成网条件下高速铁路动车组运用计划优化模型研究

通过阐述高速铁路成网后对动车组运用计划的影响,分析成网条件下的动车组运用计划,分步骤构建时空网络,以路径费用最小为目标函数,综合考虑动车组运用计划和检修计划等相关约束,建立动车组运用计划优化模型,选用大规模邻域搜索算法进行模型求解。以京沪、沪宁高速铁路数据为例,验证该算法的可行性和有效性。比较大规模邻域搜索算法与模拟退火算法的优化结果,认为大规模邻域搜索算法能够较快地获取优化结果。     

考虑检修能力约束的动车组交路计划优化模型与算法

我国高速铁路动车段所数量较少且分布较为集中,动车组一级检修能力成为编制动车组交路计划的重要制约条件。鉴于此,对动车组交路计划编制问题建立考虑动车段所一级检修能力约束的多目标整数规划模型。首先,依据动车组交路接续规则和一级检修条件构造交路备选集,并将交路计划编制问题表达为集合划分问题;其次,采用基于重要性分级的分层序列法求解模型,即多目标模型被分解为主目标"动车组运用数量最小",以及次目标"检修次数最少"的?2?个单目标整数规划模型,并采用传统的精确算法求解;最后,通过算例分析验证了模型与算法的有效性,为动车组交路计划的优化编制提供依据。     

高速铁路线路中断条件下列车开行方案研究

为完善应急条件下列车运输组织理论,提高铁路综合服务水平,针对突发事件造成高速铁路线路中断时列车开行方案的编制问题,以快速疏散滞留旅客为优化目标,将动车组车底运用数和旅客出行时间加以限制,构建高速铁路线路中断条件下列车开行方案的非线性整数规划模型,并针对模型特点设计模拟退火求解算法。运用模型和算法对某高速铁路线路进行实例分析,结果表明,采用上述模型和算法可以在快速疏散滞留旅客的同时保证列车的虚糜度较低,有效解决高速铁路线路中断条件下列车开行方案的编制问题,对铁路部门安全快速疏散旅客具有重要参考意义。     

检修条件下动车组运用计划编制研究

在考虑检修的条件下,根据接续时间和接续地点,以动车组周转接续时间总和最小来表达动车组运用数量最少作为目标函数,建立动车组运用计划的数学模型,并采用模拟退火算法进行求解。以武广高速铁路的开行方案为基础进行仿真应用,表明在给定列车运行图后,采用该模型和求解算法能够得到优化的动车组运用计划。     

高速铁路动车组检修资源布局优化研究

高速铁路网的日趋完善,高速列车开行数量的进一步增加,对高速铁路动车组检修资源布局提出新的要求。为合理优化动车组检修资源布局,提高动车组检修效率,在分析我国动车段和动车运用所管理模式及布局方案的基础上,将动车组检修资源布局优化问题转化为基于多基地车辆路径运用的基地选址问题,基于"备选运用所-运输需求-动车组运用"间的关联关系构建动车组运用检修接续网络,建立动车组检修资源布局优化模型。以某区域的铁路网为例,利用近远期规划优化动车组检修资源布局,验证模型有效性,为今后动车组检修资源布局优化提供参考。     

高速铁路列车运行图与动车组运用一体化优化模型与算法研究

列车运行图和动车组交路计划是高速铁路运输组织的重要技术文件,是铁路组织列车开行的基础。在分析现有列车运行图与动车组运用优化模型的基础上,基于车辆路线问题的理论与方法,构建高速铁路列车运行图与动车组运用一体化优化模型;通过运用GAMS软件对模型进行求解,得到能满足给定开行列数的较优的动车组运用计划。为保证模型及求解方法的正确性和适应性,以实际算例进行验证。结果表明,在运用相同动车组数量的前提下,一体化优化方案可增加列车开行对数,证明模型和方法的有效性,可以为实际列车运行图铺画提供一定参考。     

