基于同站台换乘的高速铁路车站作业计划优化编制

摘要

近年来，随着高速铁路的快速发展，一个连通我国各个地区的快速客运网络已经逐步形成。在高速铁路逐步成网的背景下，作为路网中重要节点的大型高速铁路车站的作业水平和效率将对路网能力的发挥、路网的运营秩序产生至关重要的影响;另外，随着高速铁路的成网运营，客流量逐步增长、路网结构趋于复杂，需要中转换乘模式与直达模式的配合共同完成路网上客流的输送，同站台换乘作为一种便捷的中转换乘方式能够保障换乘客流的服务质量。因此，基于同站台换乘的高速铁路车站作业计划的优化编制研究具有重要的意义。
　　本文围绕基于同站台换乘的高速铁路车站作业计划优化编制的关键问题展开研究，主要包括以下内容:
　　第一，高速铁路车站换乘接续组织分析。阐述高速铁路中转换乘理念引入的重要意义及高速铁路车站换乘组织的原则，从换乘特点、换乘过程及换乘时间等角度针对不同换乘方式进行对比分析，研究同站台换乘的优势及其实现的复杂性，从运输计划的制定、客运信息发布与客票预订系统的支持及车站换乘客流组织三个方面对同站台换乘实现的可行性展开论述。
　　第二，高速铁路车站技术作业与作业计划编制理论。分析高速铁路车站技术作业的特点及不同作业类型列车在高速铁路车站作业的流程，依据列车在车站作业的内容与流程，从列车占用咽喉区时间标准及列车占用到发线时间标准两方面确定车站技术作业时间标准。其后，对车站作业计划编制必备条件与指导方针进行阐述。
　　第三，模型的建立与算法的设计。结合前两部分的论述，以咽喉区进路选择与到发线运用一体化优化为基本原则，构建基于同站台换乘的高速铁路车站作业计划优化编制模型，以到发线运用的不均衡程度最小化及同站台换乘能够服务的潜在客流最大化为优化目标，并依据列车在车站技术作业的原则与模式形成模型的五项约束条件，针对构建的多目标非线性0-1整数规划模型，采用遗传算法进行求解。
　　第四，武汉站高速场实例分析。以车站平面图、列车运行图、动车组运用计划、车站技术作业时间标准及潜在换乘客流量作为输入条件，采用Matlab软件编程求解武汉站高速场的作业计划优化编制方案，并针对到发线运用的均衡性及同站台换乘组织方案的多样性两方面将优化方案与既有方案进行对比，对比结果验证了模型与算法的可行性与有效性。

目录

声明

致谢

摘要

1 引言

1．1 研究背景与意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 战略层面的能力评估与计划制定

1．2．2 战术层面的计划编制

1．2．3 运营层面的计划调整

1．2．4 本文定位

1．3 研究内容与技术路线

2 高速铁路车站换乘组织

2．1 高速铁路换乘理念的引入

2．2 高速铁路换乘组织的原则

2．3 高速铁路车站换乘方式

2．3．1 同站台换乘

2．3．2 异站台换乘

2．3．3 站厅换乘

2．3．4 站外换乘

2．4 高速铁路车站同站台换乘实现条件

2．4．1 制定满足换乘接续的运输计划

2．4．2 客运信息发布与客票预订系统的支持

2．4．3 车站内换乘客流组织

2．5 本章小结

3 高速铁路车站技术作业与计划编制理论基础

3．1 高速铁路车站技术作业的特点

3．2 高速铁路车站技术作业的流程

3．2．1 始发旅客列车技术作业流程

3．2．2 终到旅客列车技术作业流程

3．2．3 立即折返旅客列车技术作业流程

3．2．4 通过旅客列车技术作业流程

3．3 高速铁路车站技术作业的时间标准

3．3．1 列车占用咽喉区的时间标准

3．3．2 列车占用到发线的时间标准

3．4 高速铁路车站作业计划编制依据与指导方针

3．4．1 车站作业计划编制的必备条件

3．4．2 车站作业计划编制的指导方针

3．5 本章小结

4 基于同站台换乘的高速铁路车站作业计划优化编制方法

4．1 问题描述

4．2 车站咽喉区进路冲突疏解策略

4．3 模型建立

4．3．1 假设条件

4．3．2 参数定义

4．3．3 决策变量

4．3．4 目标函数

4．3．5 约束条件

4．4 算法设计

4．4．1 遗传算法概述

4．4．2 编码方案设计

4．4．3 适应度函数设计

4．4．4 约束条件的处理

4．4．5 遗传算子设计

4．4．6 迭代终止规则

4．4．7 算法流程

4．5 本章小结

5 武汉站高速场实例分析

5．1 背景介绍

5．2 数据准备

5．2．1 车站平面图的数据化处理

5．2．2 列车运行及动车组运用数据

5．2．3 列车技术作业时间标准

5．2．4 换乘接续信息

5．3 计算结果分析

5．3．1 车站作业计划的优化编制方案

5．3．2 优化方案的均衡性分析

5．3．3 优化方案的同站台换乘接续分析

5．4 本章小结

6 结论与展望

6．1 研究结论

6．2 研究展望

参考文献

附录

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

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