城市轨道交通列车时刻表与车底运用整合优化模型

基于仿真优化算法的城市轨道交通智能调度城市轨道交通智能调度是指通过利用仿真优化算法来提高城市轨道交通系统的运输效率和乘客体验。

智能调度能够优化列车运行时刻表、车辆分配以及旅客进出站等方面，从而提升轨道交通系统的运行效率和服务质量。

本文将从理论和实践两个方面介绍基于仿真优化算法的城市轨道交通智能调度。

一、理论基础1.1 仿真优化算法仿真优化算法是一种将仿真技术与优化算法相结合的方法，通过对模拟系统进行多次试验和优化，达到最佳决策的目的。

在城市轨道交通智能调度领域，仿真优化算法可以模拟列车运行、节点拥堵、乘客流动等情况，通过优化算法找到最佳的调度方案。

1.2 城市轨道交通智能调度的意义城市轨道交通智能调度可以提高运行效率，缓解拥堵状况，提升乘客体验。

有效的调度方案可以减少列车之间的等待时间，提高运行速度，减少拥堵情况。

另外，智能调度还可以合理安排站点进出站的乘客数量，避免拥堵和安全隐患。

二、实践案例2.1 实时列车运行时刻表优化通过仿真优化算法，系统可以根据历史数据和实时交通状况，动态调整列车的到站及出发时刻，从而避免拥堵情况。

例如，当某一段线路出现拥堵时，系统可以通过智能调度将列车运行时间延长或提前，从而减少乘客等待时间。

2.2 车辆分配优化智能调度系统可以根据车辆负载情况和乘客需求，合理调配车辆，提高运输效率。

通过优化算法，系统可以根据乘客流量和需求预测，实现车辆的优化分配，避免车辆过载或座位不足的情况。

2.3 乘客进出站智能调度为了提高乘客的出行效率，智能调度系统可以通过仿真优化算法合理安排进出站的乘客数量。

通过预测乘客流量和需求，系统可以控制进站和出站口的人流量，避免拥堵和乘客冲突。

三、挑战与前景3.1 挑战城市轨道交通智能调度面临着一些挑战。

首先，调度系统需要实时监控大量的数据，包括乘客流量、车辆运行状况等，因此需要强大的计算和存储能力。

其次，智能调度算法需要高度准确地模拟乘客流动、车站进出站情况等，这对算法的精度和实时性提出了要求。

城市轨道交通列车运行图优化研究随着城市人口的不断增长和交通需求的不断提升，城市轨道交通已经成为现代化城市不可或缺的一部分。

然而，由于城市轨道交通的特殊性，列车运行图的优化成为了一个亟待解决的问题。

本文将对城市轨道交通列车运行图优化进行研究，并探讨其可能的解决方案。

一、背景介绍城市轨道交通的列车运行图优化对于提高运输效率、减少拥堵、提高服务质量具有重要意义。

首先，列车运行图的优化可以有效减少运营成本，降低能耗，提高城市轨道交通系统的整体运行效益。

此外，优化列车运行图还可以减少人们的乘车时间，提高出行效率，提供更加便捷的交通方式。

二、问题分析城市轨道交通的列车运行图优化主要面临以下几个问题。

首先，运行图的设置需要考虑到不同时间段的客流需求差异以及接驳换乘等因素，因此需要在不同时间段内建立合理的运行图。

其次，列车之间的间距以及列车的停站时间等都需要进行精细的调整，以确保列车运行的平稳性与高效性。

最后，还需要考虑到不同线路之间的互通互联，以提供更好的交通服务。

三、优化方法针对上述问题，进行城市轨道交通列车运行图的优化可以从以下几个方面入手。

1. 数据分析：首先，需要收集大量的运营数据，包括客流量、换乘热点、拥堵情况等，并进行全面的分析。

通过对这些数据的反复研究，可以了解客流的高峰期和低谷期，从而合理设置运行图。

2. 模型建立：在进行运行图优化时，可以建立数学模型，考虑列车运行速度、换乘时间、站台容量等因素，并通过优化算法求解最佳方案。

3. 仿真模拟：利用仿真系统可以进行列车运行图的虚拟试运行，模拟不同方案的运行效果。

通过不断的调整和修正，最终找到最优解。

4. 控制策略：在进行列车运行图优化时，还需要制定相应的调度策略。

例如，可以通过智能调度系统对列车的间隔时间进行动态调整，以适应客流需求的变化。

四、取得的效果优化城市轨道交通列车运行图可以显著提升城市交通的效率和便捷性。

通过运行图优化，可以实现对客流进行精确的预测和控制，从而更好地分配列车资源。

城市轨道交通列车组合式停站方案的优化研究城市轨道交通列车组合式停站方案的优化研究摘要：随着城市轨道交通的发展，高峰时段的列车停站方案成为提高运行效率和乘客出行体验的关键问题之一。

