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考虑动车组接续的区域城际网运行图加线模型

铁道学报 2024年第1期46卷 13-21页

作者：曲云腾姚向明赵鹏赵雅峰邹庆茹北京交通大学交通运输学院北京100044 中国国家铁路集团有限公司科技和信息化部北京100844 中国铁路设计集团有限公司交通运输规划研究院天津300308 重庆交通大学交通运输学院重庆400074

加线是运行图调图阶段常用的技术,加线时若能协同考虑动车组周转接续对降低动车组运用成本、提高行车组织效率具有重要意义。以区域城际高速铁路网络化运营为背景,以对既有运行图调整幅度最小化、动车组周转接续数量最大化为目标,考虑... 详细信息

加线是运行图调图阶段常用的技术,加线时若能协同考虑动车组周转接续对降低动车组运用成本、提高行车组织效率具有重要意义。以区域城际高速铁路网络化运营为背景,以对既有运行图调整幅度最小化、动车组周转接续数量最大化为目标,考虑行车安全、接发车能力、动车组周转接续等约束,构建考虑动车组周转接续的多线路运行图协同加线优化模型;基于ε约束法处理多目标优化问题,设计滚动时域算法以提高模型求解效率。最后,选取宁杭高速铁路、沪昆高速铁路、京沪高速铁路组成的区域城际网进行案例分析,结果表明所构建方法能够实现运行图加线与车底运用的协同优化,相比既有单线加线模式,动车组平均利用率提高9.7%。该研究能够为运行图调整提供方法支持,提高调图质量与效率。

关键词：运行图加线多目标优化区域城际网动车组接续网络化运营

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需求不确定的铁路车流径路优化模型

中国铁道科学 2024年第1期45卷 190-202页

作者：赵伊楠林柏梁石家庄铁道大学交通运输学院河北石家庄050043 北京交通大学交通运输学院北京100044

引入不确定理论中的鲁棒优化描述铁路货运日常运输组织工作中的车流量波动,提出需求不确定的铁路车流径路优化模型。首先,考虑线路通过能力和网络流量守衡约束,以绕道率阈值参数控制车流径路里程的合理性,以走行成本最小化为优化目标,... 详细信息

引入不确定理论中的鲁棒优化描述铁路货运日常运输组织工作中的车流量波动,提出需求不确定的铁路车流径路优化模型。首先,考虑线路通过能力和网络流量守衡约束,以绕道率阈值参数控制车流径路里程的合理性,以走行成本最小化为优化目标,建立需求确定的车流径路优化模型;然后,引入盒式不确定集描述车流量的波动性,设计鲁棒代价调节模型的保守程度,基于鲁棒对等理论建立需求不确定的车流径路优化模型;最后,通过小型算例验证模型的正确性,并基于沈阳铁路局集团有限公司所辖路网的实际算例验证模型的实用性。结果表明:部分车流量发生波动时,对应的最优径路方案随之发生变化;鲁棒代价能够权衡最优方案的成本和违反通过能力约束的概率,小型算例和实际算例中鲁棒代价分别取5和11时,得到的车流径路方案处于系统成本与运输需求满足的平衡点。该模型及鲁棒优化理论可为管理者制定车流径路方案提供决策参考。

关键词：铁路货运通过能力车流径路运输需求波动不确定理论鲁棒代价

基于量子反应均衡的政府与共享单车企业停车管理博弈分析

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控制与决策 2024年第2期39卷 641-648页

作者：张书婧贾顺平彭芃毛保华北京交通大学交通运输学院北京100044 北京交通大学综合交通运输大数据应用技术交通运输行业重点实验室北京100044 北京交通大学中国综合交通研究中心北京100044

共享单车停车问题是城市交通治理中最主要的问题之一,其表面为共享单车用户停车行为不规范、共享单车企业管理调度不及时所致,究其本质实为共享单车各利益主体缺乏有效协同治理机制、停车权责划分不清晰、成本分担失衡的结果.考虑政府... 详细信息

