鐵路快速客運網(wǎng)絡旅客列車開行方案優(yōu)化研究.pdf

1、預計到2020年，我國鐵路將逐步形成由客運專線、城際鐵路和既有提速線路相配套的、總里程約5萬km的鐵路快速客運網(wǎng)絡。制定面向整個鐵路快速客運網(wǎng)絡的旅客列車開行方案，需要確定列車的始發(fā)站、終到站、列車類別、列車定員、運行徑路、停站序列、開行數(shù)量等要素，是一類基于復雜網(wǎng)絡的大規(guī)模組合優(yōu)化問題。本文將車站其劃分為集結站或非集結站，將網(wǎng)絡中的客流按給定規(guī)則向集結站集結；設計了帶有隨機客流OD和柔性約束的旅客列車開行方案機會約束目標規(guī)劃模型和算法

2、；研究了網(wǎng)絡中通過能力限制區(qū)段等特殊情況下的運輸組織方法；采用初步開發(fā)的旅客列車開行方案決策支持系統(tǒng)對一個自構造網(wǎng)絡進行了算例分析與方案比較。主要研究內容包括：
　　 ⑴鐵路快速客運網(wǎng)絡的抽象描述。在深入分析鐵路快速客運網(wǎng)絡中車站、線路、客流、列車、徑路等因素的基礎上，考慮車站在網(wǎng)絡中的地位、作用等因素，將車站劃分為集結站與非集結站，并將網(wǎng)絡中的客流按給定規(guī)則向集結站集結，從而為旅客列車開行方案的優(yōu)化創(chuàng)造了有利條件。
　　

3、 ⑵鐵路旅客列車開行方案優(yōu)化模型。兼顧鐵路、旅客以及其他各方利益，以極大化鐵路企業(yè)經(jīng)濟效益、極小化旅客出行成本等為優(yōu)化目標，以通過能力約束、列車運用約束、服務水平約束等為約束條件，建立了旅客列車開行方案優(yōu)化的確定性多目標硬約束模型；將目標函數(shù)和軟約束轉換為目標約束，根據(jù)旅客列車開行方案多目標多屬性群決策問題中目標優(yōu)先級與權重的確定方法，通過引入優(yōu)先因子、正負偏差量及權重，建立了旅客列車開行方案優(yōu)化的確定性目標規(guī)劃模型；進一步以路網(wǎng)中站

4、間OD流量作為隨機參數(shù)，在一定的置信水平下，建立了旅客列車開行方案優(yōu)化的機會約束目標規(guī)劃模型。
　　 ⑶鐵路旅客列車開行方案優(yōu)化算法?？紤]站間客流OD的隨機性，對機會約束目標規(guī)劃模型設計了基于隨機模擬的遺傳算法，主要包括：基因的自然數(shù)編/解碼、基于客流OD隨機分布的初始種群生成、基于序的評價函數(shù)計算、遺傳算子設計，并采用了自適應的交叉、變異算子保證種群多樣性，避免算法早熟現(xiàn)象的產生。
　　 ⑷特殊情況下的運輸組織方法。分

5、析車站能力、區(qū)間能力等約束條件未能嚴格滿足情況下的運輸組織方法，重點研究通過能力限制區(qū)段的運輸組織方法。闡述了通過能力限制區(qū)段的基本理論，針對提速線路、客運專線或城際客運專線三種線路的特點，設計了成組追蹤法、分時段運行法以及重聯(lián)運行法等多種運輸組織方法，解決了求解旅客列車開行方案目標規(guī)劃模型時出現(xiàn)正偏差給運輸組織帶來的困難，從而使求出的旅客列車開行方案在運輸組織上具有可行性。
　　 ⑸算例分析與方案比較。采用初步開發(fā)的鐵路快速客

6、運網(wǎng)絡旅客列車開行方案決策支持系統(tǒng)，基于一個自構造網(wǎng)絡進行了算例分析與方案比較。結果表明，所建立的優(yōu)化模型對鐵路旅客列車開行方案決策問題的描述更加全面，而設計的優(yōu)化算法能夠在較短的時間內生成合理的旅客列車開行方案，驗證了本文有關模型和算法的有效性和實用性。
　　 ⑹本文緊扣鐵路快速客運網(wǎng)絡中不同車站與客流的重要程度的差異性，描述了客流在網(wǎng)絡中的輸送機理，設計了旅客列車開行方案的機會約束目標規(guī)劃模型與算法，研究了特殊情況下的運輸組