动车组运用计划编制及其优化

动车组运用计划包括动车组交路、动车组分配、动车组检修、动车组接运回送等计划。在分析动车组运用计划编制影响因素的基础上,根据动车组运用计划编制流程,提出"约束提前、分步优化"的动车组计划优化思路,通过对编制流程进行有效分解,在保证动车组使用数量最少的前提下,降低动车组分配计划和检修计划的编制难度,提高动车组的利用率。     

新线条件下动车运用所布局优化研究

随着我国高速铁路新线的大规模建设与投入运营,原有的动车运用所布局和检修能力难以满足高速铁路路网的发展需求,因而有必要结合高速铁路网络规划,提前对新线条件下动车运用所布局进行优化。在分析新线建设对动车运用所布局影响的基础上,将动车组运用检修过程转化为一类有资源约束的多基地车辆路径问题(MD-VRP),构建多检修点的动车组运用检修优化模型,计算不同布局方案下动车组的运用情况,对新线条件下动车运用所的各布局方案进行比选。最后,以某区域的高速铁路网络为例,设计了2种运用所的布局方案,通过计算比较各方案近远期的动车组运用情况,给出该区域动车运用所的推荐布局方案。     

遗传算法在动车组周转优化模型中的应用

根据高速铁路动车组的运用特点,提出了在不固定区段使用条件下,动车组的周转优化模型及求解该问题的遗传算法,并结合京沪线的有关资料,给出最优指派下动车组的使用数量的计算公式,并铺画了一个车站相关的动车组周转图。     

基于遗传算法的动车运用所一级检修作业计划优化

在动车运用所的洗车线、检修线等固定设备已定的前提下,合理安排动车组一级检修作业计划对提高动车运用所的检修能力具有重要意义。动车组由于长短编组不同,在检修时对双列位检修线的占用情况也不同。以同一列位在同一时间最多只能被1列动车组占用的时空相容性及动车组运用计划为约束条件,以最后1列动车组检修完成时间最小为目标,建立动车所一级检修作业计划优化模型,将问题转化为带特殊工艺约束的混合flow-shop调度问题,并采用自适应的遗传算法进行求解。最后以某动车运用所为例,验证模型和算法的可行性及有效性。     

高速动车组乘务交路辅助编制系统研究

随着近年来我国高速铁路路网快速发展,动车组乘务规则和作息时间要求与普速铁路存在差异。为适应运输市场需求调整列车运行图,高速动车组乘务交路辅助编制系统可以辅助编制人员快速编制相应的乘务人员计划方案,改变目前靠人工凭经验编制的局面。通过高速动车组乘务交路编制系统功能设计,分析乘务交路基础数据管理、乘务区段运行图数据采集与处理、乘务交路编制、乘务排班计划编制的功能和实现途径,运用模型求解算法,快速编制质量较优的高速动车组乘务交路方案。     

高速铁路车站到发线运用优化研究

高速铁路车站到发线运用计划根据列车运行计划、动车组交路计划编制各列车占用到发线的起止时间,以均衡、合理使用到发线和方便旅客上下车为原则,为每一列车安排合适的到发线。在分析高速铁路车站到发线运用特点和原则的基础上,建立高速铁路车站到发线运用的0-1规划模型,并利用遗传算法求解。通过算例分析,编制长沙南站的到发线运用方案,说明方法的具体应用。     

动车组簇式运用方式研究

动车组的运用方式在一定程度上制约着动车组运用计划的编制和实施。通过对现有动车组固定运用方式、不固定运用方式、周期性运用方式进行比较,针对我国客运专线动车检修地布局和区域调度所的规划与建设特点,提出一种新的动车组运用方式——簇式运用方式。动车组簇式运用方式可以更好地协调动车组周转计划和检修计划的编制,并有效地减少计划编制时的求解空间。     

