鐵路快速客運(yùn)網(wǎng)絡(luò)旅客列車(chē)開(kāi)行方案優(yōu)化研究.pdf

1、預(yù)計(jì)到2020年，我國(guó)鐵路將逐步形成由客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)、城際鐵路和既有提速線(xiàn)路相配套的、總里程約5萬(wàn)km的鐵路快速客運(yùn)網(wǎng)絡(luò)。制定面向整個(gè)鐵路快速客運(yùn)網(wǎng)絡(luò)的旅客列車(chē)開(kāi)行方案，需要確定列車(chē)的始發(fā)站、終到站、列車(chē)類(lèi)別、列車(chē)定員、運(yùn)行徑路、停站序列、開(kāi)行數(shù)量等要素，是一類(lèi)基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模組合優(yōu)化問(wèn)題。本文將車(chē)站其劃分為集結(jié)站或非集結(jié)站，將網(wǎng)絡(luò)中的客流按給定規(guī)則向集結(jié)站集結(jié)；設(shè)計(jì)了帶有隨機(jī)客流OD和柔性約束的旅客列車(chē)開(kāi)行方案機(jī)會(huì)約束目標(biāo)規(guī)劃模型和算法

2、；研究了網(wǎng)絡(luò)中通過(guò)能力限制區(qū)段等特殊情況下的運(yùn)輸組織方法；采用初步開(kāi)發(fā)的旅客列車(chē)開(kāi)行方案決策支持系統(tǒng)對(duì)一個(gè)自構(gòu)造網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了算例分析與方案比較。主要研究?jī)?nèi)容包括：
　　 ⑴鐵路快速客運(yùn)網(wǎng)絡(luò)的抽象描述。在深入分析鐵路快速客運(yùn)網(wǎng)絡(luò)中車(chē)站、線(xiàn)路、客流、列車(chē)、徑路等因素的基礎(chǔ)上，考慮車(chē)站在網(wǎng)絡(luò)中的地位、作用等因素，將車(chē)站劃分為集結(jié)站與非集結(jié)站，并將網(wǎng)絡(luò)中的客流按給定規(guī)則向集結(jié)站集結(jié)，從而為旅客列車(chē)開(kāi)行方案的優(yōu)化創(chuàng)造了有利條件。
　　

3、 ⑵鐵路旅客列車(chē)開(kāi)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(jì)效益、極小化旅客出行成本等為優(yōu)化目標(biāo)，以通過(guò)能力約束、列車(chē)運(yùn)用約束、服務(wù)水平約束等為約束條件，建立了旅客列車(chē)開(kāi)行方案優(yōu)化的確定性多目標(biāo)硬約束模型；將目標(biāo)函數(shù)和軟約束轉(zhuǎn)換為目標(biāo)約束，根據(jù)旅客列車(chē)開(kāi)行方案多目標(biāo)多屬性群決策問(wèn)題中目標(biāo)優(yōu)先級(jí)與權(quán)重的確定方法，通過(guò)引入優(yōu)先因子、正負(fù)偏差量及權(quán)重，建立了旅客列車(chē)開(kāi)行方案優(yōu)化的確定性目標(biāo)規(guī)劃模型；進(jìn)一步以路網(wǎng)中站

4、間OD流量作為隨機(jī)參數(shù)，在一定的置信水平下，建立了旅客列車(chē)開(kāi)行方案優(yōu)化的機(jī)會(huì)約束目標(biāo)規(guī)劃模型。
　　 ⑶鐵路旅客列車(chē)開(kāi)行方案優(yōu)化算法?？紤]站間客流OD的隨機(jī)性，對(duì)機(jī)會(huì)約束目標(biāo)規(guī)劃模型設(shè)計(jì)了基于隨機(jī)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(jī)分布的初始種群生成、基于序的評(píng)價(jià)函數(shù)計(jì)算、遺傳算子設(shè)計(jì)，并采用了自適應(yīng)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(chǎn)生。
　　 ⑷特殊情況下的運(yùn)輸組織方法。分

5、析車(chē)站能力、區(qū)間能力等約束條件未能?chē)?yán)格滿(mǎn)足情況下的運(yùn)輸組織方法，重點(diǎn)研究通過(guò)能力限制區(qū)段的運(yùn)輸組織方法。闡述了通過(guò)能力限制區(qū)段的基本理論，針對(duì)提速線(xiàn)路、客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)或城際客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)三種線(xiàn)路的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了成組追蹤法、分時(shí)段運(yùn)行法以及重聯(lián)運(yùn)行法等多種運(yùn)輸組織方法，解決了求解旅客列車(chē)開(kāi)行方案目標(biāo)規(guī)劃模型時(shí)出現(xiàn)正偏差給運(yùn)輸組織帶來(lái)的困難，從而使求出的旅客列車(chē)開(kāi)行方案在運(yùn)輸組織上具有可行性。
　　 ⑸算例分析與方案比較。采用初步開(kāi)發(fā)的鐵路快速客

6、運(yùn)網(wǎng)絡(luò)旅客列車(chē)開(kāi)行方案決策支持系統(tǒng)，基于一個(gè)自構(gòu)造網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了算例分析與方案比較。結(jié)果表明，所建立的優(yōu)化模型對(duì)鐵路旅客列車(chē)開(kāi)行方案決策問(wèn)題的描述更加全面，而設(shè)計(jì)的優(yōu)化算法能夠在較短的時(shí)間內(nèi)生成合理的旅客列車(chē)開(kāi)行方案，驗(yàn)證了本文有關(guān)模型和算法的有效性和實(shí)用性。
　　 ⑹本文緊扣鐵路快速客運(yùn)網(wǎng)絡(luò)中不同車(chē)站與客流的重要程度的差異性，描述了客流在網(wǎng)絡(luò)中的輸送機(jī)理，設(shè)計(jì)了旅客列車(chē)開(kāi)行方案的機(jī)會(huì)約束目標(biāo)規(guī)劃模型與算法，研究了特殊情況下的運(yùn)輸組