客运专线旅客列车开行方案影响因素及其优化模型
客运专线旅客列车开行方案影响因素及其优化模型
钟庆伦 13071026
（西南交通大学交通运输与物流学院，四川成都 610031）
摘 要：本文在分析既有的客运专线列车开行方案制定现状的基础上，借鉴了国内外学者的相关研究成果，综合考虑客流O-D分布、综合维修天窗设置、动车组运用以及开行方案的动态反馈等影响因素和开行方案制定思路，作为约束条件建立了客运专线旅客列车开行方案的综合优化模型。
关键词：客运专线；旅客列车开行方案；优化模型
The Influencing Factors and Optimization Models of
Passenger Train Plans for Passenger Railway Line
ZHONG Qing-lun
(School of transportation and logistics, Southwest Jiaotong University, Sichuan Chengdu 610031, China)
Abstract: On the basis of analyzing the current status of passenger train planning for passenger
railway line, this paper referred to the research achievements of foreign and domestic scholars. By
applying influencing factors like the passenger O-D flow distribution, comprehensive maintenance
blocking, utilization of high speed multiple units and optimization technology like dynamic
feedback control into the constraints, this paper built a comprehensive optimization model.
Keywords: passenger railway line; passenger train plan; optimization model
0 前言
根据我国高速铁路中长期发展规划，2020 年我国将建成“四纵四横”铁路快速通道及 4个城际高速客运系统，建设客运专线1.2万km 以上，构成高速客运网络的基本骨架，以解决铁路运能不足和满足我国社会经济发展的需要。
随着旅客运输市场上各种交通方式日趋激烈的竞争，需要不断调整旅客列车开行方案以适应需求、提高服务，原有人工逐步修正旅客列车方案的方法无法适应科技进步、现代管理和经营理念的发展。由于我国客流密度大、结构复杂的国情，高速客运专线旅客列车应力求实现小编组、高密度、公交化运行，以有效满足多样化的客流需求[1]。高速铁路和客运专线的推出，形成新建高速铁路、客运专线、普速铁路、提速普速铁路构成的铁路运输网络，使客流构成和服务需求发生很大变化，使旅客列车开行方案更为复杂化。
旅客列车开行方案的编制考虑因素较多，我国己有学者在开行方案编制和优化方面进行了广泛的研究。本文在前人研究的基础上，对客运专线旅客列车开行方案的编制及优化方法提出可行的参考性意见。
1 客运专线旅客列车开行方案研究现状
我国旅客列车开行方案的编制在铁道部列车运行图编制委员会的统一领导下进行，目前主要由手工制定，以经验判断的定性分析为主。在实际工作中，一般是以现行运行图中开行的旅客列车或相似条件下的其他线路运营经验为基础，根据计划客流，确定加开的、慢改快、快改特快、短变长的旅客列车，综合形成一个新的旅客列车开行方案。
在旅客列车开行方案理论研究方面，国内有很多学者进行相关研究工作，研究成果涉及的范围也很广泛。其中，最有代表性、研究内容较系统的研究者有西南交大的彭其渊，中南大学的史峰，华东交通大学的查伟雄等几位教授以及他们所在的研究团队。
彭其渊所在的西南交通大学客运专线运输组织课题组针对我国即将建成的客运专线网络，对客运专线车站布局、运输组织模式、列车运行计划、动车组运用、旅客列车开行方案等内容进行了系统的研究[2]。其中，开行方案编制部分，以铁路部门的收益、旅客的出行成本和客运周转量三个方面作为优化目标，建立开行方案综合模型，将列车对数、运行区段、停站集合、列车等级及客流分配结果都作为模型变量。因模型的复杂性很难对其直接求解，因此采取分层求解的方法：首先结合列车开行的原则、列车载客容量等确定列车的运行区段、开行数量及列车等级;然后采用改进的遗传算法求解列车的停站方案。客流分配也是以多目标规划的形式给出模型。目标函数是使有效客运周转量最大和旅客出行成本最少。同时考虑客流的性质、特点、出行心理的因素造成不同类型旅客对出行时间和费用支出的重视程度不同，突出旅客对列车选择的主动性，提出不同类型旅客对费用和时间的权重问题，最终得出不同等级列车吸引不同类型客流量的大小。