共享单车停车问题是城市交通治理中最主要的问题之一,其表面为共享单车用户停车行为不规范、共享单车企业管理调度不及时所致,究其本质实为共享单车各利益主体缺乏有效协同治理机制、停车权责划分不清晰、成本分担失衡的结果.考虑政府与共享单车企业的有限理性,建立扩展式博弈的量子反应均衡(QRE)模型分析双方停车管理博弈机理,并利用Gambit软件进行算例仿真分析.研究表明:双方博弈结果随理性程度增加逐渐趋向于基于完全理性的子博弈精炼纳什均衡,政府掌握更多企业运营信息有利于达到社会效用最大化的博弈结果;政府引入有效处罚措施或主导负责停车管理可以降低自身的财政支出和社会总成本,建立量化的处罚标准能够促进企业主动承担停车管理责任;有限理性程度、违停数量、激励机制和科技手段运行效率会影响企业的停车管理策略选择.

关键词：共享单车停车治理研究有限理性量子反应均衡扩展式博弈仿真

高速铁路车站道岔选型对咽喉长度及追踪间隔的影响

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中国铁道科学 2024年第3期45卷 159-167页

作者：胡楚璇魏玉光于宗泽北京交通大学交通运输学院北京100044

针对高速铁路车站采用大号码道岔造成的咽喉长度过长、列车走行距离远等问题,在明确车站咽喉长度和列车间隔时间计算方法的基础上,依托某尽端式高铁车站进行仿真计算,先设计不同道岔选型优化方案,再探究道岔选型、列车进站前速度和第一... 详细信息

针对高速铁路车站采用大号码道岔造成的咽喉长度过长、列车走行距离远等问题,在明确车站咽喉长度和列车间隔时间计算方法的基础上,依托某尽端式高铁车站进行仿真计算,先设计不同道岔选型优化方案,再探究道岔选型、列车进站前速度和第一离去闭塞分区(简称“一离去”)长度对车站咽喉长度及列车间隔时间的影响。结果表明:若车站全部或部分采用12号道岔,与全部采用18号道岔相比,尽管列车追踪间隔时间会小幅增加,但车站咽喉长度可分别缩短30.66%和13.40%;在站外线路受到一定地形条件制约的情况下,若全部采用12号道岔时列车区间限行速度为260 km·h^(-1)、部分采用12号道岔时限行速度为280 km·h^(-1),则可同时压缩车站咽喉长度与到达追踪间隔;若全部采用12号道岔时限制一离去的无岔区长度不超过1000 m,部分采用12号道岔时限制长度不超过1400 m,则可同时压缩车站咽喉长度与出发追踪间隔。

关键词：车站通过能力道岔选型车站咽喉追踪间隔时间列车运行仿真

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交通流“流速密能”图谱模型与应用

中国公路学报 2024年第4期37卷 84-97页

作者：黄健畅宋国华北京交通大学交通运输学院北京100044 北京交通大学综合交通运输大数据应用技术交通运输行业重点实验室北京100044

交通流的物理本质是能量驱动的物质位移。为挖掘交通流和能量的关系,基于交通流功率分布模型探索建立了流量、速度、密度和能量四要素图谱。其中,能量(kJ·km^(-1)·h^(-1))在数学上描述为能耗因子(kJ·km^(-1)·veh^(-1))和交通流量(ve... 详细信息

交通流的物理本质是能量驱动的物质位移。为挖掘交通流和能量的关系,基于交通流功率分布模型探索建立了流量、速度、密度和能量四要素图谱。其中,能量(kJ·km^(-1)·h^(-1))在数学上描述为能耗因子(kJ·km^(-1)·veh^(-1))和交通流量(veh·h^(-1))的乘积。首先,基于均衡态交通流不同空间平均速度下的功率分布,建立随平均速度变化的能耗因子曲线;其次,基于4个经典交通流基本图模型(Greenshields、Greenberg、Underwood和Van Aerde)建立速度与流量关系;最后,结合流量和能耗因子得到流量-速度-密度-能量图谱。当能量转换效率为100%时:在速度-能量方面,流量对能量的变化起到主导作用,因此,随着速度上升能量呈现先上升后下降趋势;在密度-能量方面,随着密度上升能量同样先上升后下降,但由于密度和速度呈负相关,其变化原理与速度-能量相反;在流量-能量方面,同一流量可对应低速/高速下的拥堵/非拥堵状态,能耗因子随着流量上升呈现2种状态,能耗因子上升或能耗因子下降,但下降速率低于流量上升速率。该研究是面向能量网络制定精细化政策和优化能源网络设施设计的先行工作。