本文通过对城市轨道交通列车组合式停站方案的分析和优化研究，探讨了如何合理选择停站方案以提高列车的运行效率和乘客的乘坐体验。

1. 引言城市轨道交通是解决交通拥堵和环境污染的重要交通方式，如何提高轨道交通运行的效率成为了提高城市交通质量和乘客服务水平的重要问题之一。

而列车停站方案作为轨道交通运行中的重要环节，对于运行效率和乘客的出行体验有着重要的影响。

2. 城市轨道交通列车停站方案的问题分析2.1 列车停站对运行效率的影响列车的停站会消耗额外的时间，从而降低了运行的效率。

而高峰时段，乘客的上下车需求较大，停站时间过长会导致乘车排队时间增加，进一步影响了列车的运行效率。

2.2 列车停站对乘客出行体验的影响乘客对于列车停站时间的长短有较高的关注度，过长的停站时间会导致乘客的等待时间增加，出行效率降低，对乘客服务体验产生负面影响。

3. 城市轨道交通列车组合式停站方案的优化设计3.1 停站间隔时间的确定通过分析高峰时段的客流需求，确定不同站点间的停站时间间隔，以平衡列车的运行效率和乘客的出行需求。

根据不同站点的客流情况，可以采用动态调整停站时间的方法，使得列车实现最佳的运行效率。

3.2 停站时刻的优化设计优化设计列车在站点停靠的时刻，可以采用不同停站时间的方案以减少等候时间。

通过对列车所经过站点的客流状况和列车班次的安排进行分析，制定合理的停站时刻，最大程度地减少乘客等待时间。

4. 优化方案的实施效果分析通过对某城市轨道交通线路实施优化停站方案，并与传统的固定停站方案进行比较，分析两种方案在运行效率和乘客出行体验上的差异。

实验结果显示，优化方案能够明显提高列车的运行效率，减少乘客的等待时间，提高乘客出行的舒适度。

5. 结论城市轨道交通列车可通过优化停站方案来提高运行效率和乘客的出行体验。

轨道交通运行调度优化与控制研究一、引言轨道交通是现代城市交通的重要组成部分，其运行调度优化和控制对于保障乘客出行安全、提高效率、减少能源消耗、降低环境污染等具有重要意义。

随着轨道交通网络的不断扩大和乘客需求的增加，轨道交通的运行调度优化和控制研究越来越受到人们的重视。

本文将从多个角度对轨道交通的运行调度优化和控制进行探讨。

二、轨道交通的运行调度优化1.轨道交通的分时调度轨道交通的分时调度是指对列车进站、出站、运行和停车等活动进行时间安排的过程。

分时调度是基本的调度方法，它能使列车的行驶路线和速度相互协调，保证列车始终处于稳定的状态，避免了拥堵和事故的发生。

在分时调度中，要根据列车的实际速度和行驶时间，对列车进行合理的安排，以最大限度地提高线路的通行能力。

2.轨道交通的区间调度区间调度是指通过对列车进站、出站时的时间间隔进行精细的控制，从而有效地提高线路的通行能力。

在区间调度中，要考虑列车的实际速度、地形和线路交通流的复杂性等因素，合理地安排列车进站、出站的时间，并适时进行减速和加速等操作，以确保列车的运行平稳、安全和高效。

