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《中南大学》 2010年
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客运专线网络列车开行方案与运行图综合优化模型及算法

周文梁  
【摘要】: 客运专线网络列车开行方案与运行图综合优化指在一定客运专线网络结构和运输设施条件下,以铁路客运网络上各起讫点之间旅客出行需求量为基础,以旅客运输市场为导向,以提高旅客出行服务水平以及方便车站客运组织作业为目的,科学合理地安排旅客列车开行等级、数量、编组结构、开行起终点、经由线路以及各旅客列车在所经车站的到达、出发或者通过作业时间等内容,体现从客流到列车流的组织方案。由于长期的运输能力紧张,我国铁路的旅客运输组织侧重于满足旅客运输的数量需求,而对旅客出行质量方面的要求并不能给予很好的满足。随着我国铁路客运专线的建设,以“四纵四横”铁路快速通道和四个城际快速客运系统为主的客运专线网的形成极大地提高了铁路运输能力。因此,对如今面对旅客高质量的出行服务需求以及其它旅客运输方式的激烈竞争的铁路企业而言,进一步优化客运专线网络上开行旅客列车,提供高质量的旅客出行服务水平是其旅客运输组织中迫切需要解决的关键问题,具有较强的现实意义。 论文首先分别对旅客列车开行方案和列车运行图进行单独优化研究,设计基于弹性需求的客运专线网络列车开行方案优化方法和基于定序优化的网络列车运行图铺划方法;然后以客运专线网络列车开行方案和列车运行图整体作为研究对象进行综合优化,设计两者的综合优化方法,主要研究内容如下: (1)考虑客运专线网络上旅客列车开行质量对路网上各起终点之间旅客出行需求量的影响,在分析铁路旅客运输出行需求的主要影响因素,建立客运专线旅客运输出行需求量与其影响因素之间的弹性需求函数关系的基础上,通过描述旅客列车开行效益和旅客出行效益,利用铁路运输企业与旅客之间的Stackelberg博弈关系,建立了基于弹性需求的旅客列车开行方案的双层规划模型。 (2)结合旅客列车开行方案及其双层规划模型的特点,以模拟退火算法作为整个求解算法的基本框架,用于求解上层规划模型中的旅客列车开行方案,而以基于弹性需求的GP算法作为给定旅客列车开行方案条件下客流分配算法嵌套其中,用于求解下层规划模型,设计了旅客列车开行方案双层规划模型的模拟退火求解算法。 (3)在考虑旅客列车始发时间域和维修天窗的基础上,以旅客列车旅行时间最少为优化目标,建立客运专线列车运行图优化模型;通过扩展客运专线松弛列车运行图的多平行四边形和有向图表示形式,进而在生成初始松弛旅客列车运行图的基础上,利用其有向图以平移列车作业时间、交换列车作业顺序、变更列车停站方案和调整列车始发时间域等冲突化解策略优化列车运行图,构建基于定序优化的客运专线列车运行图的铺划方法。 (4)结合客运专线列车运行图优化模型和网络列车运行图中作业间隔的衔接区间属性,以旅客列车旅行时间最少为优化目标,建立客运专线网络列车运行图优化模型;通过扩展网络松弛列车运行图的有向图表示形式,建立网络松弛列车运行图的定序优化线性规划模型,组合平移列车作业时间、交换列车作业顺序、变更列车停站方案以及调整列车始发时间域等冲突化解策略,设计基于定序优化的客运专线网络列车运行图铺划方法。 (5)在构造基于旅客列车运行图旅客换乘网络,准确描述旅客出行过程中各项出行费用的基础上,以客运专线网络列车开行方案和列车运行图整体作为优化对象,结合客运专线网络列车开行方案双层规划模型和网络运行图优化模型,以铁路企业运营效益最大为优化目标,以车站整备能力、车辆总数和列车编组辆数等能力资源限制以及列车到发作业相容性为约束,建立旅客列车开行方案和运行图综合优化的双层规划模型。 (6)通过基于客运专线线路网络、旅客列车开行方案以及旅客列车运行图等不同信息层次换乘网络的客流分配将旅客列车开行方案和旅客列车运行图的优化有效结合起来,设计了基于模拟退火的旅客列车开行方案与运行图综合优化算法。
【学位授予单位】:中南大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:U293.1

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 杨宇正;周文梁;;基于弹性需求的高速铁路列车开行方案优化[J];铁道科学与工程学报;2012年03期
2 周文梁;史峰;陈彦;邓连波;;客运专线网络列车开行方案与运行图综合优化方法[J];铁道学报;2011年02期