关键词：交通工程流速密能图谱功率分布能量交能融合

计及电池老化特征的电动公交车静态无线充电设施布局优化

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华南理工大学学报（自然科学版） 2024年第6期52卷 45-55页

作者：王永兴毕军谢东繁赛秋玥北京交通大学交通运输学院北京100044 北京交通大学综合交通运输大数据应用技术交通运输行业重点实验室北京100044 中国科学技术信息研究所北京100038

为解决既有静态无线充电(Static Wireless Charging,SWC)设施布局方案容易忽略电池老化成本的问题,提出了计及电池老化特征的电动公交车SWC设施布局优化方法。首先考虑机会充电模式下电动公交车的运行特征,建立兼顾充电设施布设成本与... 详细信息

为解决既有静态无线充电(Static Wireless Charging,SWC)设施布局方案容易忽略电池老化成本的问题,提出了计及电池老化特征的电动公交车SWC设施布局优化方法。首先考虑机会充电模式下电动公交车的运行特征,建立兼顾充电设施布设成本与电池老化成本的SWC设施布局优化模型,将电池荷电状态变化区间对电池老化速率的作用机理融入模型,同时引入累积能耗约束以确保SWC设施布局方案满足公交线路运营需求;然后针对模型的计算复杂性,提出一种改进禁忌搜索(Tabu Search,TS)算法对模型进行求解,依据模型特点构造算法的初始解及邻域结构;最后设计数值算例对模型和算法进行验证。研究结果表明:SWC设施布局对电池老化具有显著影响,相比不考虑电池老化特征的常规模型,文中提出的模型可以使年均总成本降低3.8%;在现阶段电池技术与成本条件下,电池老化成本占年均总成本的比例高达72.3%;文中提出的改进TS算法较原始TS算法在求解效率上有显著提升。文中还通过灵敏度分析探讨了模型的多个关键参数对优化结果的影响,发现电池荷电状态值上界、SWC设施充电功率与年均总成本呈显著的负相关,而电池单位容量成本、SWC设施布设成本、车辆单位行驶能耗与年均总成本呈不同程度的正相关。

关键词：电动公交车静态无线充电布局优化电池老化

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站点需求响应的电动模块公交车重组调度优化

中国公路学报 2024年第4期37卷 24-36页

作者：高虹刘锴姚恩建大连理工大学交通运输学院辽宁大连116024 北京交通大学交通运输学院北京100044

传统的电动公交系统受到固定车辆容量等限制,难以通过灵活地调度应对时空不均衡的站点需求。为突破这一瓶颈,基于一种采用耦合/解离操作实现容量动态调整的电动模块车技术,提出考虑站点需求响应的模块化公交重组调度优化模型,可以较好... 详细信息

传统的电动公交系统受到固定车辆容量等限制,难以通过灵活地调度应对时空不均衡的站点需求。为突破这一瓶颈,基于一种采用耦合/解离操作实现容量动态调整的电动模块车技术,提出考虑站点需求响应的模块化公交重组调度优化模型,可以较好解决乘客在车站的滞留问题。模型以单公交线路为研究对象,通过优化电动模块车在组合站点的容量重组操作和不同班次间的序列决策,旨在最小化包括车辆派遣、运营能耗等多项成本在内的总成本。特别考虑到模块车电池容量较小等特点,调度模型强调了车辆个体的能耗限制和充电计划。针对提出的混合整数非线性规划模型,引入辅助变量将约束中所涵盖的非线性部分转化为线性约束,增强模型的可求解性。采用郑州市电动公交实际运营数据提取的多项参数作为模型输入,将优化后的车辆使用数、系统总成本、未服务乘客的惩罚成本以及充电成本等多项指标与其他2种调度策略进行对比。结果表明:相较于传统电动公交,考虑站点需求响应的模块车调度策略可使系统总成本降低约26.6%,特别是站点间动态容量调整的优势可以使滞留乘客的人数降低95.4%,提高公共交通服务的便民性;与非站点响应的模块车调度模式相比,总成本也降低约7.3%,其中运营和充电成本的减少最为显著。最后展开敏感性分析为实际运营中关于车型选择、电池容量配置以及寻找乘客服务水平和运营经济性二者的均衡点提供了决策依据。

