城市轨道交通Y型交路列车开行方案优化研究

技术与方法物流技术2020年第39卷第5期（总第404期) doi:10.3969/j.issn.1005-152X.2020.05.016地铁Y型线路开行方案优化系统的设计与实现胡恩保，旷驰俊，范子豪，陈庭旭，朱海，王颖琦，徐小明(合肥工业大学汽车与交通工程学院，安徽合肥230009)[摘要]探讨了我国现有Y型地铁线路运营现状，为尽量满足客流量与列车运能达到供需平衡，开发了地铁Y 型运营线路开行方案设计与优化系统。

系统集成了运营方案合理性判断、线路运能计算、运营方案生成3大模块，可为Y型地铁线路提供科学、高效的运营方案。

[关键词]Y型地铁线路;供需平衡;运营方案;设计与优化系统[中图分类号]U284.48 [文献标识码]A[文章编号]lO〇5-l52X(2〇2〇)〇5-0〇84_〇8 Design and Implementation of Train Operation Scheme Optimization System for Y-shaped Subway LinesHu Enhao. Kuang Chijun, Fan Zihao, Chen Tingxu, Zhu Hai, Wang Yingqi, Xu Xiaoming(School of Automotive & Transportation Engineering, Hefei University of Technology, Hefei 230009, China)Abstract：In this paper, we discussed the train operation status of the current Y-shaped subway lines in China, an(l in order to achieve the balance between passenger flow and train rapacity, developed th f* design and optimization system for the Y-shaped subway lines. Thesystem designed comprised of three modules which were scheme rationality judgment, line capacity ralrulation, and operation schemegeneration.Keywords: Y-shaped subway line; l)alance of supply and demand; operation scheme; design and optimization system1引言随着我国轨道交通的迅猛发展，大量新线投人 运营，众多城市构建了以轨道交通为主干的城市新 型公共交通体系m,地铁线路开通运营后会在一段时 期内呈现客流断面的不均衡分布特性。

2019年9期研究视界科技创新与应用Technology Innovation andApplication图214号线支线车站配线图广州地铁14号线Y 型交路快慢车运行图规划实例分析张咪（广州地铁集团有限公司，广东广州510000）1概况主线线路全长54.4km ，设有13座车站；支线线路全长21.9km ，设有10座车站；新和站设置渡线连接主、支线（见图1、图圆）。

2行车组织方案2.1行车交路因14号线主线跨组团远距离出行客流较大，宜在嘉禾望岗至东风交路开行快慢车；同时在嘉禾望岗至镇龙交路开行快车，在新和至镇龙交路开行站站停列车。

以上各交路相结合称“Y 型交路快慢车”运营模式（见图3、图4）。

2.2Y 型交路快慢车开行方案开通初期14号线快慢车开行比例为1：4（重合段嘉禾望岗至新和快慢车开行比例为1：2），所有慢车在始发站等间隔发车，快车在两慢车之间开行。