中南大学史峰等[3]从铁路运输企业和旅客两方面的利益出发建立了客运专线相关旅客列车开行方案的多目标优化模型，从客运专线网的角度对客车开行方案进行了优化。其中包括旅客换乘的疲劳恢复时间计算模型、旅客消费选择模式、列车开行数量计算方法、列车类别确定的动态规划方法。充分体现了铁路运输企业的客票收入、列车公里费用和中转组织费用，以及旅客的票价、旅行时间支出和疲劳恢复时间等双方利益，也贴切地反映了运输市场的需求关系。
华东交通大学的查伟雄等[4]采用定量和定性分析相结合的方法，根据路网上旅客O-D流量，以方便旅客旅行为目标建立数学模型，将直通旅客列车开行方案的确定归结为二分图的最大权匹配问题，得到初步的优化方案，再根据现场的实际情况，结合专家知识，对列车点到点的开行进行经济有利性分析，适当地调整某些线路，使列车开行方案经济合理，线路负载分布均匀，减少运能虚靡，从而在定量分析和定性分析相结合的基础上得到一个较为满意的直通旅客列车开行方案。 2 客运专线旅客列车开行方案相关因素分析
2.1 客流需求
客流是制定旅客列车开行方案的基础，而开行方案的最终目标也是将各起讫点的客流分配到相应的线路和列车上，以完成旅客的出行需求。客流量的大小决定着列车开行方案中列车的开行数量、运行区段等内容，而列车开行方案和运行图也会对客流产生抑制或诱增等影响。因此，开行方案的制定在客流预测的基础上要充分考虑客流的波动规律。客流的结构也对开行方案中开行列车的等级和种类造成影响，不同消费层次的旅客对旅行条件有不同的需求，快速铁路网覆盖了各种消费层次的客流，高速铁路客流主要来自既有铁路的高端客流、部分航空客流(中长途)、部分公路高端客流(中短途)及诱增客流。选择高速铁路出行的旅客与选择既有线出行的旅客相比，一般对时间要求高，更加追求速度；收入水平较既有线旅客高，费用方面的考虑较少；因公务、商业活动出行的比例较高。旅客对高速铁路运营的安全性、速度、舒适性要求比既有线更高。而选择既有线中速列车的旅客往往对出行费用更加关心，在保证基本安全性与舒适度要求的条件下，期望以最经济的方式完成出行。
从运输组织模式的角度，在快速客运网中，会产生三种客流：高速客流(由高速线高速列车运输)、跨线客流(客流的始发与终到站都不在高速线，但途经高速线的某一段)、沿线客流(由既有线普通列车运输)。跨线客流将占有相当大的比例，要合理选用直达与中转相结合的旅客运输组织方式，避免动车组维修资源分布过于分散的局面，提高铁路资源利用和人员运送的效率。
2.2 运输组织模式
快速客运网的运输组织模式就是快速客运网中各等级线路上开行何种列车及如何组织列车运行。尤其对于高速线的跨线客流是以直达模式输送还是以换乘模式运送，若采取直达模式，是采用高速列车下线还是中速列车上客运专线的模式；在客运专线与既有线平行的区段，客流是如何在两种线路上分配的；不同停站方案的列车是否有在不同类型线路上运行的原则；本线列车和跨线列车是否共线运行等问题都对列车开行方案中的列车等级、编组方式、停站方案等造成影响。对于列车在客运专线和既有线间的上下线问题应该通过相关的技术经济评价并结合客流量和铁路运输企业的效益决定，并作为开行方案的约束条件；另外，随着客运专线的修建和投入运营，目前深受旅客欢迎的夕发朝至列车将会受到影响，并有所减少，但夕发朝至列车是否继续开行、适宜的开行对数，以及维修天窗的设置问题，也是开行方案要考虑的内容。
2.3 车站及区间能力限制
在制定开行方案时，列车开行的数量、运行径路等有时会受到铁路基础设施设备能力的限制，主要反映在车站能力和区间通过能力上。车站能力主要是指车站的始发列车能力和接发列车能力。车站始发列车的能力除受到发线数目的影响外，主要是受车站整备折返能力的限制。区间通过能力是指采用一定的机车车辆和一定的行车组织方法条件下，区间的各种固定设备在单位时间内(通常是一昼夜)所能通过的最多列车数或对数。其大小主要决定于区间正线数、区间长度、线路纵断面、机车类型、信号、连锁、闭塞设备的种类。在快速客运网列车开行方案的制定过程中要充分考虑车站能力和区间通过能力对列车开行对数的限制，列车起讫点不宜过多，同时要考虑一些列车集中到发的大型枢纽站的能力，特别是衔接方向较多的车站能力往往比较紧张，同时，也不能为了吸引客流，使停站列车数量过多，因为列车停站的增多会降低运输能力，不仅要求车站增加接发能力，还会影响区间能力，特别是导致高峰时段区间通过能力紧张。此外，车站在政治、经济、文化、地理位置等多方面的因素也对开行方案产生影响，有时候国家出于政治目的会对开行方案作出调整。
2.4 铁路企业的成本及收益
铁路运输企业的收益是影响开行方案的直接因素，它等于运营收入与运营成本之差。运营收入包括客票收入和其他附加收入。客票收入是列车运营的主要收入，其大小取决于列车在各运行区间的载客量及人公里票价率。人公里票价率与列车等级、线路类别有关。列车的区间载客量反映了列车对客流的吸引情况，其大小取决于旅客对乘车方案的选择，即客流分配情况，这就要求在计算铁路运输企业收益之前根据开行方案中拟定开行的列车对客流进行合理的分配。为了使列车吸引的客流量达到最大化，开行方案应充分考虑旅客的出行需求、出行心理及旅客的性质、特点。通常情况下，考虑到铁路运输企业的收益，列车的区间载客量应不小于某一给定的值，即列车区间载客量的下限，保证列车的客座利用率。