3 黄鉴;彭其渊;;基于时刻表的客运专线列车客流分配研究[J];铁道运输与经济;2012年11期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 陶思宇;客运专线网络旅客列车开行方案优化设计与调整研究[D];西南交通大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 徐斌;高速铁路列车停站方案研究[D];北京交通大学;2012年
2 李传宾;基于矩阵表示和极大代数法的高铁周期列车运行图编制方法研究[D];北京交通大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 贾俊芳;旅游列车开行方案经济效益评价方法研究[J];北方交通大学学报;2002年02期
2 马建军,胡思继;网状线路列车运行图实验平台基础理论的研究[J];北方交通大学学报;2002年05期
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4 马建军,许红,胡思继,陈祖信;京沪高速铁路列车运行图指标评价体系的研究[J];北方交通大学学报;2003年05期
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中国博士学位论文全文数据库 前2条
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中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 徐炜;计算机编制列车运行图的方法研究[D];大连交通大学;2005年
2 王仲峰;计算机编制列车运行图方法的研究与运用[D];铁道部科学研究院;2005年
3 吴柏青;城际客运专线运输组织相关问题研究[D];西南交通大学;2008年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 赵跃,韩宝明;繁忙干线提速条件下客货分运的研究[J];北方交通大学学报;1999年06期
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4 马建军,王宝杰,胡思继,周磊山;现行列车运行图存在问题及改进方法的研究[J];北方交通大学学报;2000年06期
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7 马建军,胡思继,许红,刘东;京沪高速铁路列车运行图编制基本理论的研究[J];北方交通大学学报;2002年02期
8 杨月芳,曹忠行;旅游列车车底周转问题研究[J];北方交通大学学报;2002年02期
9 马建军,胡思继;网状线路列车运行图实验平台基础理论的研究[J];北方交通大学学报;2002年05期
10 马建军,胡思继,周曦,陈祖信,王宝杰;京沪高速铁路高中速列车到发时间域的计算方法[J];北方交通大学学报;2002年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 ;Optimal Model and Algorithm of Passenger Train Plan[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
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3 姚岳山;;浅析机车运用效率提高的途径[A];郑州铁路局“十百千”人才培育助推工程论文集[C];2011年
4 章优仕;金炜东;;单线列车运行调整的建模与仿真研究[A];节能环保 和谐发展——2007中国科协年会论文集(一)[C];2007年
5 李致中;;中国交通运输业与运筹学[A];中国运筹学会第六届学术交流会论文集(上卷)[C];2000年
6 肖雁;符卓;李育安;;带软时间窗的车辆路径问题及其应用前景探讨[A];中国运筹学会第六届学术交流会论文集(下卷)[C];2000年
7 梁向阳;何奉道;;单线区间列车运行最优次序的一个遗传算法[A];1999年中国神经网络与信号处理学术会议论文集[C];1999年
8 邓连波;史峰;秦进;;基于铁路列车开行方案的客流分配方法[A];可持续发展的中国交通——2005全国博士生学术论坛(交通运输工程学科)论文集(上册)[C];2005年
9 李献忠;徐瑞华;;城市轨道交通值乘分析和费用计算[A];可持续发展的中国交通——2005全国博士生学术论坛(交通运输工程学科)论文集(上册)[C];2005年
10 谢美全;苏梅;毛保华;高利平;梁肖;;基于高速线网的周期性列车运行图问题研究[A];2009中国控制与决策会议论文集(2)[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李艳红;综合运输通道客运结构优化理论与方法研究[D];北京交通大学;2010年