快慢车开行间隔如图5。

3运行图铺画3.1基础参数快慢车与站站停列车最重要的区别点在于快慢车在越行站的最小到通间隔、最小通发间隔。

14号线采用泰雷兹信摘要：广州地铁14号线主线起于嘉禾望岗站，止于东风站；支线起于新和站，止于镇龙站，主支线大致呈“Y ”型走向，已于2018年12月开通运营。

14号线重点解决从化区、增城区至广州中心的跨组团快速交通需求，在开通初期采用“Y 型交路快慢车”模式运营。

文章以14号线为实例介绍该运营模式下的运行图规划方法与技巧，展示“Y 型交路快慢车”交汇避让方案，为专业技术人员编制类似运行图提供参考方法。

关键词：快慢车；运营组织；运行图中图分类号:U231文献标志码:A文章编号:2095-2945(2019)09-0073-03Abstract :The main line of Guangzhou Metro Line 14starts at Jiahe Wanggang Station and ends at Dongfeng Station.Thebranch line begins at Xinhe Station and ends at Zhenlong Station.The main branch line is roughly "Y"and has been opened inDecember 2018.Line 14focuses on solving the cross-group rapid traffic demand from Hua District,Zengcheng District to Guangzhou Center,and adopts the mode of "Y-type intersection fast/slow train"in the initial stage of opening.Taking Line 14as an example.This paper introduces the planning methods and skills of the operation diagram under this operation mode,shows the intersectionavoidance scheme of "Y type intersection fast/slow train",and provides a reference method for professional and technical personnel to compile similar operation diagram.Keywords :fast/slow train;operation organization;train diagram作者简介：张咪（1993-），女，汉族，江苏徐州人，广州地铁集团有限公司，城市轨道交通运输助理工程师，主要研究方向：城市轨道交通运输。

城市轨道交通列车开行方案优化模型研究摘要：近年来，政府为了缓解过大的城市交通压力，提出了立体交通理念，大力地建设轻轨、地铁等城市公共轨道交通设施。

无论是轻轨还是地铁，其列车的运行方案都是轨道交通工作的重要组成部分，运行方案是列车日常安全运行的基础，对每一辆列车在每一个车站的到站时间和开车时间均进行了明确的规定，本文用建立模型的形式，对轨道交通列车的运行优化方案进行了探讨和研究。

关键词：城市轨道交通；日程运行方案；优化模型；立体交通以双层决策问题的模式能够很好地对城市轨道列车日常运行方案进行优化，决策的双方分别是轨道交通运营企业和乘坐列车的乘客，其中轨道交通运营企业为上层决策者，而乘客为下层决策者。

轨道交通运营企业制定科学合理的办法为自身创造经济效益，而轨道交通的客流量则决定了出行方案中的分配模式。

一、建立模型（一）条件的设置在建立轨道交通列车日常运行方案模型之前，需对模型中的虚拟条件进行预先设置。

1.列车运行的线路和经过的车站在一条城市轨道交通列车日常运行的线路上，有n个车站，轨道交通列车双线运行，将列车先行出发的方向设置为先行方向，归来的方向为后行方向。

2.运行的特性轨道交通列车运行都是使用长短交路，长短交路上的列车在整个线路上的某一个区段上共线行驶，长交路列车在达到该线路的终点时立刻折返，短交路上运行的列车运行到某一中间站后单向折返。

3.乘客在车站的等候现象在建立轨道交通列车日常运行方案模型的时候应该预先考虑乘客的客流量对列车运行的影响，但在此处为了简化模型，便于计算，暂时假定没有退票的乘客出现，所有买过车票的乘客都在车站等候列车，没有出现客源流失的情况。

4.列车在中途站停车的方案只考虑车站在中途每一站的停车的情况，对区段停站、某一站不停车和快慢车等情况不予考虑。

5.乘客对于列车车次的选择只考虑列车能够直达终点站的情况，对列车因故中途停车导致乘客换乘的情况不予考虑。

（二）决策的变量设置与分析轨道交通列车的日常运行方案需关注的重点有：列车的数量与编组，列车运行的对数，列车的发车与到站的时间，列车的交流方式，乘客的数量计算以及乘客在车站等待列车的时间。