动车组运用接续网络优化方法研究

通过分析,将动车组接续周转计划的优化求解过程归结为在动车组运用接续网络上应用搜索算法寻找满足约束条件和使目标函数最优的路径集合的过程。优化动车组运用接续网络可有效提高求解效率。应用匈牙利算法设计了以"使用动车组最少"为目标的动车组运用最优接续网络生成方法,以京津城际铁路本线列车平日运行图为例对方法进行验证。结果表明,该方法可求解最优接续网络,运算效率较高。     

高速铁路动车组合理配置数量研究

合理预测动车组配置数量是保证高速铁路运输经营,制订技术装备采购投资计划的重要基础。在阐述国内外高速铁路动车组配置现状的基础上,比较国内外动车组配置强度,得到我国高速铁路动车组配置强度与日本、法国、德国等国家存在一定差距的结论。通过分析高速铁路动车组配置数量的主要影响因素,选取线路平均客流密度、线路速度目标值、不同等级列车承担客流比例作为条件因素,利用日均周转时间法测算动车组合理配置数量,得出不同条件高速铁路线路动车组合理配置数量速算参考表,为高速铁路动车组的采购、配置提供参考。     

高速铁路成网条件下长距离列车开行模式研究

我国高速铁路网基本形成,长距离列车开行模式选择对于高速铁路成网条件下列车开行方案设计具有重要意义。为提高高速铁路长距离列车的运输效益,充分考虑直达或中转客流需求、动车组运用与检修、高速铁路运输组织对长距离列车开行模式的影响,建立高速铁路长距离直达或中转换乘选择模型,并研究其求解。以2020年新增高速铁路长距离起讫点为对象,进行长距离直达或中转换乘选择的实例论证,提出兰州—青岛、北京—兰州、北京—银川等12个起迄点之间新增开行高速铁路长距离直达列车的规划设想。结果表明,应用长距离直达或中转换乘选择模型能够解决高速铁路成网条件下长距离列车开行模式选择问题。     

基于组合模型的高速铁路动车组需求量预测方法研究

为提高高速铁路动车组资源配置和运用效率,研究高速铁路动车组需求量预测方法。考虑高速铁路动车组运用特点,综合分析人口、GDP、高速铁路营业里程、列车开行方案等高速铁路动车组需求量内外部影响因素,构建基于组合模型的高速铁路动车组需求量预测模型。通过高速铁路动车组近远期需求量预测,运用历史数据对预测模型进行了验证。预测结果表明,平均绝对误差为3.56%,呈现出较高的预测精度,验证了该模型的有效性与可信度。     

动车组运用作业调度问题研究

动车组作业调度计划的科学制订对提高铁路动车组运用效率和效益具有重要意义,建立系统的优化方法可以为动车组运用决策信息化奠定基础。根据动车组运用作业调度问题和列车运行图之间的关系,构建动车组运用作业调度问题的混合整数规划模型,并设计一种基于车次顺序列表的模拟退火算法对该问题进行求解。通过模拟我国中东部高速铁路数据进行仿真试验,结果表明,该模拟退火算法能够在可控时间内得到满意可行解,为高速铁路动车组运用工作提供决策支持。     

动车组动态备用方式研究

在分析动车组现有备用方式的基础上,针对客运专线动车检修基地布局和区域调度所的规划与建设特点,研究提出一种新的动车组备用方式——动态备用方式。动车组的动态备用方式可具体分为完全共享和部分共享2种。通过对动车组的固定备用方式和动态备用方式的定性比较,说明动态备用方式可以提高备用动车组的使用效率,减少备用动车组的总数量,但是动车组的备用计划与检修计划需要紧密配合,增加了动车组运用计划的编制难度。     

沈阳地铁一号线运输组织方案优化研究

从城市轨道交通客流特征分析出发,研究沈阳地铁一号线断面客流的时空特征,根据目前存在的高峰(尤其是早高峰)时段客流满载率过高、平峰时段客流满载率过低、车底运用不合理等问题,以及运输组织方案现状,在保证可以投入运营的车底数量不变的条件下,从改变备用车底使用方法、开行多交路、优化折返方式等方面优化沈阳地铁一号线的运输组织方案.