2 李峰;网络环境下单线列车运行图编制的优化算法研究[D];北京交通大学;2010年
3 谢美全;基于列车运行图优化的动车组周转接续问题的研究[D];北京交通大学;2011年
4 房霄虹;城市轨道交通网络化运输组织协调理论及方法研究[D];北京交通大学;2011年
5 王伟;铁路网抗毁性分析与研究[D];北京交通大学;2011年
6 董晓岩;基于可靠性品质的快运产品设计问题的研究[D];北京交通大学;2011年
7 王爽;快速客运网旅客列车开行方案编制理论与方法研究[D];北京交通大学;2010年
8 孟学雷;突发事件条件下列车运行组织理论与方法研究[D];北京交通大学;2011年
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10 谢楚农;客运站旅客列车运行组织优化[D];中南大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 周清;基于混合Petri网的列车运行系统中时间推理问题的研究[D];郑州大学;2010年
2 陈金玉;高速铁路对运输通道的影响研究[D];长沙理工大学;2010年
3 徐业志;宁宜城际铁路建设对马鞍山市经济社会发展的影响及对策研究[D];合肥工业大学;2010年
4 蒋继磊;客运专线动车组运用计划编制系统设计与实现[D];中国铁道科学研究院;2010年
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8 邹歆;基于铁路乘客出行特征的枢纽集散交通研究[D];中国城市规划设计研究院;2010年
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈冬华;;旅客列车开行方案优化模型[J];安阳工学院学报;2009年04期
2 孙全欣,刘作义,朱晓宁,王晋,万萍;快速货物运输运量预测与分析[J];北方交通大学学报;1999年05期
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4 贾俊芳;旅游列车开行方案经济效益评价方法研究[J];北方交通大学学报;2002年02期
5 马建军,胡思继,周曦,陈祖信,王宝杰;京沪高速铁路高中速列车到发时间域的计算方法[J];北方交通大学学报;2002年05期
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7 徐薇,黄厚宽,秦勇;基于时空数据挖掘的铁路客流预测方法[J];北方交通大学学报;2004年05期
8 贾俊芳,孙晚华,刘华;城际列车开行方案的客运量预测及评价[J];北京交通大学学报;2004年06期
9 赵鹏;杨浩;;京沪高速铁路列车开行模式的研究[J];北京交通大学学报;2006年03期
10 许红;马建军;龙建成;杨浩;龙昭;;城市轨道交通列车运行图编制的数学模型及方法[J];北京交通大学学报;2006年03期
中国博士学位论文全文数据库 前9条
1 王爽;快速客运网旅客列车开行方案编制理论与方法研究[D];北京交通大学;2010年
2 夏明;高速铁路列车运行图网络协同编制优化方法与关键技术研究[D];北京交通大学;2011年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 单秀全;高速铁路通过能力计算及系统仿真研究[D];北京交通大学;2011年
2 张萧萧;高速铁路旅客列车开行方案评价方法及系统开发[D];北京交通大学;2011年
3 王增兵;神经网络预测法与四阶段预测法相组合在铁路运量预测中的应用研究[D];西南交通大学;2003年
4 陈玲玲;铁路旅客运输组织相关问题的研究[D];西南交通大学;2005年
5 王仲峰;计算机编制列车运行图方法的研究与运用[D];铁道部科学研究院;2005年
6 高麟;我国发展区域城际快速铁路的相关问题研究[D];西南交通大学;2006年
7 黄鉴;客运专线旅客列车开行方案研究[D];西南交通大学;2005年
8 刘福华;郑武客运专线运输相关问题研究[D];西南交通大学;2005年
9 陶思宇;铁路旅客列车开行方案经济效益评价研究及其计算机实现[D];华东交通大学;2006年
10 王海志;客运专线旅客列车开行方案研究[D];铁道部科学研究院;2006年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 杨宇正;周文梁;;基于弹性需求的高速铁路列车开行方案优化[J];铁道科学与工程学报;2012年03期
