161109字博士毕业论文高速铁路列车实施计划与运行线路协调改进的理论与方法探讨

论文类型：博士毕业论文

论文字数：161109字

论点：列车,开行,旅客

论文概述：

本文是在职博士研究生论文，通过与现有列车开行方案优化方法对比，改进的基于时段旅客出行服务网络能更加完整的描述旅客出行决策的影响因素，反映旅客出行波动特点。

论文正文：

1简介

我国高速铁路运营部门只有发展迅速，才能充分借鉴国外高速铁路运营的相关经验。然而，到2013年底，中国高速铁路网运营规模约占全球高速铁路总里程的一半。同时，我国高速铁路投入运营的平均里程比其他国家长，导致我国高速铁路旅客的平均出行距离明显高于其他国家。因此，我国旅客旅行时面临的情况不同于其他国家，这将导致我国高速铁路运营中遇到许多其他国家可能没有遇到的问题。因此，我国铁路系统工作人员和相关科研人员需要积极探索和解决这些问题。随着中国乘客收入水平的提高，乘客对交通服务的安全性、舒适性和出行时间的要求也在不断提高。然而，高速铁路服务仍需改善。例如，相关调查显示，选择中转的乘客比例仍然相对较低。调查中只有6.4%的乘客选择换乘。主要原因是糟糕的列车连接和更多的列车延误导致更高的运输成本。近几十年来，对游客旅游的需求也越来越强烈。长期以来，中国铁路运输的特点是“客货混运，运力紧张”。一方面，客货混运造成运输能力的极大浪费；另一方面，日益增长的运输需求使得运输能力短缺问题更加严重。因此，长期以来，我国铁路运营部门一直致力于优化运输能力配置，最大限度地提高运输能力。然而，高速铁路运营将带来城际铁路运输能力的释放，并提供提高服务质量的可能性。同时，乘客对出行舒适性、准时性和换乘便利性的要求越来越高。
……

2列车运行计划与列车运行图协调优化的基本理论

2.1客运规划流程
根据这一要求，高速铁路运输组织计划一般按照旅客需求分析、运行计划、列车运行图、动车组运行计划、机组调度等步骤完成。表2-1显示了每一步的决策内容。客运规划过程是将运输任务制定的全过程逐步分解，并将其转化为一个逐步推进的优化阶段。从表2-1各阶段的决策内容可以看出，列车运行计划是整个运输规划中处理旅客需求和铁路运输服务的关键环节。列车运行计划是在分析和整理旅客需求的基础上，以运输服务的形式表达旅客需求的过程。列车运行图在列车运行计划制定的运输服务的基础上，根据相关的安全运输约束和规则，将运输服务具体化，将运输服务实现为乘客所需的列车时刻表。实施车辆运输计划和乘务计划，确保运输服务的实施。综上所述，列车运行计划与列车运行图之间的关系是整个运输规划过程中处理旅客需求与运输服务之间最重要的环节。

2.2列车运行计划与列车运行图之间的冲突分析
列车运行计划的目标通常需要综合考虑乘客出行成本和运营部门成本。运营成本主要涉及多个机组的运营和机组调度。这种成本的最小化需要在多机组运行计划和机组调度计划中具体分析。列车运行计划与列车运行图优化目标之间的冲突主要体现在乘客的出行成本上。列车运行计划一般要求乘客的最小总行驶成本，列车运行图的目标函数一般是列车的最小总行驶时间。但是，考虑到出行过程中存在换乘、等车等环节，不同路线的乘客数量不同，所有列车的最小总出行时间不一定保证乘客的最小总出行时间。同时，在相同的列车总行驶时间下，乘客的总行驶成本也是不同的。

3考虑列车运行图协调信息系统优化的列车运行计划优化设计方法.........37
3.1符号定义……37
3.2列车运行计划设计的理论分析.......42
3.3乘客出行分析.........44
4考虑列车运行图协调信息的用户平衡条件下列车运行计划优化设计方法……77
4.1符号定义……77
4.2用户平衡客流分配方法……78
4.3基于用户平衡的列车运行计划优化设计模型……91
5考虑列车运行计划协调信息的列车运行图优化方法...................101
5.1符号定义........101
5.2小时空网络建设……103

6示例验证

6.1背景示例
经过多年的高速铁路建设和既有铁路的高速改造，“四纵四横”干线网基本形成。如图6-1所示，现阶段我国高速铁路的发展情况。在研究的路网中，南京南路与上海虹桥、京沪高速铁路和沪宁城际铁路之间有平行线。因此，根据实际运行情况将两条线分开。北京和青岛的火车在京沪高速铁路上行驶，汉口和合肥的火车在沪宁城际铁路上行驶。同时，一些地区或城市可能包含多个车站，可以处理高速列车的接发操作。本文主要选择主要服务于高速线路的车站。例如，武汉有三个车站:武汉、汉口和武昌。但是汉口主要为合武客运专线服务，武汉主要为京广高速铁路服务，武昌主要为现有的京广线服务。因此，本例选择汉口站作为研究对象。具体枢纽内的分工不是本文的研究内容。

6.2基础数据和参数设置示例
从图6-5可以看出，两者之间的协调和迭代过程就是运行计划和列车运行图阶段之间的协调和交互过程。列车运行计划的目标值不断上升的原因是在协调过程中列车运行计划的运行量没有变化的情况下，列车发车时间的延迟导致乘客出行时间的增加。然而，在这种调整下，列车运行图的设计结果越来越符合列车运行图的实际要求，列车的晚点也减少了，因此列车运行图的组装不断下降。最后，当列车运行图对应的列车运行计划目标值接近原运行计划值时，整个协调过程收敛。第五章已经通过一个实例介绍了协调信息参数设置方法的影响分析，这里不再做详细分析。
...

7结论与展望

本文研究了高速铁路列车运行计划与列车运行图协调优化的理论与方法。主要结论如下:
(1)通过对列车运行计划和列车运行图优化目标和约束条件的对比分析，说明了协调优化列车运行计划和列车运行图的必要性。通过利用协调信息的协调优化系统与列车运行计划和运行图综合优化方法的比较，说明了列车运行计划和运行图协调优化的可行性。通过分析，得到路段通行能力修正系数、可调停车计划、不同时段给定的列车路线信息、分层列车路线、列车路线换乘关系等协调信息。能有效解决列车运行图和列车运行图之间的冲突，从而构建协调优化系统，并给出具体流程。
(2)与现有的列车运行计划优化方法相比，改进的基于时间的旅客出行服务网络能够更全面地描述旅客出行决策的影响因素，反映旅客出行波动的特点。因此，基于时间间隔旅客出行服务网络的列车运行方案设计模型更加符合旅客的出行特征，求解结果更加科学合理。实例表明，针对基于时间的系统最优乘客分配问题的大规模特点，所设计的列生成方法比传统的优化方法具有更高的适应性。
……

参考文献(省略)