面向客流需求的中速磁浮列车运行图编制模型与算法

来源 :北京交通大学 | 被引量 : 4次 | 上传用户:jerry8006
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随着我国城镇化进程的加快,市郊通行客流量逐年上升。时速200公里,且具有安全、绿色、环境适应能力强等特点的中速磁浮列车,能有效满足市域及城际交通的客流需求。列车运行图是行车组织的基础,研究面向客流需求的中速磁浮列车运行图编制模型与算法可以提高中速磁浮交通的服务水平,对提高中速磁浮的市场竞争力、促进综合交通体系发展具有重要意义。因此,本文在借鉴既有研究成果的基础上,结合中速磁浮自身的特点,进行面向客流需求的中速磁浮列车运行图编制问题的研究。
  本文的研究内容主要包括以下几个部分:
  (1)分析了城市综合交通体系发展存在的问题,对比既有的各种交通方式,确定中速磁浮适应的客流场景;对比中速磁浮系统和轮轨系统的差异,分析影响中速磁浮列车运行图编制的因素,确定供电分区和辅助停车区对构建面向客流需求的中速磁浮列车运行图编制模型的影响过程。
  (2)构建了面向客流需求的中速磁浮列车运行图编制模型。针对中速磁浮物理网络构建、服务间隔时间建模、行车资源占用建模和旅客有效上车时间建模四个关键技术进行详述,并考虑了辅助停车区和供电分区在计算列车对行车资源占用时间的影响,构建了以旅客总旅行时间最小为目标的中速磁浮列车运行图编制模型。
  (3)提出了面向客流需求的中速磁浮列车运行图编制模型的求解方法。通过分析面向客流需求的中速磁浮列车运行图编制模型的特点,确定适用于该特点的求解方法,并通过对比确定采用拉格朗日松弛算法求解本文构建的模型。然后通过引入拉格朗日乘子将模型中难以求解的约束进行松弛,并作为惩罚项添加到目标函数中,采用最短路径法得到问题的下界解,再通过启发式算法得到问题的上界解,通过更新拉格朗日乘子,不断缩小上下界间隔,改善解的质量。
  (4)结合算例进行面向客流需求的中速磁浮列车运行图编制模型和求解方法的验证。首先设计小规模算例,利用CPLEX软件对面向客流需求的中速磁浮列车运行图编制模型的正确性进行了验证;然后设计了大规模算例,通过对比是否考虑列车停站方案对模型的适用性进行分析,并对影响最优解的滞站旅客惩罚系数的灵敏度进行分析。实验证明:考虑列车停站方案,对于中速磁浮应对早晚高峰以及各车站旅客需求不均匀的市郊交通问题具有重要意义,可以有效降低旅客的总旅行时间,提高中速磁浮在运输市场的竞争力。
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