2 文超;彭其渊;陈芋宏;;高速铁路列车运行冲突机理[J];交通运输工程学报;2012年02期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 郭倩倩;基于车流匹配的技术站列车运行线接续模型及算法研究[D];西南交通大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前9条
1 魏巍;高速铁路列车开行方案编制关键技术研究与辅助决策系统开发[D];北京交通大学;2011年
2 吴伟成;高速铁路列车开行方案备选集关键技术研究与系统开发[D];北京交通大学;2012年
3 朱洁;珠三角城际轨道交通线网跨线列车交路优化研究[D];西南交通大学;2012年
4 黄鸿鹏;列车运行图日常实施质量评价方法与系统研究[D];北京交通大学;2012年
5 金宏伟;基于人机交互的客运专线节拍式列车开行方案编制方法研究[D];北京交通大学;2012年
6 李传宾;基于矩阵表示和极大代数法的高铁周期列车运行图编制方法研究[D];北京交通大学;2012年
7 张明辉;客货分线条件下铁路客运产品优化设计[D];兰州交通大学;2012年
8 余朝;高速铁路动车组列车开行方案优化[D];中南大学;2012年
9 李斐然;现代铁路物流中心规划研究[D];中南大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张堉升;;关于列车运行图数据库的研究[J];北方交通大学学报;1989年04期
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4 高自友,宋一凡,四兵锋,林兴强;公交网络中基于弹性需求和能力限制条件下的SUE配流模型及算法(Ⅱ)[J];北方交通大学学报;2000年06期
5 马建军,王宝杰,胡思继,周磊山;现行列车运行图存在问题及改进方法的研究[J];北方交通大学学报;2000年06期
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7 贾俊芳;旅游列车开行方案经济效益评价方法研究[J];北方交通大学学报;2002年02期
8 马建军,胡思继;网状线路列车运行图实验平台基础理论的研究[J];北方交通大学学报;2002年05期
9 马建军,胡思继,周曦,陈祖信,王宝杰;京沪高速铁路高中速列车到发时间域的计算方法[J];北方交通大学学报;2002年05期
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中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 邓连波;史峰;秦进;;基于铁路列车开行方案的客流分配方法[A];可持续发展的中国交通——2005全国博士生学术论坛(交通运输工程学科)论文集(上册)[C];2005年
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中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 孙全欣;铁路客运专线运输组织理论与方法研究[D];北京交通大学;2007年
2 何宇强;客运专线运输组织理论中若干问题的研究[D];北京交通大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 周敏;遗传算法的若干改进及应用[D];中国科学院软件研究所;2001年
2 黄鉴;客运专线旅客列车开行方案研究[D];西南交通大学;2005年
3 王海志;客运专线旅客列车开行方案研究[D];铁道部科学研究院;2006年
4 赵钢;城际客运专线运输组织相关问题研究[D];西南交通大学;2007年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 黄铮诚;;对客运专线运行图铺划过程的建模研究[J];铁道勘测与设计;2010年06期
2 徐瑞华;邹晓磊;;客运专线列车开行方案的优化方法研究[J];同济大学学报(自然科学版);2005年12期
3 陈强;何世伟;宋瑞;王炜;;动态规划方法研究城市轨道交通网状线路跨线列车开行方案[J];城市轨道交通研究;2010年03期
4 ;轨道交通控制与安全国家重点实验室建成“客运专线列车运行计划一体化编制平台”[J];交通运输系统工程与信息;2008年03期
5 王柄达;李华;;基于客运专线列车开行方案的客流预测研究[J];铁道运输与经济;2011年03期
6 薛锋;罗建;;编组站能力与运行图能力的动态协调关系[J];铁道运输与经济;2008年07期