运营成本分为变动成本和固定成本两个部分。其中变动成本包括列车公里费用、列车的停站费用和旅客中转组织费用。列车公里费用是指列车运行单位公里的费用消耗，与列车等级及路段类别均有关系。可见铁路运输企业的成本与收益直接影响着开行方案的各个要素，同时也是开行方案优化的目标之一，用于对满足客流需求的初始开行方案间的比选。
2.5 旅客出行成本
旅客出行成本是旅客选择交通工具时考虑的重要因素，因此也是制定列车开行方案需要考虑的重要因素。旅客的出行成本主要包括旅客的票价支出及旅行时间消耗，旅客时间消耗主要包括：旅行时间、购票时间、候车时间、换乘时间等，而列车开行方案起讫点、停站次数、列车等级、列车开行频率决定着旅客上述时间消耗的大小。
随机稳定性配流规划的客运专线列车开行方案模型
第４６卷第１期 ２０１１年２月 西南交通大学学报 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＳＯＵＴＨＷＥＳＴ ＪＩＡＯＴＯＮＧ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ Ｖｏ１．４６ Ｎｏ．１ Ｆｅｂ．２０ｌ１
文章编号：０２５８－２７２４（２０１１）０１－０１４３－０５ ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．０２５８—２７２４．２０１１．０１．０２３
随机稳定性配流规划的
客运专线列车开行方案模型
彭其渊 ， 贾晓秋 ， 关晓宇
（１．西南交通大学交通运输学院，Ｉ￣１）ｌｌ成都６１００３１；２．西南交通大学材料科学与工程学院，￣ｔＪＩＩ成都６１００３１）
摘要：为适应我国客运专线高、中速列车混跑的运营要求，提高开行方案的随机鲁棒性，根据图论、概率论和 期望值建模的基本思想，构建了符合路网系统运能的旅客列车开行方案的多目标随机期望值规划模型，设计了 带有随机模拟的多参数级联遗传算法．算例结果表明：当列车与旅客出行的路径绕行率均为１．４、周期为６０ ｍｉｎ、 列车Ｋ一短路参数为３和旅客出行路径Ｋ一短路参数为８时，经６００代进化后求得满意解，用该算法能够得到满足 路网线路通过能力、不同速度的运行线系统运能和路网旅客出行需求等约束条件的开行方案和配流方案，且具
有高鲁棒性． 关键词：客运专线；开行方案；期望值模型；多目标模型 中图分类号：Ｕ２９３．１ 文献标志码：Ａ
Ｔｒａｉｎ Ｌｉｎｅ Ｐｌａｎｎｉｎｇ Ｍｏｄｅｌ ｗｉｔｈ Ｓｔｏｃｈａｓｔｉｃ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ
ｉｎ Ｐａｓｓｅｎｇｅｒ Ｆｌｏｗ Ａｓｓｉｇｎｍｅｎｔ Ｓｃｈｅｍｅ ｆｏｒ Ｐａｓｓｅｎｇｅｒ・Ｄｅｄｉｃａｔｅｄ Ｌｉｎｅ
ＰＥＮＧ Ｑｉｙｕａｎ ，ＪＩＡ Ｘｉａｏｑｉｕ ，ＧＵＡＮ Ｘｉａｏｙｕ （１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｔｒａｆｆｉｃ ａｎｄ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ，Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ ６１００３１，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ
客运站股道运用优化模型及算法
客运站股道运用优化模型及算法
随着社会的不断发展和交通运输需求的增加，客运站的股道运用问题日益突出。如何有效地优化客运站股道的运用，提高运输效率，降低运输成本，已成为客运站管理者和运输专家们急需解决的问题。针对这一问题，一些优化模型和算法被提出并得到了广泛应用。本文将就客运站股道运用优化模型及算法进行深入探讨。
一、客运站股道运用的问题
客运站的股道运用问题主要包括以下几个方面：股道资源利用率低、列车作业效率低、行车冲突问题等。由于客运站的列车运行密度大、行车计划复杂，股道资源的分配和运用往往面临较大的挑战。由于客运列车的始发、终到、接发生时间差大，加之运输量大、不同车次之间的关联性强等原因，客运站股道运用问题也变得尤为复杂。
二、客运站股道运用优化模型
为了解决上述问题，学者们提出了一些客运站股道运用优化模型，主要包括：行车组织模型、列车编组模型、列车运行时间模型等。
1. 行车组织模型
行车组织模型通过对列车的到站、出站、调车、接发车等行车操作进行合理规划，以提高列车的作业效率和股道资源的利用率。该模型以车次的到站时间、始发时间、终到时间等参数为输入，通过算法计算出列车的最佳作业方案，使得列车的运行间隔最小化，从而实现股道资源的最优分配和利用。
2. 列车编组模型
列车编组模型主要用于确定列车的编组方案，以提高列车的运输效率。该模型以客流量、站点的需求量、列车的编组限制等参数为输入，通过算法计算出最优的列车编组方案，使得列车的运输能力最大化，同时满足列车编组的各项限制条件。
