高速铁路周期性列车接续方案综合优化模型与算法

发布时间：2020-05-22 22:22

【摘要】：近年来我国高速铁路路网规模不断扩大、客流需求的数量和质量日益提升,以规律停站、便捷换乘、旅客便于记忆为特点的周期性列车运行图得到了我国铁路运营管理部门的关注。周期性列车接续方案是周期性列车运行图的重要内容,对于保证旅客高质量换乘具有十分重要的意义,适应我国高速铁路实际情况的列车接续方案优化理论和方法还亟待完善。本论文结合我国高速铁路运营现状,研究了周期性列车接续方案的综合优化问题,主要工作如下:(1)列车接续方案编制关键问题分析。在明确周期性列车接续方案定义和单一接续关系基本要素的基础上,分析了接续列车组合模式、接续地点布局、接续冲突的成因与消解三个周期性列车接续方案编制的关键问题。诠释了周期性列车接续方案与列车开行方案及运行图的区别与联系。在此基础上,分析了国内外既有周期性列车接续方案的编制流程。(2)高铁列车接续方案综合优化模型构建。以最大化接续方案服务换乘客流量和最小化接续数量为目标函数,考虑了换乘客流服务质量、车站换乘能力、单列车接续数量、枢纽接续能力以及接续地点选取约束,建立了列车接续方案备选集优化模型(M1)。基于圈周期模型(Cycle Periodicity Formulation,CPF),建立了以最大化换乘客流实现量、最小化列车区间运行和停站冗余时间以及最大化接续时间可靠性为优化目标的周期性列车接续方案生成模型(M2)。在以上模型的基础上提出了基于信息交互策略的列车接续方案综合优化流程。(3)基于贪婪策略的圈基搜索算法。在分析模型结构的基础上指出模型M2的构建与求解是影响模型求解效率的关键。基于圈基理论,分析了几类圈对应的圈变化范围,指出区间圈、停站圈、安全圈是三类优质圈。以尽可能将三类优质圈纳入圈基为目标,提出了基于贪婪策略的圈基搜索方法。(4)案例研究。以京沪高铁以及其主要衔接线路为案例,运用C#和Cplex混合编程求解上述问题,编制了周期性列车接续方案,并在此基础上生成了京沪高速铁路周期性列车运行图,验证了模型的可行性及算法的高效性。
【图文】：

规划图,高速铁路网,旅客发送量

国家发改委颁布的最新版《中长期铁路网规划》指出，到２０２５年我国高逡逑速铁路里程达到３．８万公里左右，形成以“八纵八横”主通道为骨架、区域连接线逡逑衔接、城际铁路补充的高速铁路网，如图１－１所示。逡逑逦中长期高速铁路网规划图逦逡逑Ｌ、a慑义蟫>「逡逑＾逡逑图１－１中长期高速铁路网规划（２０１６－２０２５）逡逑Ｆｉｇ．ｌ－ｌ邋Ｍｅｄｉｕｍ邋ａｎｄ邋ｌｏｎｇ邋ｔｃｒａｉ邋ｈｉｇｈ邋ｓｐｅｅｄ邋ｒａｉｌｗａｙ邋ｎｅｔｗｏｒｋ邋ｐｌａｎｎｉｎｇ（２０１６－２０２５）逡逑与此同时，高速铁路客运需求量不断攀升。截至２０１７年底，中国高铁动车组逡逑累计发送旅客己突破７０亿人次，旅客发送量年均增长３５％。放眼全国，２０１６年全逡逑．逦路高铁旅客发送量完成１２．２亿人次，旅客周转量完成４６４１亿人公里，分别占全路逡逑总量的４３．４％和３６．９％，约占世界高铁的６０％和６５％。旅客出行质量需求也不断提逡逑高。从运能、客流输送效率和服务质量上看，高速铁路较公路、普速铁路优势明显；逡逑１逡逑

接续关系,列车,结构示意图,旅客换乘

客换入的列车称为后续列车。接续地点是指旅客换乘与列车接续发生的地点，一般逡逑为城市节点枢纽内的多个高铁站或一个高铁换乘车站内。接续时间是指前序列车逡逑到达接续车站与后续列车从接续车站出发的时间间隔，，对应旅客换乘时间。图２－１逡逑展示了列车接续关系结构示意图逡逑逦逦邋前序列车逡逑逦？后续列丰逡逑！逦逦＂接续媒介逡逑？逦Ｉ￣｜邋接续地点逡逑：□：邋＼ｕ逡逑到达占、逦＼逡逑—0——■￣Ｈ￣￣￣１！逡逑到达邋丨逦出发逡逑、逦（ｐ逡逑Ｉ逡逑图２－１列车接续关系结构示意图逡逑Ｆｉｇ邋２－１邋Ｔｈｅ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｔｒａｉｎ邋ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ逡逑１３逡逑
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U292.41

【参考文献】