城市轨道交通共线运营下的开行方案优化研究城市轨道交通共线运营下的开行方案优化研究随着城市化进程的加快，城市轨道交通成为了一种重要的公共交通工具。

在现代城市中，出行需求的快速增长使得轨道交通系统承载着越来越多的客流量。

为了提高城市轨道交通的运营效率和服务质量，开行方案的优化成为了一个重要的研究领域。

城市轨道交通系统中的共线运营是指在某一段线路上运营两条或以上的轨道交通线路，这种方式可以充分利用线路资源，提高运营效率。

然而，共线运营下开行方案的优化面临着许多挑战。

一方面，不同线路之间的交叉运营可能会导致乘客的混杂，进而影响运营的流畅性和效率。

另一方面，不同线路之间的运行速度和间隔时间的差异也会对乘客的出行体验产生影响。

因此，如何优化共线运营下的开行方案，以提高运营效率和乘客满意度，成为了一个重要的研究课题。

开行方案的优化可以从多个维度进行考虑。

首先，可以考虑乘客出行需求的时空分布。

通过对乘客出行流量和分布特征的分析，可以确定不同时间段和区域乘客的出行需求，从而合理安排车次的开行时间和间隔。

其次，可以考虑线路之间的运行速度和间隔时间的协调。

通过在共线运营的线路之间进行时差调整，使得客流能够更加平稳地分散在不同线路上，减少交叉运营带来的影响。

另外，还可以考虑开行方案的灵活性。

即根据车站间的客流量变化，随时调整车次的开行计划，以满足乘客的需求。

在制定开行方案时，还需要考虑到不同线路之间的运力分配。

共线运营下，线路之间的运力分配会影响乘客的候车时间和乘车体验。

因此，通过综合考虑各线路的旅客吞吐量、运行速度和停站时间，合理安排每条线路的运力，以达到最佳的运行效果。

为了研究城市轨道交通共线运营下的开行方案优化问题，可以采用模型建立和仿真实验相结合的方法。

首先，可以建立数学模型，考虑不同的变量和约束条件，从优化的角度来制定开行方案。

然后，通过仿真实验，将模型应用于实际场景中，评估不同的开行方案的效果。

通过对比不同方案的优缺点，可以找到最优的开行方案。

城市轨道交通Y型线路列车交路方案研究由于城市范围的增加,城市轨道交通的服务范围逐渐变大,乘客的出行需求变得更加分散,Y型线路随之产生。

如何优化Y型线路的交路方案,以更好地满足主、支线乘客的出行需求,降低主、支线乘客的出行时间,优化区间断面满载率,节约企业运营成本,是本文的研究重点。

本文主要做了以下工作:(1)分析了 Y型轨道交通的线路的发展和特点,介绍了 Y型线路交路的几种基本模式,并分析了影响Y型线路交路的因素。

得到结论:客流分布特征和线路行车条件对Y型线路的列车运行交路的影响相对较大,应在研究中进行重点探讨。

(2)以乘客出行时间和企业运营成本最小为优化目标,以最大满载率、最小追踪间隔、折返间隔、最小发车频率和运用车数量为约束条件,构建了列车开行交路的优化模型,并通过运营指标来评估模型的优化效果。

(3)以S市的Y型线路A 的早高峰小时客流为例,运用建立的列车交路方案优化模型,求解得到不同乘客出行时间权重下的三种最优方案。

得到结论:对于线路A的早高峰客流而言,当权重由0到1时,选取的最优方案列车走行公里数逐渐增大,主线乘客候车时间先增大后减小,其他如乘客出行时间、乘客候车时间、乘客换乘时间、全线平均满载率等评价指标的取值均在逐渐减小,验证了模型的有效性。

(4)将解得的最优列车运行交路方案与支线独立运营方案比较,得到结论:最优列车开行交路方案的列车走行公里、支线乘客候车时间、乘客换乘时间、平均满载率等指标都得到了明显的优化,优化效果较好。

(5)将求解所得最优列车运行交路方案与支线全直通运营方案对比,得到结论:本文求解得到的最优列车开行交路方案的列车走行公里和支线乘客候车时间均得到了一定程度的优化。

所以当运营企业采取支线直通运营方案时,应综合考虑线路客流特点等多方因素,确定合理的交路折返位置。

当支线的客流多数去往主线时,支线部分直通运营比全直通运营在某些方面效果更优。

图37幅,表23个,参考文献60篇。

关于城市轨道交通列车开行方案的优化方法摘要：基于城市轨道交通列车开行方案优化的目的，本文从列车编组方式、列车开行频率等方面对城市轨道交通列车开行方案进行了简要分析，并从优化列车开行数量、编组长度、开行时段等角度，对城市轨道交通列车开行方案的优化方法进行了探讨，希望能为城市轨道交通列车的合理开行提供参考。

关键词：城市交通；轨道交通；列车开行；优化城市轨道交通列车开行方案涉及列车在沿途车站停靠和发车的时刻，也是对不同部门之间的工作进行协调的基础，是为了满足城市交通需求，并保证列车运行的安全性。