3. 列车运行时间模型
列车运行时间模型主要用于确定列车的运行时间，以保证列车的正点率和运行效率。该模型以列车的始发、终到时间、中途停车时间、交路、行车速度等参数为输入，通过算法计算出最优的列车运行时间，使得列车的运行效率最大化，同时满足列车运行时间的各项限制条件。
三、客运站股道运用优化算法
为了有效应用客运站股道运用优化模型，一些优化算法也被提出并得到了广泛应用，主要包括：遗传算法、模拟退火算法、蚁裙算法等。
客运专线相关旅客列车开行方案研究_史峰
文章编号:10018360(2004)02001605客运专线相关旅客列车开行方案研究
史峰1,邓连波1,黎新华1,方琪根2(1.中南大学交通运输工程学院,湖南长沙410075;2.铁道第四勘察设计院线路站场设计研究处,湖北武汉430063)摘要:通过分析铁路客运专线的相关收益及费用,从铁路运输企业和旅客两方面的利益出发建立了客运专线相关旅客列车开行方案的多目标优化模型,提出了优化旅客列车开行方案的求解方法。所提出的换乘多种类别列车的疲劳恢复时间计算公式、不同消费层次选择不同类别列车的思想、列车开行数量的计算式、列车的吸流原则、确定列车类别的动态规划方法等都贴切反映了铁路客运组织和客运市场的相关规律。该方法在客运专线预可行性研究中得到了成功的应用,求解路网规模为60个车站的旅客列车开行方案仅需100s左右时间,并获得了满意的结果。关键词:客运专线;旅客列车;客车开行方案中图分类号:U293文献标识码:AResearchonPassengerTrainPlansforDedicatedPassengerTrafficLines
SHIFeng1,DENGLianbo1,LIXinghua1,FANGQigen2(1.SchoolofTrafficandTransportationEngineering,CentralSouthUniversity,Changsha410075,China;2.Track&StationYardDepartment,TheForthSurvey&DesignInstituteofChinaRailways,Wuhan430063,China)Abstract:Inthispaper,amultiobjectoptimummodelofpassengertrainplansfordedicatedpassengertrafficlinesisestablishedbybalancingbenefitsofbothrailwaytransportationcorporationsandpassengers,andamethodtosolveoptimizationofpassengertrainplansisgiven.Theincludedrestoringtimefunctionwhereapassengertransfersamongseveralkindsofpassengertrains,theideasthatdiffereatconsumelevelpassengerschoosedifferentkindsofpassengertrains,theformulatocalculatethenumberofrunningtrains,theprincipleofatrainabsorbingpassengersandthedynamicprogrammingtodeterminethetrainclassification,allreflectthelawsoftherailwaypassengertrafficorganizationandmarket.Themethodhasbeenappliedinprefeasibilitystudyofdedicatedpassengerlinessuccessfully.Itneedsjustabout100secondstocalculateapassengertrainplanwith60stationsandtheresultissatisfactory.Keywords:dedicatedpassengertrafficline;passengertrain;passengertrainplan为满足人们多层次、多元化的出行需求,各种运输企业依靠科技进步不断提升自己的竞争能力,随着新理念、新技术在各种运输方式中大量推广应用,为旅客提供了更快捷、舒适、方便的乘车条件。运输业的发展导致了运输市场的激烈竞争,各种运输方式承担的客运量和旅客周转量的份额在不断发生变化。虽然各种运输方式的本质属性对运输市场有一个大致的划分,但运输条件和服务水平对市场份额仍然起着十分重要的作用。收稿日期:20031118;修回日期:20031215作者简介:史峰(1956),男,湖南芷江人,教授,博士生导师。Email:shifeng@近年来,铁路通过提高列车旅行速度,推出夕发朝至、朝发夕归、城际列车等多种方便出行的品牌,实行计算机联网售票等多种现代化服务手段,大大加强了铁路的市场竞争力。