求匹配与否在很大程度上决定铁路运输服务的质量。高匹配度的开行方案能有效协调运营方与乘客方之间的利益,实现两者的双赢。为提升列车开行方案与客流需求的匹配度,从能力效用、运输质量和服务水平3个方面以及不同维度的6个指标构建开行方案与客流需求的匹配性评估指标体系。为使评价结果更加客观、科学、严谨,通过解析各个评价指标的特点以及评价指标之间、指标与开行方案之间的关联,比选提出结合因子分析的E-TOPSIS法进行综合评估。基于上述评估结果,针对匹配度较低时段的列车开行方案,创造性地统一了评估模型与优化模型,建立以匹配性评估模型为上层、客流平衡分配模型为下层的双层规划模型,并以保障客流基本出行需求、列车停站需求、线路及列车最大能力等为约束进行优化。最后,由案例分析可知,优化之后的开行列车数较原方案减少了2列,平均客座率提高5.7%,列车停站方案由4类变为5类,停站率增加2.5%,匹配度总体提升0.201,优化后的开行方案更加适应客流需求。研究充分表明,该方法不仅能提前预测与评估列车开行方案的执行情况,还能有效提高两者的匹配度,为往后进一步优化列车开行方案提供决策依据和指导建议。     

基于经济效益的高速铁路列车开行方案评价及调整

高速铁路列车开行方案优劣直接影响高速铁路的市场经济效益,而列车开行方案评价是优化开行方案的基础.为优化运输组织、提高经济效益,从营运能力、盈利能力和服务能力3个方面构建高速铁路列车开行方案评价指标体系,引入后退法思想筛选指标,构建基于决策偏好的超效率DEA评价模型确定列车开行方案经济效益评分,利用投影原理构建基于投入要素限制的调整优化模型,优化调整DEA无效的列车开行方案.以京沪高速铁路为例,结果表明,该方法能较好地反映高速铁路列车开行方案资源利用和产出效率,能为高速铁路列车开行方案优化提供理论指导和决策依据.     

基于枢纽集结的中欧班列运输组织优化研究

目前中欧班列各个班列平台公司主要开行点对点直达班列,运输模式单一,集结时间过长。提出基于枢纽集结的中欧班列运输组织模式,该模式将装车地直达运输和以集装箱中心站为枢纽进行中转集结相结合。以综合运输费用和站场改建费用最小为目标,以运输需求、枢纽站作业能力、口岸站换装能力等为约束条件,构建中欧班列运输组织优化模型,对径路选择、枢纽站选址、列车开行方案编制等运输组织的关键问题进行综合优化。选取中欧班列国内端14个车站以及国外端11个车站设计算例,通过Matlab平台调用Gurobi软件进行求解,并对枢纽站作业能力、口岸站换装能力等进行灵敏度分析。结果表明,基于枢纽集结的运输组织模式相比全直达模式总费用更低,具有更优的经济性和时效性。     

青岛地铁13号线开行大站快车的可行性研究

研究目的:青岛地铁13号线目前处于施工建设阶段,预计2018年底建成通车。因在开通运营初期,线路周边规划尚未实施完全,客流较小,能力有一定的富余,受业主方委托,对本线开行大站快车的可行性及开行方案进行运营前研究。研究结论:(1)考虑本线若按开行大站快车和站站停列车套跑,停站车站数量在12～13个车站时,能力基本为大交路10对/h、小交路5对/h;(2)开行大站快车旅行时间有一定节省,但运输组织难度较大,乘客在站等待时间较长,对线路运输能力有一定影响,AFC系统、列车运行控制系统等需按具备开行大站快车的运输组织模式进行配套;(3)运营初期在列车开行数量较少时,可考虑开行部分大站快车提高线路大站间客流的送达速度,沿线客流可通过开行的站站停列车定点定时进行输送;随着服务频率的提高,沿线客流需求的增长,可全部开行站站停列车,兼顾好起讫点和沿线两种客流;(4)该研究成果对于城市轨道交通长大线路开行不同种类列车、挖掘运输潜力具有一定的参考和借鉴作用,主要应用于城市轨道交通的运输模式及运营方案等行车组织领域。     

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...     

湖东站开行2万t组合列车的实践与发展

通过对大秦线的地理位置及其对国民经济的重要性阐述,提出大秦线2万t列车开行的必要性。综合分析湖东站车站概况、2万t列车开行情况、车站运输量增长情况、通过能力紧张原因等,阐述湖东站确保重载列车行车安全和运输畅通的优化运输组织方案、技改扩能的措施。