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随着城市化进程的加快和城市范围的扩张,城市人口不断从中心城市向新城、卫星城扩散,产生了大量的市域（郊）出行需求。如何进行科学、灵活的运输组织,在运力资源供给上匹配市域（郊）乘客出行特征和客流规律成为市域（郊）铁路高质量发展的首要问题。在匹配需求的同时,作为城市用电大户,合理地控制列车能耗也对贯彻新发展理念、发展可持续交通发挥重要作用。然而,既有研究方法多面向高铁和地铁场景,对市域（郊）铁路的适应性不足,同时既有面向乘客出行效率和列车运行能耗的一体化优化方法的集成度尚需完善。本论文要解决的核心问题为:科学地优化匹配客流需求的列车运行图以提升都市圈乘客出行效率,同时有效地降低列车运行能耗。论文结合我国市域（郊）铁路的发展背景,以优化匹配需求的列车运行图为出发点,以动态客流为输入,以提升乘客出行效率同时降低列车运行能耗为目标,从供给侧进行列车运行图关键要素的一体化优化。对市域（郊）铁路服务水平的提升具有重要的理论和实践意义。本论文的研究内容主要包括以下四方面:（1）揭示市域（郊）铁路乘客出行效率与列车运行能耗的构成、影响因素与内在关系。从优化目标出发,首先介绍市域（郊）铁路乘客出行效率和列车运行能耗的构成与影响因素。基于效率与能耗的描述与构成,深入分析乘客出行效率和列车运行能耗与运行图优化要素之间的关联关系。通过相关性分析和关键耦合变量提取,梳理研究脉络,提出考虑效率与能耗均衡的列车运行图一体化优化框架和关键优化要素,确立主要研究对象,为后文列车运行图优化研究建立理论基础。（2）面向乘客出行效率,研究可变开行列车数量下的列车停站方案与运行图一体化优化问题。以提高乘客出行效率为目标,改进动态客流需求下高峰时期的乘客在站留乘计算,以列车开行数量、到发时刻和停站方案为决策变量,建立混合整数规划模型。通过最小化乘客在站候车时间和停站造成的乘客额外在车时间提升出行效率。在可变列车开行数量与停站方案的条件下,以列车与车站的服务频率为约束,满足基本的列车开行服务要求。结合一体化优化模型的优化目标,设计以服务频率、运力配置和动态客流需求为导向的运行图插/删线和列车停/跨站邻域搜索算子以改进自适应大邻域搜索算法（ALNS）,实现一体化列车运行图与停站方案高效高质求解。通过数值实验验证模型和算法的有效性。案例分析结果表明,论文所提出的停站方案与运行图一体化优化模型与算法,可以显著提高乘客出行效率,同时减少开行列车总运行时间,实现乘客出行效率和总列车运行时间投入的均衡。通过对车站需求过饱和场景的实验分析,停站与运行图一体化优化方法可以有效地适应车站需求过饱和条件,保证乘客的出行效率和供需匹配。（3）面向可变运行时间条件下乘客出行效率与列车运行能耗的均衡,研究基于节能运行控制的列车运行图与停站方案一体化优化问题。在停站和运行图一体化优化研究的基础上,以动态客流需求为输入,设计可变列车开行数量下列车停站方案、运行图与速度曲线的统一优化框架。以最小化乘客候车时间、乘客在车时间和列车运行能耗为目标,构建以列车开行数量、到发时刻、停站方案和可变区间运行时分下的列车目标速度为决策变量的一体化优化模型。进一步设计列车区间运行加/减速邻域搜索算子,同时将基于二分法的列车节能运行仿真优化模块嵌入自适应大邻域搜索算法得到仿真嵌入式自适应邻域搜索算法（S-ALNS）,实现大规模优化模型的中微观一体化求解。数值实验验证了所提出模型算法的有效性。案例实验结果表明,节能列车停站与运行图一体化优化方法可以通过优化列车开行数量、到发时刻、停站方案和区间运行时分及目标速度,有效地减少乘客候车时间、乘客在车时间和列车运行能耗,实现乘客出行效率和列车运行能耗的均衡。（4）面向编组数量优化条件下乘客出行效率与列车运行能耗的均衡,研究列车编组和运行图一体化优化问题。在基于节能运行控制的列车运行图与停站方案一体化优化基础上,以提高乘客出行效率和进一步降低列车运行能耗为目标,以动态客流需求为输入,以列车开行数量、列车编组、停站方案、到发时刻和可变区间运行时分下的列车目标速度为决策变量,构建了考虑效率与能耗均衡的列车编组与运行图一体化优化模型。根据研究问题与优化模型特征,进一步设计面向供需匹配的编组调整算子以改进本文所提出的S-ALNS算法,求解更为全面的大规模一体化优化模型。通过数值实验分析与验证模型和算法。案例实验结果表明,均衡效率与能耗的编组和运行图一体化优化方案能够有效地适应不同时段的客流需求,在运力资源利用上具有显著的优化效果,有效地提高了供需匹配程度,提高乘客出行效率的同时降低了列车运行能耗。通过纵向比较论文三部分优化模型与算法的优化结果,进一步分析了均衡乘客出行效率与列车运行能耗的运行图特征与规律。本论文面向动态客流需求下市域（郊）铁路列车运行图优化问题,以均衡乘客出行效率和列车运行能耗为目标,逐层递进研究列车开行数量、停站方案、到发时刻、列车编组和可变区间运行时分下列车运行速度的全面一体化优化问题。更大限度地实现了市域（郊）铁路运输组织中,供需匹配程度的提升和乘客出行效率与列车能耗的均衡,为市域（郊）铁路制定匹配需求的运输服务提供科学的思路与方法。本论文图76幅,表34个,参考文献148篇。