目前,除进一步加大提速和信息化管理的步伐外,客运专线是铁路发展中新的热点,它将为出行者提供全新的服务。随着客运专线的推出,将形成作为客运专线的高速铁路和客货混跑的普速铁路构成的铁路客运网络。我国将采取高速列车在客运专线运行为主,适当下到普速线,中速列车跨线运行,普速列车仅在普速线上运行的运输组织模式。这种特殊的运输组织模式使本来就十分复杂的旅客列车开行方案更为复杂化。本文通过分析铁路客运专线的相关收益及费用,第26卷第2期铁道学报Vol.26No.22004年4月JOURNALOFTHECHINARAILWAYSOCIETYApril2004从铁路运输企业和旅客两方面的利益出发建立了客运专线相关旅客列车开行方案的多目标优化模型,并提出了优化客运专线相关旅客列车开行方案的求解方法,包括列车开行数量判别式、列车吸流原则、确定列车类别的动态规划等,该方法在客运专线预可行性研究中得到了成功的应用。1客运专线相关旅客列车开行方案优化问题及研究现状客运专线的旅客列车开行方案并不局限于客运专线上的旅客列车,而是指整个相关区域运输网络的旅客列车开行方案。其主要内容包括相关区域路网所有开行列车的类别、对数、运行区段,以充分满足旅客的出行需求,使铁路运输企业效益最大化。目前我国旅客列车开行方案主要由手工制定,文献[1]对我国现阶段旅客列车的组织和开行方案的制定作了系统描述。文献[2~4]讨论了国内旅客列车的开行原则,并作了一些定性分析。文献[5~7]研究了方案的优化方法,其中文献[5]将直通旅客列车开行方案的制定归结为二分图的最大加权匹配问题,文献[6]在分析了最小成本和最大收益的两种传统模型的基础上,综合考虑旅行时间、旅行费用、旅行方便与舒适程度等因素对市场细分的影响,以及运输能力与需求的关系,构造了两点间客流的旅客列车开行方案决策模型。文献[7]讨论了高速列车停站影响,建立了高速列车开行方案的多目标01规划数学模型,构造了多层次01规划求解方法。发达国家和地区对客车开行方案的成本、收益和数学描述等方面的研究相对深入一些,文献[8,9]研究了网络条件下多种列车组合情形,文献[8]讨论了具有周期时刻表的开行方案优化问题,文献[9]采用模糊数学规划来研究台湾高速铁路列车开行方案,建立了单条铁路线上城际高速铁路旅客列车开行方案的多目标优化模型,目标函数包括经营者的总体运营成本最少和旅客总旅行时间最少两个方面,由于路网规模小、客流密度大,其开行方案具有公交化运营模式的特点。2旅客列车开行方案效益分析旅客运输系统包含两方面的决策,一方面决策来自于旅客运输企业,另一方面决策来自于旅客,相应地开行旅客列车的优化目标也包括两个方面,一方面为尽可能地扩大运输企业运营效益,另一方面为充分满足旅客出行需求。2.1铁路运营收益与成本铁路运营效益分为运营收入与成本。运营收入主要指客票收入,用乘车里程和人公里票价率来计算。票价率与列车类别和线路类别有关,列车类别可分为高、中、普速列车,线路类别可分为客运专线和普速线,一般地,用u表示列车类别,v表示线路类别,记票价率为每人公里R(u,v)元。运营成本分为列车公里费用和中转组织费用,其中列车公里费用可由车小时费用、车公里费用、列车公里费用归结而来。从平均意义来看,将列车编组视为定值,并将列车每日行驶公里数也视为定值,这样就将车小时费用和车公里费用都转换成了列车公里费用。列车公里费用包括各类列车的折旧费、能耗、材料费、维修费、人员工资等其他费用,记各类列车公里费用为F(u,v)元。记中转组织费用为每人次元。2.2旅客出行收益与成本旅客出行效益分为旅客收益和支出。旅客收益体现为位移,由于乘坐任何一类列车所产生的位移都一样,所以一律不考虑旅客收益,或统一记为0。旅客支出包括票价、旅行时间、中转风险和疲劳恢复时间。旅客票价支出等于铁路客票收入。旅行时间包括乘车时间和中转时间。乘车时间等于乘车里程除以列车旅行速度,其中乘车里程可以通过所乘列车及其经由获得,另记列车类别u在区段e的旅行速度为每小时V(u,e)公里。中转时间按不同类别列车之间换乘确定,以便体现普速线与客运专线的车站或站台之间的距离以及各类列车的开行密度的差别,记类别u1至类别u2的列车每人次中转时间为(u1,u2)小时。中转风险主要反应旅客花费中转时间以外所承担的风险和精力负担,中转不畅时可能导致支付更多的中转时间和相关费用,也可能降低转乘列车的舒适度。中转风险的大小取决于中转站往终点站的旅客运输能力,可按照中转时间的倍计算。表1参数au、bu的取值列车种类aubu/h-1高速列车590.28中速列车490.33普速列车390.40
开行跨线列车条件下铁路通道内旅客列车开行方案优化研究
开行跨线列车条件下铁路通道内旅客列车开行方案优化研究
开行跨线列车条件下铁路通道内旅客列车开行方案优化研究
摘要：随着铁路交通的快速发展，城市之间的交通需求日益增加。为满足旅客列车运行需求，我们需要对列车开行方案进行优化研究。本文结合开行跨线列车的条件，以铁路通道内旅客列车的开行方案为研究对象，通过建立数学模型，运用求解算法，提出了一种优化的旅客列车开行方案。研究结果表明，该方案能够最大程度地提高列车运行效率，减少运行成本，为铁路客运事业的发展提供了有力的支持。
