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

1、客運專線網(wǎng)絡(luò)列車開行方案與運行圖綜合優(yōu)化指在一定客運專線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和運輸設(shè)施條件下，以鐵路客運網(wǎng)絡(luò)上各起訖點之間旅客出行需求量為基礎(chǔ)，以旅客運輸市場為導(dǎo)向，以提高旅客出行服務(wù)水平以及方便車站客運組織作業(yè)為目的，科學(xué)合理地安排旅客列車開行等級、數(shù)量、編組結(jié)構(gòu)、開行起終點、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)或者通過作業(yè)時間等內(nèi)容，體現(xiàn)從客流到列車流的組織方案。由于長期的運輸能力緊張，我國鐵路的旅客運輸組織側(cè)重于滿足旅客運輸?shù)臄?shù)量需求

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

3、車運行圖進(jìn)行單獨優(yōu)化研究，設(shè)計基于彈性需求的客運專線網(wǎng)絡(luò)列車開行方案優(yōu)化方法和基于定序優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)列車運行圖鋪劃方法；然后以客運專線網(wǎng)絡(luò)列車開行方案和列車運行圖整體作為研究對象進(jìn)行綜合優(yōu)化，設(shè)計兩者的綜合優(yōu)化方法，主要研究內(nèi)容如下：
　　 (1)考慮客運專線網(wǎng)絡(luò)上旅客列車開行質(zhì)量對路網(wǎng)上各起終點之間旅客出行需求量的影響，在分析鐵路旅客運輸出行需求的主要影響因素，建立客運專線旅客運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，通過描述旅客列車開行效益和旅客出行效益，利用鐵路運輸企業(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行方案的雙層規(guī)劃模型。
　　 (2)結(jié)合旅客列車開行方案及其雙層規(guī)劃模型的特點，以模擬退火算法作為整個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行方案，而以基于彈性需求的GP算法作為給定旅客列車開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)計了旅客列車開行方案雙層規(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)時間域和維修天窗的基礎(chǔ)上，以旅客列車旅行時間最少為優(yōu)化目標(biāo)，建立客運專線列車運行圖優(yōu)化模型；通過擴(kuò)展客運專線松弛列車運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行圖的基礎(chǔ)上，利用其有向圖以平移列車作業(yè)時間、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)時間域等沖突化解策略優(yōu)化列車運行圖，構(gòu)建基于定序優(yōu)化的客運專線列車運行圖的鋪劃方法。
　　 (4

6、)結(jié)合客運專線列車運行圖優(yōu)化模型和網(wǎng)絡(luò)列車運行圖中作業(yè)間隔的銜接區(qū)間屬性，以旅客列車旅行時間最少為優(yōu)化目標(biāo)，建立客運專線網(wǎng)絡(luò)列車運行圖優(yōu)化模型；通過擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)松弛列車運行圖的有向圖表示形式，建立網(wǎng)絡(luò)松弛列車運行圖的定序優(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)時間域等沖突化解策略，設(shè)計基于定序優(yōu)化的客運專線網(wǎng)絡(luò)列車運行圖鋪劃方法。
　　 (5)在構(gòu)造基于旅客列車運行圖旅客換乘網(wǎng)絡(luò)，準(zhǔn)

7、確描述旅客出行過程中各項出行費用的基礎(chǔ)上，以客運專線網(wǎng)絡(luò)列車開行方案和列車運行圖整體作為優(yōu)化對象，結(jié)合客運專線網(wǎng)絡(luò)列車開行方案雙層規(guī)劃模型和網(wǎng)絡(luò)運行圖優(yōu)化模型，以鐵路企業(yè)運營效益最大為優(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，建立旅客列車開行方案和運行圖綜合優(yōu)化的雙層規(guī)劃模型。
　　 (6)通過基于客運專線線路網(wǎng)絡(luò)、旅客列車開行方案以及旅客列車運行圖等不同信息層次換乘網(wǎng)絡(luò)的客流分