关键词：交通工程电动模块车调度优化站点需求响应乘客滞留充电决策

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地铁潮汐客流下变编组列车不成对运行图优化

铁道科学与工程学报 2024年第6期21卷 2183-2193页

作者：苏子贞陈绍宽杨安安王卓明玮北京交通大学交通运输部综合交通运输大数据应用技术交通运输行业重点实验室北京100044 北京交通大学中国综合交通研究中心北京100044 北京市智慧交通发展中心北京100161

方向不均衡分布的潮汐客流在大城市的地铁系统中较为常见,新兴的变编组技术为应对潮汐客流提供了新方法。为解决潮汐客流下客流需求与运力难以匹配的问题,针对布置双端车辆段的双向线路,考虑车底在线路两端折返线进行在线解编联挂作业,... 详细信息

方向不均衡分布的潮汐客流在大城市的地铁系统中较为常见,新兴的变编组技术为应对潮汐客流提供了新方法。为解决潮汐客流下客流需求与运力难以匹配的问题,针对布置双端车辆段的双向线路,考虑车底在线路两端折返线进行在线解编联挂作业,协调列车时刻表、编组方案与车底周转计划,编制变编组下列车不成对运行图。从列车到发时刻、客流、车底周转和折返线占用4个方面设置约束,以最小化乘客和企业总成本与出入段作业接续占比加权和为目标,构建变编组下的不成对运行图优化模型。综合运用变邻域搜索算法和贪心算法对模型进行求解,前者更新运行图中的车次到发时刻和车底编组,后者求解对应的车底周转计划。为验证模型有效性,对具有潮汐客流特征的北京地铁八通线一期工程线路进行案例分析。研究结果表明:早高峰时段列车解编、联挂作业分别主要发生在大、小客流方向终点站;变编组较单一大编组和多编组分别降低了8.28%和4.82%的乘客和企业双方总成本,在保证服务质量的同时节约了走行车公里和运用车数;变编组较多编组减少了26.02%的出入段作业接续占比和20.51%的车底出入段作业次数,通过在线解编联挂作业有效减少了编组类型对车底接续的影响,提高了车辆利用率。研究成果可为列车编组方案的选择和变编组的运营组织提供依据。

关键词：地铁潮汐客流变编组不成对运行图车底周转

不确定条件下的车流径路问题及其树形径路约束机制研究

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铁道学报 2024年第8期46卷 10-20页

作者：方波魏玉光马博文李晨夏阳北京交通大学交通运输学院北京100044

针对既有车流径路研究中确定性建模参数的局限性以及对车流径路优化阶段是否应该考虑树形径路约束的争议,在确定性车流径路模型的基础上,引入模糊集理论和随机规划理论,分别采用三角模糊数和机会约束刻画车流量的波动和区间通过能力的弹... 详细信息

针对既有车流径路研究中确定性建模参数的局限性以及对车流径路优化阶段是否应该考虑树形径路约束的争议,在确定性车流径路模型的基础上,引入模糊集理论和随机规划理论,分别采用三角模糊数和机会约束刻画车流量的波动和区间通过能力的弹性,为车流径路问题重构Hurwicz准则下的模糊机会约束规划模型,并将其转化为清晰等价形式。基于我国西南局部路网的案例研究树形径路约束对车流径路和编组计划的影响,对比分析确定性条件和不确定条件下车流径路的差别。实验结果表明,车流径路优化阶段强调树形结构径路会限制径路方案的灵活性并增加车流运输总成本;不确定条件下的车流径路模型在困难区段的识别方面更具优势。

关键词：车流径路树形径路约束模糊机会约束规划 Hurwicz准则