互联互通条件下城市轨道交通列车交路计划编制优化

摘要

互联互通是城市轨道交通网络化运营的一个重要发展趋势。基于互联互通的城市轨道交通运输组织方案更加灵活、线线间协调性要求更高，同时对乘客服务水平也具有明显的提升作用。如何稳健地推进互联互通这一新型运输组织模式实施成为当前决策者、运营管理者关注的重点。城市轨道交通列车交路计划是解决运力资源配置的重要手段，将直接影响后续运输组织，间接决定整个城市轨道交通系统的实际运营效果。现有研究较少从互联互通的角度对城市轨道交通列车交路计划编制进行优化，本文以互联互通的城市轨道交通网络为背景，研究列车交路计划相关问题。
　　论文的研究思路是:首先，对跨线运行交路设置、乘客出行路径选择行为以及列车交路计划编制三个关键问题进行分析;然后，考虑乘客与企业双方利益，建立了列车交路计划编制的多目标优化模型，并设计了改进的遗传算法求解;最后，通过案例分析验证了模型的有效性。本文的主要工作和结论如下:
　　(1)论文理论基础的三个关键问题研究。首先，给出了跨线运行交路的定义，阐述了跨线运行交路的优缺点和基本类型，总结了跨线运行交路设置的客流条件及土建、车辆、信号等工程条件;接下来，分析了乘客出行路径选择行为特征及影响因素，并建立了基于乘客出行效益的出行路径选择模型，采用基于深度搜索优先和分支定界思想的有效路径搜索算法，并通过改进的logit模型进行路径分配;最后，详细分析了列车交路计划的影响因素，主要是乘客需求、运输供给、企业效益和社会效益等三个方面，总结了交路计划编制的原则与步骤。
　　(2)从城市轨道交通公益性的角度出发，在考虑互联互通条件下乘客出行路径选择行为特征的基础上，以乘客广义出行费用和企业运营成本最小为目标，以乘客出行需求、发车间隔、区段运力运量比值、交路总数、乘客服务水平及运营复杂程度等为约束条件，构建了互联互通条件下城轨列车交路计划编制优化的多目标非线性混合整数规划模型。旨在兼顾运输企业利益最小的情况下，减少乘客总旅行时间和换乘时间，提高服务水平。根据模型特点，设计了遗传模拟退火算法，有效避免了过早收敛的缺陷。
　　(3)以重庆市轨道交通骨干网中互联互通的三条快速线为研究对象，在分析线路行车条件和早高峰时段客流特征的基础上，对提出的模型与算法进行应用并验证了有效性，随后分析了不同的交路总数以及目标函数权重系数对结果的影响。
　　(4)案例分析表明:①互联互通条件下跨线运行交路的合理设置一方面能大幅度减少乘客换乘时间，满足快速、直达的需求，另一方面能够有效减少运用车数及列车走行公里，降低企业运营成本。②跨线运行交路的设置将部分乘客由单点换乘转化为多点换乘，为乘客提供了多样化的路径选择，同时也缓解了换乘站的拥堵，提高了换乘效率。③从企业与乘客利益的权重系数变化对结果产生的影响来看，企业运营成本占比较大时，建议可通过合理设置跨线运行交路，有效减少各交路发车频率，降低企业运营成本。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．2．3 国内外研究现状总结

1．3 研究内容及技术路线

1．3．1 研究内容

1．3．2 技术路线

2 互联互通条件下城轨列车交路计划的关键问题研究

2．1 互联互通条件下跨线运行交路的设置

2．1．1 跨线运行交路定义及优缺点

2．1．2 跨线运行交路基本类型

2．1．3 跨线运行交路设置条件

2．2 互联互通条件下乘客路径选择行为

2．2．1 互联互通条件下客流分类

2．2．2 路径选择行为的影响因素

2．2．3 路径选择模型

2．3 互联互通条件下列车交路计划编制基础

2．3．1 列车交路计划编制的影响因素

2．3．2 列车交路计划编制原则

2．3．3 列车交路计划编制步骤

2．3．4 列车交路备选集的生成

2．4 本章小结

3 互联互通条件下城轨列车交路计划编制优化模型与求解

3．1 互联互通条件下城轨列车交路计划编制优化模型

3．1．1 问题描述及假设

3．1．2 参数说明

3．1．3 目标函数

3．1．4 约束条件

3．2 模型求解

3．2．1 求解方法选择

3．2．2 算法设计

3．3 本章小结

4 案例分析

4．1 线路基本情况

4．2 客流特征

4．2．1 断面客流

4．2．2 换乘客流

4．3 列车交路计划编制优化

4．3．1 参数设定

4．3．2 备选交路集合

4．3．3 模型求解

4．4 列车交路方案分析

4．4．1 与单线独立运营模式比较分析

4．4．2 不同交路数的交路计划比较分析

4．4．3 目标函数权重系数灵敏度分析

4．5 本章小结

5 结论

5．1 论文的主要工作和结论

5．2 论文创新点

5．3 研究展望

参考文献

作者简历

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