基于对旅客广义出行费用、铁路运营成本等方面的考量，在满足不同时段客流需求的基础上，为降低运营成本，需从列车开行数量、开行时段、编组方案等方面进行考虑，结合对不同时段的客流需求、出行费用等方面的考量，对列车编组方式进行明确，以此实现对城市轨道交通列车开行方案的优化。

1.列车开行方案的相关概念城市轨道交通线路R=（F，M），涉及多个车站，以双线方式运行。

其中，F代表的是车站集合，从上行方向的始发站开始直至列车你转到下行方向，可将车站标记为1，2，3，4••••••n，即F={1,2,3,4••••••，n}，M代表线路区段集合，M={m（v，s）|v，s∈J}。

在城市轨道交通列车日常运行过程中，列车运行时段可用[T1,T2]表示。

出于对列车开行频率及安全管理的考虑，依据车站能力、站线长度等因素，应对城市轨道交通列车应进行固定、统一的编组，并根据不同类型的列车，制定基本编组单元列车与组合编组列车两种灵活编组方案。

基本编组单元列车是列车编组的最小编组单元，正常情况下不需要对其进行拆解，主要是由动车、首尾车等组成的列车。

组合编组列车主要是由两组或两组以上但不超过4组的基本编组单元列车组合构成。

据此将基本编组单元列车集合定义为Q，集合范围为Q={Qk|k=1,2,3,4••••••K}，K是指单元列车种类的总数，k代表具体的基本编组单元列车，而Qk是指单元列车的额定载客量。

城市轨道交通列车交路开行方案优化研究摘要：随着我国城市化水平的提升，导致了市民生活水平快速提升和农村人口不断涌向城市，这进一步使得城市人口数量激增，因而当前的城市交通建设水平已经不能够满足对于市民日常出行的需要，甚至在原本能够缓解普通交通道路压力的轨道交通列车运行中也出现了很多问题。

在这种情况下，实施有效方案对城市轨道交通列车交路开行进行优化是目前的重点工作。

本文就城市轨道交通列车交路开行方案的含义为切入点，从以下两个方面来城市轨道交通列车交路开行方案的优化策略，以此来供相关人士交流参考。

关键词：城市轨道交通；列车交路开行；方案；优化引言：城市轨道交通是为了缓解城市道路交通压力和满足人们更高的出行需求而开发出来的出行方式，如今随着城市化水平的提升和技术领域的革新，城市轨道交通也面临着改革和调整的新时期，当前设计人员在制定城市轨道交通列车交路开行的新方案时需要考虑到多方面的影响因素。

因为原有的城市轨道交通列车交路开行方案在实际的推行过程中出现了很多问题，譬如乘客的等待时间过程、地铁车厢拥挤、服务质量较差、轨道交通企业成本利用率低等等问题，由此可以看出交路开行方案对于城市轨道交通运行和居民的生产生活具有密切相关的联系。

一、城市轨道交通列车交路开行方案的含义设计人员在制定城市轨道交通列车交路开行方案之前，往往会考虑到平均乘客数量和乘客出行倾向等实际情况下，根据城市轨道交通业的运行区间对不同的列车班次、站点设置、换班工作等等要素进行详细地规划。

城市轨道交通的岗位部门数量很多，不同岗位之间会划分明确的工作任务，并且每一个岗位人员的工作都关系到轨道交通的正常运行。

同时，涉及人员还会依照实际情况的变化对轨道交通列车交路开行方案进行调整。

一般来说，提起列车人们首先会想到铁路列车，但是城市轨道交通列车并不能和它相提并论，由于城市轨道交通列车是用于满足市民日常出行的，而铁路列车是满足于国民长途出行的，二者之间的服务水平和工作流程都具有很大的不同，所以城市轨道交通的设计人员并不能把铁路列车交通的出行方案直接照搬过来。

城市轨道交通大小交路列车开行方案优化研究随着我国城市轨道交通网络化进程的推进,北京、上海和广州等大城市的城市轨道交通已率先进入网络化运营时代,其他各城市的轨道交通网络化格局正在逐步形成。

