地鐵與市郊鐵路過軌運營下列車開行方案優(yōu)化方法研究.pdf

1、地鐵和市郊鐵路在城市客運體系中各自發(fā)揮著重要的作用，地鐵主要服務(wù)于城市建成區(qū)內(nèi)的短距離乘客出行，市郊鐵路主要服務(wù)于城市建成區(qū)和郊區(qū)之間的長距離通勤出行。由于市郊鐵路列車往往終止于城市建成區(qū)外圍，導(dǎo)致大量的通勤乘客需要換乘地鐵才能實現(xiàn)城市郊區(qū)與建成區(qū)之間的出行。這種大規(guī)模的換乘在高峰時段更加顯著，給換乘站帶來極大的運營風(fēng)險，也降低了乘客的服務(wù)水平。
　　地鐵與市郊鐵路間的過軌運營能夠減少換乘，是降低換乘站運營風(fēng)險、提高軌道交通服務(wù)水

2、平的重要措施之一。列車開行方案是軌道交通運營組織中最基本的技術(shù)方案之一，是協(xié)調(diào)各相關(guān)部門工作、保證列車安全運行和為乘客提供高水平服務(wù)的指導(dǎo)性文件。因此，研究地鐵與市郊鐵路過軌運營下的列車開行方案優(yōu)化編制方法就顯得極為重要。
　　本文以地鐵和市郊鐵路過軌運營為研究背景，首先研究了過軌運營的必要性和可行性。在此基礎(chǔ)上，分別研究了租車、租線和線路互用三種典型過軌運輸模式下列車開行方案的優(yōu)化編制方法。接下來分析了三種過軌運輸模式下開行方案

3、的效果及客流適用性。最后，構(gòu)建了過軌列車停站方案優(yōu)化模型。
　　主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下:
　　(1)綜合考慮過軌運營后節(jié)省的乘客時間效用和增加的工程投資成本，提出了實施過軌運營的必要性判別方法，并給出了過軌客流閾值計算方法。分析了過軌客流閾值隨換乘時間、乘客時間價值、增加的工程投資成本等的變化規(guī)律。研究表明，地鐵與市郊鐵路間的換乘客流量越大、換乘時間越長，越有必要實施過軌運營。此外，在線路規(guī)劃設(shè)計階段宜考慮為過軌運營預(yù)留條件

4、。
　　(2)從線路能力角度研究了過軌運營的可行性?？紤]了追蹤運行下不同類型列車間的追蹤間隔時間與同類型列車間的追蹤間隔時間的差異，采用扣除系數(shù)法和運行圖周期分析法計算了過軌區(qū)間通過能力。分析了過軌列車對線路通過能力的影響，研究了線路不同富裕能力下過軌運營的可行性。研究表明，過軌列車宜采用與被過軌線路列車相同的運行速度，且被過軌線路上列車發(fā)車間隔越小，可開行的過軌列車數(shù)越少。采用本文算例參數(shù)，當(dāng)?shù)罔F列車平均發(fā)車間隔小于125s時，

5、市郊鐵路列車不能過軌到地鐵線路上。
　　(3)基于租車、租線和線路互用三種典型過軌運輸模式的特點和差異，研究了三種模式下過軌列車開行方案的優(yōu)化編制方法。分別構(gòu)建了確定過軌區(qū)間及過軌列車發(fā)車頻率的規(guī)劃模型。租車模式下，以市郊鐵路公司利益和乘客利益最大化為目標(biāo)函數(shù)，建立雙目標(biāo)規(guī)劃模型，并設(shè)計了代數(shù)加權(quán)法和遺傳算法相結(jié)合的求解算法;租線模式下，以地鐵公司利益和乘客利益最大化為目標(biāo)函數(shù)，構(gòu)建雙目標(biāo)規(guī)劃模型;線路互用模式下，以乘客利益最大化

6、為目標(biāo)函數(shù)，建立確定過軌區(qū)間及發(fā)車頻率的規(guī)劃模型。
　　研究表明，租車模式下，租車費在一定范圍內(nèi)變化不影響開行方案，為此，雙方運營公司對于租車費有較大的協(xié)商空間。租線模式下，若過軌方運營費用較高，則需要高額的政府補貼以保證乘客利益和雙方運營公司利益。線路互用模式下，雙方線路站間距差距越大，則過軌區(qū)間長度越小，乘客利益越小。采用本文算例參數(shù)，市郊鐵路平均站間距不宜超過6km。
　　(4)綜合考慮乘客利益和運營公司利益，對比分析

7、了不同過軌客流分布特征下，租車、租線和線路互用三種典型過軌運輸模式下的效果。在租車、租線模式中，研究了市郊鐵路各站過軌客流為均勻分布、遞遠遞減分布和雙峰分布三種典型特征下的過軌運營效果。線路互用模式下，研究了市郊鐵路各站過軌客流為均勻分布、遞遠遞減分布、雙峰分布，地鐵各站過軌客流為均勻分布、遞遠遞減分布、類正態(tài)分布下9種組合客流特征下的過軌運營效果。研究表明，若過軌站附近的被過軌線路車站過軌客流比例較大，宜采用租車或線路互用模式。若在過

8、軌站附近的雙方線路車站過軌客流比例均較大，宜采用線路互用模式。在計程票制下，若距離過軌站遠的被過軌線路車站過軌客流比例較大，宜采用租線模式。
　　(5)考慮過軌列車采用站站停和跨站停相結(jié)合的運行模式，研究了跨站停過軌列車停站方案及發(fā)車頻率。以過軌乘客節(jié)省的總時間最大化為優(yōu)化目標(biāo)，考慮了過軌雙方線路條件，構(gòu)建了過軌列車停站方案優(yōu)化模型，設(shè)計了基于拉格朗日松弛的求解算法。算例分析結(jié)果表明，與站站停運行模式相比，過軌列車采用站站停和跨站