7 杜欣;牛永涛;韩宝明;刘敏;朱青兰;;基于节点重要度的客运专线旅客列车开行方案[J];北京交通大学学报;2010年06期
8 强丽霞;喻乐;;客运专线本线运输产品设计与列车开行方案研究[J];北京交通大学学报;2008年03期
9 曾鸣凯;黄鉴;彭其渊;;客运专线旅客列车开行方案的客流分配方法[J];西南交通大学学报;2006年05期
10 纪洪业;呼和浩特铁路局的计算机编制列车运行图系统[J];中国铁路;2002年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王俊峰;魏庆朝;时瑾;;高速客运专线运输组织模式及应用研究[A];可持续发展的中国交通——2005全国博士生学术论坛(交通运输工程学科)论文集(下册)[C];2005年
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3 李超;;浅谈客运专线如何开行“夕发朝至”列车[A];铁路客运专线建设技术交流会论文集[C];2005年
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7 聂磊;;提高我国铁路列车运行图编制质量的方法研究[A];科技、工程与经济社会协调发展——中国科协第五届青年学术年会论文集[C];2004年
8 谢静高;石锐华;;客运专线列控系统技术方案的探讨[A];铁路客运专线建设技术交流会论文集[C];2005年
9 韩驹;;客运专线追踪列车间隔时分计算方法的初步探讨[A];铁路客运专线建设技术交流会论文集[C];2005年
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中国重要报纸全文数据库 前10条
1 袁开建 翟永桢 顾巍钟;“猪市运行图”[N];新华日报;2000年
2 本报记者 陶健 通讯员 范文;地铁5个月更换76张运行图[N];解放日报;2010年
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6 严群力;铁路提速运行图连贯效益图[N];科技日报;2002年
7 本报通讯员 杨春峰徐春明;飞跃:由按运行图供车到按需供车[N];人民铁道;2008年
8 石磊 记者 白云峰;哈铁大幅调整旅客列车运行图[N];黑龙江日报;2005年
9 记者 罗忠河;4月18日零时起调整铁路运行图[N];中国冶金报;2006年
10 记者 矫阳;钢铁大动脉让香港与内地紧密相连[N];科技日报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 周文梁;客运专线网络列车开行方案与运行图综合优化模型及算法[D];中南大学;2010年
2 牛永涛;成网条件下客运专线列车开行方案编制理论与方法研究[D];北京交通大学;2012年
3 邓连波;客运专线相关旅客列车开行方案优化研究[D];中南大学;2007年
4 王爽;快速客运网旅客列车开行方案编制理论与方法研究[D];北京交通大学;2010年
5 左大杰;铁路快速客运网络旅客列车开行方案优化研究[D];西南交通大学;2010年
6 罗建;客运专线与既有线合理分工及协调优化研究[D];西南交通大学;2010年
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9 谢小淞;客运专线调度指挥关键技术问题研究[D];西南交通大学;2009年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张强锋;城际客运专线列车开行方案研究[D];西南交通大学;2010年
2 金宏伟;基于人机交互的客运专线节拍式列车开行方案编制方法研究[D];北京交通大学;2012年
3 魏巍;高速铁路列车开行方案编制关键技术研究与辅助决策系统开发[D];北京交通大学;2011年
4 毕莹;高速铁路列车开行方案迭代优化方法研究[D];北京交通大学;2011年
5 杨晓;客运专线旅客列车开行方案研究[D];北京交通大学;2008年
6 王海志;客运专线旅客列车开行方案研究[D];铁道部科学研究院;2006年
7 杨帅华;郑武客运专线运输组织相关问题研究[D];西南交通大学;2007年
8 黄武国;客运专线旅客列车开行方案研究[D];西南交通大学;2011年
9 胡必松;基于列车开行方案的服务网络构建及路径搜索技术研究与系统开发[D];北京交通大学;2011年
10 熊星;基于混合集合规划的高速铁路列车开行方案优化研究[D];北京交通大学;2012年
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