与此同时,客流的持续增长,各方对服务水平、运营安全和经济效益的关注,促使我国城市轨道交通运营管理方式正在由单线运营向网络化运营的方向转变。

多交路运营组织是网络化运营组织的重要组成部分,而其中的大小交路运营方式也是目前我国城市轨道交通使用最为广泛的一种运营组织方式。

因此,研究城市轨道交通大小交路列车开行方案的优化编制,实现网络化运营背景下城市轨道交通列车的优化组织,对提高城市轨道交通运营效率和服务水平具有十分重要的意义。

本文在剖析现有文献的基础上,总结了影响城市轨道交通大小交路列车开行方案编制的关键因素,分析了我国城市轨道交通开行大小交路的线路情况及其客流特征;并分别以城市轨道交通直径线和放射线为研究对象,提出了城市轨道交通大小交路列车开行方案优化方法和列车时刻表优化方法。

主要研究内容及结论如下:(1)结合既有文献,从客流需求、行车条件和运力资源三个方面出发,系统分析了影响城市轨道交通大小交路列车开行方案编制的因素;统计并分析了我国城市轨道交通实施大小交路运营组织模式的线路情况及其客流特征。

结果表明,大小交路运营线路中长度超过35km的线路数占线路总数的91.3%,断面客流不均衡系数介于1.80～2.99。

(2)以城市轨道交通直径线为研究对象,在分析大小交路运营特点的基础上,考虑线路通过能力、最小发车频率、列车满载率和站台长度等约束条件,以乘客等待时间、车辆走行公里和列车运行时间最小为目标,以小交路列车折返站位置、大小交路列车的发车频率及编组辆数为决策变量,构建了城市轨道交通大小交路列车开行方案优化模型。

根据模型特点,采用线性加权和法、惩罚函数法,将原多目标约束问题转化为单目标无约束优化问题,并设计了求解模型的受控随机搜索算法。

城市轨道交通列车交路开行方案优化研究摘要：随着城市人口的不断增长，部分城市轨道交通线路客流时空分布不均。

基于这一背景，单线路运营组织可能会形成高峰时期部分路段运力供给不足、部分路段运力较差、服务水平较低的现象。

在这方面，中国已经率先实施了大小交路。

城市轨道交通大小交路方案是在固定编组方案和停靠方案的条件下，基于大小交路模式确定每个时间段的列车运行次数，一方面可以促进客流与运能的匹配，另一方面可以节约列车资源，在列车保持合理载重的情况下，提高服务水平。

关键词：城市轨道交通；大小交路；开行方案；根据城市轨道交通客流分布不均衡的特征，结合大小交路运营组织特点，以乘客出行成本和运输企业运营成本最小为目标，考虑断面满载率、列车运用数量、列车追踪间隔及最小发车间隔等约束，建立城市轨道交通列车大小交路开行方案双目标非线性整数优化模型，采用线性加权法将双目标模型转化为单目标模型后应用遗传算法进行求解，案例分析验证模型的效果，为运输企业行车组织提供理论参考，并对小交路区段折返点、区段客流比重进行灵敏度分析。

一、模型基本假设1.交路模式描述。

研究对象为具有n个车站的城市轨道交通直线型线路，为车站集合，为便于运营组织线路采用两层交路，其中大交路列车全线贯通运营，列车从车站S1行至车站Sn后折返，小交路列车为部分区段运营，车站Sa及车站Sb为折返站;小交路列车发车频率为大交路列车发车频率的整数m 倍，列车定员为Cz，大小交路列车共线运行区段记为M2，其他区段记为M1。

2.基本假设。

(1)从规划设计的角度考虑，线路中每个车站均具备折返条件。

(2)研究时段内，大小交路列车发车间隔不变，上下行列车成对开行。

(3)研究时段内的客流量由这一时段内的列车平均分担。

4)为便于绘制运行图，小交路列车发车频率为大交路列车发车频率的整数倍。

(5)列车车底周转方式为大小交路独立运营使用，且具有相同的车型和编组。

(6)列车停站方案为站站停，停站时间由站内上车乘客数量决定。