[发明专利]一种基于区间断面客流的高铁列车开行方法

说明书

技术领域

本发明涉及高速铁路运输领域，具体涉及一种基于区间断面客流的高铁列车开行方法。

背景技术

随着国家《中长期铁路网规划》和2008年调整方案的持续推进，京广、京沪、哈大等高速铁路线陆续建成并投入运营，初步形成高速铁路网络。在高速铁路网络化运营环境下，旅客出行服务水平与列车运营效率可以得到大幅度提升，铁路运输资源能够得到有效利用，与此同时，也增加了高速铁路网络列车运行的组织难度。针对铁路客运市场需求和客流结构，利用高速铁路速度快、舒适性强的优势，组织高速列车高效地网络化运营，提供高水平的客运服务，是铁路运输企业服务于社会、提升运输企业市场竞争力的有效措施。

高速铁路的运行效率在很大程度上取决于旅客列车开行方案，合理的旅客列车开行方案既能够满足旅客的出行需求，又能够为铁路企业带来良好的经济效益。高速铁路的旅客出行需求不仅数量很大，而且具有明显的波动特征，这种波动特征称为需求的时变性。旅客列车开行方案必须从以下两个方面与旅客出行的时变需求相吻合：①就高速铁路出行需求的大流量而言，每天需要开行多趟相同运行区段的高速列车；②就高速铁路出行需求的时变性而言，在每个车站，列车运输能力的时间分布需要与需求的时变性相适应。

旅客列车开行方案由多个列车组构成，对于普速铁路网络，每个列车组通常包括5个方面的内容：①列车开行区段；②列车等级；③列车编组；④列车停站；⑤列车开行对数。对于高速铁路网络，在一定需求条件下，列车在每个车站的运输能力的时间分布可以用列车始发时间来描述，而在高速铁路旅客列车开行方案的描述中，每个列车组除了满足上述5项特征外，还应满足：⑥列车始发时间分布(以反映列车开行方案与旅客出行时变需求的吻合程度)。

Bussieck以满足客流出行需求为约束条件，以最大化直达旅客数量为优化目标，建立了优化开行方案的混合整数规划模型(参见Bussieck,M.R.,Kreuzer,P.,Zimmermann,U.T.Optimal lines for railway systems[J].European Journal of Operational Research,1997,96(1):54-63.)。Yu-Hern Chang等认为旅客列车开行方案包括停站方案、服务频率和车底对数这三部分内容，进而以最小化总体运营成本最少和旅客总旅行时间为优化目标，以客流需求和运输能力为约束条件，建立了城际高速铁路旅客列车开行方案的多目标优化模型(参见Chang,Y.H.,Yeh,C.H.,Shen C.C.A multi-objective model for passenger train services planning:application to Taiwan’s high-speed rail line[J].Transportation Research Part B,2000,34(2):91-106.)。Wang等建立双层优化模型优化列车开行方案问题：上层利用非线性规划模型求解最优停站方案；针对给定的停站方案，下层利用混合整数规划模型来求解客流分配(参见Wang,L.,Jia,L.,Qin,Y.,Xu,J.,Mo,W.Atwo-layer optimization model for high-speed railway line planning[J].Journal ofZhejiang University SCIENCE A,2011,12(12):902-912.)。彭其渊等基于随机稳定性配流规划构建了旅客列车开行方案的多目标随机期望值规划模型(参见彭其渊,贾晓秋,关晓宇.随机稳定性配流规划的客运专线列车开行方案模型[J].西南交通大学学报,2011,46(1):143-147.)。付慧伶、聂磊等提出“备选集”的概念，在此基础上对高速铁路列车开行方案进行优化，既符合实际应用特点，又提高了其可操作性(参见付慧伶,聂磊,杨浩,佟璐.基于备选集的高速铁路列车开行方案优化方法研究[J].铁道学报,2010,32(6):1-8.)。