鐵路席位控制建模與優(yōu)化方法研究.pdf

1、近年來,隨著我國鐵路的快速建設和投入運營,我國鐵路客運的供不應求現(xiàn)象在局部地區(qū)、局部時段得到緩解,使得部分列車在不同的運行區(qū)段上出現(xiàn)客票緊張和座位虛糜并存的現(xiàn)象。在此背景下,本論文研究如何控制預售期內售票過程的方法,從而提高鐵路單一列車、多列車的席位能力利用率。全文包含四部分研究內容:問題分析與建模研究、需求估計方法研究、單一列車席別的控制優(yōu)化研究和多列車席別的控制優(yōu)化研究。各部分研究工作和結論可總結如下:
　　(1)研究了鐵路席

2、位控制的建模方法。首先,對鐵路席位控制問題展開描述,并重點分析了鐵路問題相比航空等傳統(tǒng)收益管理問題的獨有特征。然后,對列車席位能力的若干種能力特征進行了定義和分析,并研究了鐵路席位控制的票額控制方法和座位分配方法。最后,總結鐵路席位控制建模的一般化表達形式,分析模型的基本性質及適合采用的求解算法,為具體場景下的席位控制建模提供基本框架。
　　(2)研究了基于歷史客票數(shù)據(jù)的實際需求估計方法。首先,從獨立性需求的角度,利用客流數(shù)據(jù)估計

3、單一產(chǎn)品需求的概率分布,估計結果顯示,直接利用歷史客流數(shù)據(jù)對需求進行估計和預測容易導致對需求的低估。然后,從整體市場的角度,構建了客流量關于運輸能力和需求的非線性模型,以此為基礎估計多個產(chǎn)品的整體需求量。最后,從旅客選擇行為的角度,利用預售期內的實時可售數(shù)據(jù)和存根數(shù)據(jù),提出了估計旅客實際選擇行為參數(shù)的EM算法。
　　(3)研究了單一列車席別的席位控制方法、模型和算法。首先,針對我國鐵路當前常用的“精確控制”和“模糊控制”方法,分別

4、構建其最優(yōu)化模型和求解算法,并通過實驗測試了模型和算法的有效性。此外,提出一種票額聯(lián)動控制方法,并研究了對應的模型和算法。最后,通過大量仿真實驗,測試了三種控制方法的適用性條件。
　　(4)研究了多列車席別的席位協(xié)同控制方法、模型和算法。首先,設計一種可將多列車席別中相關產(chǎn)品的票額進行協(xié)同控制的方法。然后,研究針對該方法的最優(yōu)化模型,包括設計多列車席別的購票序列采樣過程,和多列車席別的樣本收益仿真過程;研究具有計算可行性的同步擾動

5、逼近算法。最后,通過兩個實驗測試模型和算法的有效性。
　　本文研究工作的主要創(chuàng)新點和研究意義可總結如下:
　　(1)既有研究文獻將鐵路席位能力和航空席位能力等同,建模方法主要沿用民航的存量控制方法,使得研究結果在鐵路問題上的適用性不足。為彌補此不足,本文提出符合我國鐵路行業(yè)特征的席位控制建模方法,包括“同質”資源的連續(xù)座位約束、能力狀態(tài)的數(shù)學表達形式、分割式票額的可行條件和座位分配方法等。
　　(2)既有的鐵路文獻大多

6、以歷史客流量作為席位控制模型的需求輸入,忽略了歷史數(shù)據(jù)只能反映“被滿足的局部需求”的局限性,造成對需求估計的偏差,進而影響席位控制效果。針對此方面的不足,本文分別從獨立性需求、整體市場需求和選擇行為需求三個角度,構建從局部反推整體的需求估計方法。研究結果可用于估計更準確、更完整的購票需求。
　　(3)既有的鐵路席位控制研究大多沒有考慮預售期內購票需求的動態(tài)到達過程,也未考慮旅客在預定成功時的座位分配過程。本文綜合考慮上述因素,共構

7、建了P-JQ、P-MH、P-LD和P-XT四種席位控制模型,并設計了基于隨機逼近的仿真優(yōu)化算法。其中,P-JQ、P-MH和P-LD三種模型是單一列車席別場景下的控制模型:P-JQ和P-MH模型分別對應我國鐵路現(xiàn)場實踐中的“精確控制”和“模糊控制”方法,因而可以直接應用于生產(chǎn)實踐;P-LD模型在某些條件下優(yōu)于P-JQ和P-MH模型,因而可以作為現(xiàn)行兩種控制方法的補充。P-XT模型是多列車席別的控制模型,可應用于具有旅客選擇行為的多列車席別