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伴随我国高速铁路事业的迅猛发展,铁路自身硬件,例如铁路机车车辆、线路等在技术方面不断提高;而铁路的软件,例如铁路旅客运输服务水平,伴随铁路硬件水平的提高,其在列车准时性、换乘高效性、时效性等方面也不断提高。本文主要研究工作可归类如下几点:(1)首先,介绍了冗余时间的含义和分类,分析了冗余时间对列车运行图的影响;其次,以高铁枢纽站为背景,研究了换乘衔接关系和列车干扰作用机理,以及列车干扰对换乘关系的影响;最后,研究换乘冗余时间的作用,分析了换乘冗余时间的设置对列车运行图稳定性的提高作用。(2)通过借鉴以往相关研究,本文创建了考虑换乘衔接关系的冗余时间随机双层期望值模型,上层模型以整体冗余时间布局出发,对车站、区间、换乘冗余时间综合布局,布局完成后将其方案传送至下层模型,下层模型利用上层传送的布局方案结合已计算得出的不同干扰情景通过换乘关系保留决策和冲突疏解过程对初始列车运行图进行模拟调整,下层模型的目标函数是乘客延误时间期望值,乘客延误时间期望值作为衡量整体冗余时间布局方案优劣和初始列车运行图动态性的标准反馈回上层模型,上下层模型相互独立,又相互协调作用一起实现考虑换乘关系的冗余时间整体布局的优化。(3)本文的相关列车数据源自既有实绩列车到发时刻,在对列车区间晚点时间和车站晚点时间进行统计分析的基础上,采用单参数负指数分布函数和双参数负指数分布函数分别对晚点时间进行拟合,并对拟合值进行检验在此基础上,对于列车运行干扰方案的设定,本文采用蒙特卡罗随机抽样法。(4)本文研究构建的随机规划双层模型,上层采用适合其特点改进遗传算法,并对其进行求解,而下层选择基于优先级的模拟人工冲突方法进行求解。(5)结合现有实际部分高铁路段,本文对初始列车运行图进行冗余时间布局优化,结合算法设计通过MATLAB编程计算,得到最终优化的列车运行图冗余时间布局方案,以及以乘客旅行时间成本和乘客延误时间成本最小值,还有调整后最终列车区间运行时间表。