1. 引言
铁路交通作为一种快速、高效、节能的交通方式，受到了广大旅客的青睐。为满足旅客列车日益增加的运行需求，需要对列车开行方案进行优化研究。随着高铁网络的建设和城市之间的交通需求不断增加，开行跨线列车的条件已经具备。因此，我们需要针对铁路通道内旅客列车的开行方案进行优化研究，以提高列车运行效率、减少运行成本。
2. 相关工作
旅客列车开行方案的优化研究已经得到了广泛的关注。已有的研究主要集中在列车发车间隔、车次调整、车站停靠时间等方面进行优化。然而，这些研究往往没有考虑到跨线列车的开行条件，导致优化方案在应用时存在一定的限制。
3. 研究目标与方法
本文旨在优化铁路通道内旅客列车的开行方案，提高列车的运行效率和运行成本。首先，我们确定了最大旅客需求和开行跨线列车的条件。然后，建立了旅客列车开行方案的数学模型，以最小化列车总延误时间和总耗时为目标函数，考虑到列车的发车间隔、车次调整和车站停靠时间等因素。最后，利用求解算法对模型进行求解，得到优化的旅客列车开行方案。
4. 数学模型与求解算法
4.1 数学模型
为了实现优化目标，我们建立了如下数学模型：
目标函数：最小化列车总延误时间和总耗时。
约束条件：旅客需求满足、列车运行间隔满足、车次调整满足、车站停靠时间满足。
4.2 求解算法
客运专线列车开行模式确定方法
第３１卷第６期 ２０ｌ０年１２月 大连交通大学学报 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＤＡＬＩＡＮ ＪＩＡＯＴＯＮＧ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ Ｖｏ１．３１ Ｎｏ．６ Ｄｅｃ．２０１０ 文章编号：１６７３－９５９０（２０１０）０６—０００６—０５
客运专线列车开行模式确定方法
张琦 （北京交通大学交通运输学院，北京１０００４４） 摘要：针对快速客运网背景，将列车开行模式问题定位为列车运行区段与列车类别的协同优化确定问 题．通过对列车开行模式类型的分析，提出以运输效用为核心的客运专线列车开行模式确定方法．分析 列车开行模式的适用条件，研究列车发车间隔、技术成本系数与旅客时间价值三类因素作用下列车开行 模式选择的临界水平．应用数值模拟方法，对路网范围内两类列车开行模式方案进行对比分析．模拟试 验的结果显示：列车通达运行范围以技术条件为界的开行模式方案换乘次数较少，平均直达里程较长， 且列车无欠速运行． 关键词：客运专线；列车开行模式；运输效用；临界水平 文献标识码：Ａ
０ 引言 我国已进入客运专线大规模建设时期，既有 线提速改造也已取得巨大成果．铁路快速客运网 的形成将显著提升铁路客运市场的技术条件与服 务水平，改变现有铁路客运网络结构布局，有助于 突破铁路客运在长距离运输能力上的瓶颈制约， 整体提升铁路旅客运输服务质量．由于未来铁路 快速客运线网背景下的旅客需求与生产要素将发 生巨大变化，旅客列车开行模式的理论与方法面 临的应用环境和适用对象也将随之改变．同时，我 国铁路客运在运输组织、市场需求等方面存在多 层面、多形式的复杂特征，这些实际情况对旅客列 车开行模式的确定方法也提出了新的要求．既有 相关研究¨ 主要针对特定干线高速铁路运输组 织模式展开．本文以快速客运网为背景，对列车开 行模式问题进行定位 １ 客运专线列车开行模式问题分析 客运专线列车开行问题广义而言可理解为协 调两类平衡关系的问题，即：其一平衡客运需求与 运输资源的关系，其二平衡旅客出行收益与运输 企业效益的关系．旅客列车开行方案以此两类关 系协调为目标，得到旅客列车的对数、类别、运行 区段、停站和编组辆数等要素的综合技术方案．列 车开行模式问题是列车开行方案制定的先决条 件．本文将列车开行模式问题定位为列车运行区 段与列车类别的协同优化确定问题．依据对应的 技术条件的不同，可以细分为以下两种类型： （１）技术条件相同的相邻区段直达与中转列 车开行问题 这类问题主要针对区段客流密度波动的现实 条件，研究长短途列车配合开行问题． （２）技术条件差异的相邻区段直达与中转列 车开行问题 这类问题综合考虑客流、成本等因素，研究不 同类别列车运行区段配合问题，即列车设计速度 与区段设计速度差异情况下的列车开行问题，包 括高速列车下线运行问题、中速列车上线运行问 题等． ２ 客运专线列车开行模式确定 ２．１ 客运专线列车开行模式确定方法 列车开行模式的确定分为以下４个步骤（图１）： 首先，分析客流需求特征与运输资源条件，得
客运专线列车开行方案的优化方法研究
收稿日期:2004-09-06作者简介:徐瑞华(1963-),男,江苏苏州人,教授,工学博士,博士生导师.E2mail:rhxu@客运专线列车开行方案的优化方法研究
徐瑞华,邹晓磊
(同济大学沪西校区运输管理工程系,上海 200331)
摘要:通过分析客运专线列车开行方案的特性及其确定过程,提出了通过车流合并来确定和优化列车开行方案的
方法.给出了车流合并的概念,研究了车流合并对运输组织的影响并提出了车流合并的原则;设计了合并车流的数
据结构及相关计算机算法,并结合实例进行了验证.
