客運(yùn)專線網(wǎng)絡(luò)列車開(kāi)行方案與運(yùn)行圖綜合優(yōu)化模型及算法.pdf

1、客運(yùn)專線網(wǎng)絡(luò)列車開(kāi)行方案與運(yùn)行圖綜合優(yōu)化指在一定客運(yùn)專線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和運(yùn)輸設(shè)施條件下，以鐵路客運(yùn)網(wǎng)絡(luò)上各起訖點(diǎn)之間旅客出行需求量為基礎(chǔ)，以旅客運(yùn)輸市場(chǎng)為導(dǎo)向，以提高旅客出行服務(wù)水平以及方便車站客運(yùn)組織作業(yè)為目的，科學(xué)合理地安排旅客列車開(kāi)行等級(jí)、數(shù)量、編組結(jié)構(gòu)、開(kāi)行起終點(diǎn)、經(jīng)由線路以及各旅客列車在所經(jīng)車站的到達(dá)、出發(fā)或者通過(guò)作業(yè)時(shí)間等內(nèi)容，體現(xiàn)從客流到列車流的組織方案。由于長(zhǎng)期的運(yùn)輸能力緊張，我國(guó)鐵路的旅客運(yùn)輸組織側(cè)重于滿足旅客運(yùn)輸?shù)臄?shù)量需求

2、，而對(duì)旅客出行質(zhì)量方面的要求并不能給予很好的滿足。隨著我國(guó)鐵路客運(yùn)專線的建設(shè)，以“四縱四橫’’鐵路快速通道和四個(gè)城際快速客運(yùn)系統(tǒng)為主的客運(yùn)專線網(wǎng)的形成極大地提高了鐵路運(yùn)輸能力。因此，對(duì)如今面對(duì)旅客高質(zhì)量的出行服務(wù)需求以及其它旅客運(yùn)輸方式的激烈競(jìng)爭(zhēng)的鐵路企業(yè)而言，進(jìn)一步優(yōu)化客運(yùn)專線網(wǎng)絡(luò)上開(kāi)行旅客列車，提供高質(zhì)量的旅客出行服務(wù)水平是其旅客運(yùn)輸組織中迫切需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題，具有較強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。
　　 論文首先分別對(duì)旅客列車開(kāi)行方案和列

3、車運(yùn)行圖進(jìn)行單獨(dú)優(yōu)化研究，設(shè)計(jì)基于彈性需求的客運(yùn)專線網(wǎng)絡(luò)列車開(kāi)行方案優(yōu)化方法和基于定序優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)列車運(yùn)行圖鋪劃方法；然后以客運(yùn)專線網(wǎng)絡(luò)列車開(kāi)行方案和列車運(yùn)行圖整體作為研究對(duì)象進(jìn)行綜合優(yōu)化，設(shè)計(jì)兩者的綜合優(yōu)化方法，主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　 (1)考慮客運(yùn)專線網(wǎng)絡(luò)上旅客列車開(kāi)行質(zhì)量對(duì)路網(wǎng)上各起終點(diǎn)之間旅客出行需求量的影響，在分析鐵路旅客運(yùn)輸出行需求的主要影響因素，建立客運(yùn)專線旅客運(yùn)輸出行需求量與其影響因素之間的彈性需求函數(shù)關(guān)系的基礎(chǔ)

4、上，通過(guò)描述旅客列車開(kāi)行效益和旅客出行效益，利用鐵路運(yùn)輸企業(yè)與旅客之間的Stackelberg博弈關(guān)系，建立了基于彈性需求的旅客列車開(kāi)行方案的雙層規(guī)劃模型。
　　 (2)結(jié)合旅客列車開(kāi)行方案及其雙層規(guī)劃模型的特點(diǎn)，以模擬退火算法作為整個(gè)求解算法的基本框架，用于求解上層規(guī)劃模型中的旅客列車開(kāi)行方案，而以基于彈性需求的GP算法作為給定旅客列車開(kāi)行方案條件下客流分配算法嵌套其中，用于求解下層規(guī)劃模型，設(shè)計(jì)了旅客列車開(kāi)行方案雙層規(guī)劃模型

5、的模擬退火求解算法。
　　 (3)在考慮旅客列車始發(fā)時(shí)間域和維修天窗的基礎(chǔ)上，以旅客列車旅行時(shí)間最少為優(yōu)化目標(biāo)，建立客運(yùn)專線列車運(yùn)行圖優(yōu)化模型；通過(guò)擴(kuò)展客運(yùn)專線松弛列車運(yùn)行圖的多平行四邊形和有向圖表示形式，進(jìn)而在生成初始松弛旅客列車運(yùn)行圖的基礎(chǔ)上，利用其有向圖以平移列車作業(yè)時(shí)間、交換列車作業(yè)順序、變更列車停站方案和調(diào)整列車始發(fā)時(shí)間域等沖突化解策略優(yōu)化列車運(yùn)行圖，構(gòu)建基于定序優(yōu)化的客運(yùn)專線列車運(yùn)行圖的鋪劃方法。
　　 (4

6、)結(jié)合客運(yùn)專線列車運(yùn)行圖優(yōu)化模型和網(wǎng)絡(luò)列車運(yùn)行圖中作業(yè)間隔的銜接區(qū)間屬性，以旅客列車旅行時(shí)間最少為優(yōu)化目標(biāo)，建立客運(yùn)專線網(wǎng)絡(luò)列車運(yùn)行圖優(yōu)化模型；通過(guò)擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)松弛列車運(yùn)行圖的有向圖表示形式，建立網(wǎng)絡(luò)松弛列車運(yùn)行圖的定序優(yōu)化線性規(guī)劃模型，組合平移列車作業(yè)時(shí)間、交換列車作業(yè)順序、變更列車停站方案以及調(diào)整列車始發(fā)時(shí)間域等沖突化解策略，設(shè)計(jì)基于定序優(yōu)化的客運(yùn)專線網(wǎng)絡(luò)列車運(yùn)行圖鋪劃方法。
　　 (5)在構(gòu)造基于旅客列車運(yùn)行圖旅客換乘網(wǎng)絡(luò)，準(zhǔn)

7、確描述旅客出行過(guò)程中各項(xiàng)出行費(fèi)用的基礎(chǔ)上，以客運(yùn)專線網(wǎng)絡(luò)列車開(kāi)行方案和列車運(yùn)行圖整體作為優(yōu)化對(duì)象，結(jié)合客運(yùn)專線網(wǎng)絡(luò)列車開(kāi)行方案雙層規(guī)劃模型和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行圖優(yōu)化模型，以鐵路企業(yè)運(yùn)營(yíng)效益最大為優(yōu)化目標(biāo)，以車站整備能力、車輛總數(shù)和列車編組輛數(shù)等能力資源限制以及列車到發(fā)作業(yè)相容性為約束，建立旅客列車開(kāi)行方案和運(yùn)行圖綜合優(yōu)化的雙層規(guī)劃模型。
　　 (6)通過(guò)基于客運(yùn)專線線路網(wǎng)絡(luò)、旅客列車開(kāi)行方案以及旅客列車運(yùn)行圖等不同信息層次換乘網(wǎng)絡(luò)的客流分