基於多階段不確定規劃模型的列車運行圖加線技術研究

《基於多階段不確定規劃模型的列車運行圖加線技術研究》是依託北京交通大學，由高原擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於多階段不確定規劃模型的列車運行圖加線技術研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：高原
• 依託單位：北京交通大學

項目摘要

列車運行圖是鐵路運輸工作的綜合計畫和行車組織的基礎。由於客流的季節性波動，時常會有新線路加入到既有的運行圖中。在避免對既有線路進行大幅度調整的前提下，如何合理的插入新線路，始終是一個值得深入探討的課題。本項目基於多階段不確定規劃模型的思想，研究列車運行圖的加線問題，旨在對新加線路的運行效率和調整後運行圖的魯棒性之間進行合理折中。本項目首先以城際鐵路為對象，研究單線、多線鐵路上的列車運行圖加線問題。在此基礎上，進一步研究鐵路網路上的運行圖加線技術。探討模型的數學性質，如模型的轉化和分解、近似解的收斂性等。根據問題的不同套用背景，藉助分支定界、輕魯棒最佳化、協同最佳化等技術，設計相應的啟發式求解算法。建立計算機仿真平台，分析模型和算法的有效性和求解效率。最後，結合我國鐵路路網條件與列車組織方式的特點，嘗試開發基於該研究方法的運行圖加線技術軟體包。

結題摘要

列車運行圖是鐵路運輸工作的綜合計畫和行車組織的基礎。由於客流的季節性波動，時常會有新線路加入到既有的運行圖中。在避免對既有線路進行大幅度調整的前提下，如何合理的插入新線路，始終是一個值得深入探討的課題。本項目採用運籌學領域取得的相關成果，對列車運行圖加線問題進行建模和最佳化。首先，本項目分析了高速鐵路列車運行圖加線問題涉及的各類約束條件，構建多目標規劃模型，設計三階段最佳化方法，求解該模型，並以杭甬溫高鐵線路的數據，檢驗模型和算法的有效性與適用性。其次，本項目針對捷運快車加線問題，分析乘客的路徑選擇，估計快慢車上乘客的分配情況。在此基礎上，項目組分析運行圖、乘客總旅行時間、列車總牽引能耗之間的耦合關係，並以此最佳化快慢車運營方案下捷運列車運行圖。此外，項目組引入不確定變數和隨機變數，刻畫鐵路路網中的非確定性因素，針對鐵路運輸問題，構建不確定規劃模型。在不確定理論的框架下，分析模型的等價類，對不確定規劃模型進行分解，進而有效求解該模型。進一步的，項目組將在建模與算法方面取得的成果，套用到捷運列車運行圖調整問題中，結合客流演化規律和故障處理信息，最佳化捷運列車調整策略，並基於北京捷運的數據，檢驗所提出的調整策略。本項目的研究，豐富了最佳化技術在列車運行圖問題中的套用，為列車運行圖加線問題和調整問題，提供了理論依據。