关键词:客运专线;列车开行方案;车流合并
中图分类号:U292.3 文献标识码:A 文章编号:0253-374X(2005)12-1608-04
StudyonTrainPlansOptimizationfor
PassengerTrafficSpecialLine
XURui2hua,ZOUXiao2lei
(DepartmentofTransportManagementEngineering,TongjiUniversityWestCampus,Shanghai200331,China)
Abstract:Thepaperanalyzedthecharacteristicsoftrainplansonthepassengertrafficspeciallineand
gaveamethodtomakeandoptimizetrainplansbyrecombiningpassengerflows.Basedonthere2
searchesonconceptionsandprinciplesofrecombiningpassengerflows,anditsinfluenceontrainopera2
tion,correlativedatastructuresandvalidatedalgorithmsweregivenforthepassenger2flowrecombina2
武广客运专线动车组运用优化模型及求解思路
堕 工程 堡垦堂塑第 堂笙 ２０１２年６月Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｎｏ．２Ｖｏ１．１０ Ｊｕｎ．２０１２
武广客运专线动车组运用优化模型
任公平 及求解思路
广州铁路集团公司，广深铁路股份有限公司，广州车站，广州５１００１０
摘 要：动车组运用是客运专线运营的重要内容，通过动车组的运用优化可以有效的提高动车组运用效率
以及客运专线运营效率。在给定列车运行图条件下，动车组所属权、检修规程、运用方式和作业时间标准
是影响其运用计划编制的重要内容。针对武广客运专线，在分析武广客运专线动车组的修程修制和运用方
式的基础上，结合给定的列车开行方案，以完成列车运行图任务所需动车组数量最少和动车组运用率均衡
为目标，建立了考虑日常检修和一级检修的武广客运专线动车组运用优化模型，并给出了该优化模型的求
解思路。作者首先将该模型简化为单目标规划问题，然后将其转化为动车组运用的ＴＳＰ网络模型，该模型
可以用蚁群算法进行求解。
关键词：武广客运专线；动车组运用优化；数学模型；求解思路
中图分类号：Ｕ２９２．４ 文献标识码： 文章编号：１６７２－４７４７（２０ｌ ２）０２—００５６－０８
Ｔｒａｉｎ－－ｓｅｔ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ Ｍｏｄｅｌ
ｏｆ Ｗｕｈａｎ－－Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ Ｄｅｄｉｃａｔｅｄ Ｐａｓｓｅｎｇｅｒ Ｌｉｎｅ
ａｎｄ Ｉｔｓ Ｓ ｏｌｕｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄ
ＲＥＮ Ｇｏｎｇ—ｐｉｎｇ
Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ Ｓｔａｔｉｏｎ，Ｇｕａｎｇｓｈｅｎ Ｒａｉｌｗａｙ Ｃｏ．Ｌｔｄ，
Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ Ｒａｉｌｗａｙ（Ｇｒｏｕｐ）Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５ｉ００１０，Ｃｈｉｎａ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｒａｉｎ．ｓｅｔ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｉｓ ｔｈｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｄｅｄｉｃａｔｅｄ ｐａｓｓｅｎｇｅｒ １ ｉｎｅ
客运专线旅客列车开行方案问题研究分析
客运专线旅客列车开行方案问题研究分析
口史常庆 （西南交通大学 交通运输与物流学院，成都 ６１ ００３１）
摘要：旅客列车开行方案问题一直是铁路运输组织研究的热点和难点。其目标是实现铁路运输
企业和旅客效益最大化，迄今在开行方案制定理论与方法研究上取得较多成果。在综述了客运专线旅
客列车开行方案问题国内外研究现状的基础上，结合已有的主要研究成果，探讨了研究现状存在的薄
弱环节及未来的研究方向。 关键词：客运专线；开行方案；模型；优化
中图分类号：Ｕ２９３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７１－３４００（２０１３）１２－０ｌ１９—０３
Ｓｕｒｖｅｙ ｏｆ Ｐａｓｓｅｎｇｅｒ Ｔｒａｉｎｓ Ｐｌａｎ ｆｏｒ Ｐａｓｓｅｎｇｅｒ Ｄｅｄｉｃａｔｅｄ Ｌｉｎｅｓ
ＳＨＩ Ｃｈａｎｇ－ｑｉｎｇ
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｌｏｇｉｓｔｉｃｓ，Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ ６ １ ００３ １，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｏｆ ｐａｓｓｅｎｇｅｒ ｔｒａｉｎｓ ｐｌａｎ ｆｏｒ ｐａｓｓｅｎｇｅｒ ｄｅｄｉｃａｔｅｄ ｌｉｎｅｓ ｒｅｍａｉｎｓ ａｓ ａ ｈｏｔ ａｎｄ ｄｉｆｆｉｃｕｌｔ ｓｐｏｔ ｉｎ ｒｅｓｅａｒｃｈ
ｏｆ ｒａｉｌｗａｙ ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ ｉｎ Ｃｈｉｎａ．Ｔｈｅ ｐｕｒｐｏｓｅ ｏｆ ｓｕｃｈ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｉｓ ｔｏ ｍａｘｉｍｉｚｅ ｔｈｅ ｂｅｎｅｆｉｔｓ ｆｏｒ ｒａｉｌ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ
ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓ ａｎｄ ｐａｓｓｅｎｇｅｒｓ．Ｕｐ ｔｏ ｎｏｗ，ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ａｃｈｉｅｖｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｉｅｓ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ｐａｓｓｅｎｇｅｒ ｔｒａｉｎ
ｐｌａｎｓ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｇｉｖｅｓ ａ ｆｕｌｌ ｖｉｅｗ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｓｔａｔｕｓ ｏｎ ｐａｓｓｅｎｇｅｒ ｔｒａｉｎｓ ｐｌａｎ ｈｏｍｅ ａｎｄ ａｂｒｏａｄ，ａｎｄ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｒｅｓｅａｒｃｈ，ｉｔ ｅｘｐｌｏｒｅｄ ｔｈｅ ｗｅａｋ ａｓｐｅｃｔｓ ａｎｄ ｐｒｏｓｐｅｃｔｅｄ ｔｈｅ ｆｕｔｕｒｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ．
高速旅客列车开行方案的鲁棒优化模型
高速旅客列车开行方案的鲁棒优化模型
蒲松;王文宪;陈钉均;吕红霞
【期刊名称】《交通运输系统工程与信息》
【年(卷),期】2015(015)006
【摘 要】由于预测客流与实际需求存在一定偏差,以单一预测值为基础的开行方案不能与实际需求相匹配.将客流需求限定于预测均值与峰值所构成的区间,利用鲁棒理论建立基于客流需求波动的开行方案鲁棒优化模型,并转化为线性混合整数规划模型.根据模型特点,设计拉格朗日松弛的求解算法,通过松弛耦合约束,将原问题分解成更为简单的子问题.以目标值增加率(相对于客流确定模型)变化的首个"拐点"对应的解为鲁棒解.最后对武广高铁测算,在有效时间内获得了高质量的解,平均误差率为5.04%.结果表明,鲁棒解能较好地平衡客流需求波动与开行方案计划.
【总页数】6页(P101-106)
【作 者】蒲松;王文宪;陈钉均;吕红霞
【作者单位】西南交通大学交通运输与物流学院,成都610031;西南交通大学交通运输与物流学院,成都610031;西南交通大学交通运输与物流学院,成都610031;西南交通大学全国铁路列车运行图编制研发培训中心,成都610031;综合交通运输智能化国家地方联合工程实验室,成都610031;西南交通大学交通运输与物流学院,成都610031;西南交通大学全国铁路列车运行图编制研发培训中心,成都610031;综合交通运输智能化国家地方联合工程实验室,成都610031
【正文语种】中 文 【中图分类】U292.4
【相关文献】
1.高速铁路旅客列车开行方案研究 [J], 陈肖;吴晖
2.考虑客流量不确定性的客运专线开行方案鲁棒优化模型 [J], 孙惠娟;蔡仲启;彭春华
3.兰新高速铁路旅客列车开行方案优化研究 [J], 江雨星
4.京沪高速铁路旅客列车开行方案的优化调整 [J], 孟凡峰;李博
5.一种基于经济效益的高速铁路旅客列车开行方案研究 [J], 冯鑫;罗金宝
客运专线列车开行方案优化思路综述
文章编号：１００３—１４２１（２ｏｏ８）Ｏ５一【）（】６９一Ｏ３ 中图分类号：Ｕ２３８；Ｕ２９２．５ 文献标识码：Ａ
客运专线列车开行方案
优化思路综述
Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ Ｒｅｖｉｅｗ ｏｎ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｔｒａｉｎ Ｒｕｎｎｉｎｇ Ｓｃｈｅｍｅ ｏｆ
Ｄｅｄｉｃａｔｅｄ Ｐａｓｓｅｎｇｅｒ Ｒａｉｌｗａｙｓ
闰海峰 ，董守清 ，李群仁
ＹＡＮ Ｈａｉ－ｆｅｎｇ ，Ｄ０ＮＧ Ｓｈｏｕ—ｑｉｎｇ ，ＬＩ Ｑｕｎ—ｒｅｎ。
（１．西南交通大学交通运输学院，四川成都 ６ １ ００３ １；２．中国铁道科学研究院，
北京 １ ０００８１；３．中国铁道科学研究院运输及经济研究所，北京 １ ０００８１）
（Ｉ．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｔｒａｆｆｉｃ ａｎｄ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ，Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ，Ｓｉｃｈｕａｎ ６１００３１
Ｃｈｉｎａ；２．Ｃｈｉｎａ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｒａｉｌｗａｙ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｒｉｎｇ １ ０００８ １，Ｃｈｉｎａ；３．Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ａｎｄ Ｅｃｏｎｏｍｉｃｓ ＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＣＡＲＳ，Ｂｅｒｉｎｇ １０００８ １，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｔｒａｉｎ ｒｕｎｎｉｎｇ ｓｃｈｅｍｅ ｏｆ ｄｅｄｉｃａｔｅｄ ｐａｓｓｅｎｇｅｒ ｌｉｎｅ ｉｓ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ
ｐａｒｔ ｏｆ ｐａｓｓｅｎｇｅｒ ｔｒａｉｎ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ，ｓｏ ｉｔ ｉｓ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｔｏ ｆｉｎｄ
ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｎ ｅｘｐｌｏｒｉｎｇ ｉｔｓ ｓｃｈｅｍｅ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｃｏｍｐｌｅｔｅ ｓｃｈｅｍｅ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ
ｆ０ｒｍｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｒｅｅ ｓｔｅｐｓ：ｔｒａｆｆｉｃ ｖｏｌｕｍｅ ｆｏｒｅｃａｓｔ，ｒｕｎｎｉｎｇ ｓｃｈｅｍｅ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