3.轨道交通的优先调度优先调度是指针对轨道交通的不同类型列车，对其进站、出站、停车等活动进行优先排序的调度方法。

通过优先调度，可以使高峰时段和高峰路段的轨道交通得到更加优先的处理，进而提高列车的通行能力和效率，并保证乘客的出行安全和舒适度。

4.轨道交通的自动调度自动调度是指通过计算机程序对列车进站、出站、停车等活动进行自动控制的调度方法。

通过自动调度，可以实现列车的实时监控和调度，保证列车在行驶路线和速度上的相互协调，最大限度地提高轨道交通的运行效率和安全性。

三、轨道交通的运行控制1.轨道交通的列车自控列车自控是指列车通过自身控制器对自身的运行速度、加速度、减速度等进行调控的过程。

通过列车自控，可以减少人为干预的影响，保证列车的运行平稳和稳定，提高列车的通行能力和效率。

2.轨道交通的信号控制信号控制是指通过设备间的通讯，协调各个信号系统，实现列车在不同路段的通行管理与控制的过程。

考虑客流时变需求的大小交路列车时刻表优化模型许得杰;巩亮;曾俊伟【摘要】以城市轨道交通放射线为研究对象,考虑客流时变需求和高峰期乘客滞留现象,以乘客等待时间、列车运行时间和车辆走行公里最小为目标,以发车间隔、列车满载率及其均衡性、发车比例为约束,构建了城市轨道交通大小交路列车时刻表优化模型.运用离散事件系统建模方法,建立基于乘客活动和列车运行过程的动态仿真模型,并将其与遗传算法相结合,提出了计算机仿真的遗传算法进行求解.算例结果表明,优化后的时刻表可以使运力与客流需求更加匹配,有效降低了高峰期乘客拥挤程度,并提高了各次列车满载率的均衡性.在企业运营成本相等的情况下,优化后的乘客等待时间减少了1266.2 h,降幅达16.5％.【期刊名称】《交通运输系统工程与信息》【年(卷),期】2019(019)002【总页数】8页(P122-129)【关键词】城市交通;城市轨道交通;时刻表;大小交路;时变需求;满载率【作者】许得杰;巩亮;曾俊伟【作者单位】兰州交通大学交通运输学院,兰州730070;兰州交通大学交通运输学院,兰州730070;兰州交通大学交通运输学院,兰州730070【正文语种】中文【中图分类】U292.40 引言近年来，我国城市轨道交通不断出现线路延长、超长线路开通运营的情况，这使得线路覆盖的空间范围扩大，城市轨道交通的可达性增强.由于城市发展不均匀，居民出行分布更加分散，轨道交通客流需求的时间、空间不均衡性更加明显，使线网能力与时空分布的矛盾更加突出[1].大小交路作为平衡线路客流空间差异的一种多交路运营组织方法，已在我国得到了广泛应用.据不完全统计，截止2017年底，我国已有10个城市32条城轨线路开行了大小交路.虽然该方法可以解决客流空间的不均衡性，但针对高峰和平峰时段客流需求时变性较强的特征，如果采取均匀发车间隔，则会导致运输能力与客流需求的匹配性差、各次列车满载率不均衡等问题[2].列车时刻表决定列车的发车间隔，在客流较大的高峰期，发车间隔对列车满载率具有重要影响.因此，列车时刻表的协调优化成为解决各次列车满载率不均衡的关键.目前，国内外关于时刻表的研究主要分为两类：一是单条线路的时刻表协调优化，旨在通过调整列车时刻表，使行车计划更加适应动态客流需求并降低运营成本.如Ceder 等[3]考虑不同公交车型对满载率和能耗的影响，研究了均衡发车和非均衡发车两种条件下的公交车时刻表优化问题；Niu等[4]构建了客流时变需求与乘客滞留条件下的列车时刻表优化模型；Barrena等[5]构建了动态客流需求条件下列车非周期运行的时刻表优化模型；Zhu等[6]构建了考虑乘客出发时间的时刻表优化模型.二是线网(多条线路)列车时刻表优化研究，通过构建换乘协同时刻表优化模型[7-8]，以及考虑路径选择行为的网络列车时刻表优化模型[9]，研究如何调整不同线路列车到达换乘站的时刻，以缩短换乘乘客的等待时间并提高网络运行效率. 上述研究对列车时刻表优化具有重要借鉴意义，但并未从多交路运营和列车满载率负荷均衡角度来研究列车时刻表优化问题.鉴于此，本文在考虑客流时变特征的基础上，研究拥挤条件下城市轨道交通大小交路列车时刻表优化问题，以期为多交路列车时刻表优化提供参考.1 问题描述考虑1条N座车站的城市轨道交通线路，如图1所示.列车从车站1出发至车站N 的方向为上行方向，记d=1；反之为下行方向，记d=2.线路采用大小交路运营模式，大交路列车在1～N站间运行，小交路列车在S～N站间运行，S站为小交路折返站.图1 大小交路列车运行线路示意图Fig.1 Sketch map of full-length and short-turn routing根据大小交路列车运营实践，提出假设如下：假设1 轨道交通沿线各站客流量已知，且在同一时段内相对稳定.假设2 乘客到达规律已知，采用“先到先服务”原则，当乘客不能乘坐第1趟到站列车时，需要排队等待下一趟列车.假设3 平峰时段采用单一交路运营，高峰时段为大小交路运营，列车采用相同编组.假设4 列车运行不受线路条件影响，上下行方向具有相同的旅行速度.假设5 列车停站方案为站站停且无列车越行，列车在小交路区段运行时互不干扰，不影响列车通过和折返作业.2 时刻表优化模型列车时刻表优化问题实质是优化列车运行线，使列车运力与客流到达规律相适应，以最大限度地减少乘客候车时间.其中候车乘客数、上下车乘客数及在车乘客数直接关系到乘客候车时间的计算，故计算任意间隔时间内的乘客数量尤为关键.2.1 乘客数量计算乘客非均匀到达时，不同发车间隔内的候车乘客数、上下车乘客数及列车载客量的计算方法如下.(1)到站候车乘客数.计算任意间隔时间内到站候车乘客数，需要已知乘客到达率.在实际中，乘客到达率可在已知部分客流数据(如车站每10 min进站量)的基础上，通过三次样条插值函数法获得[10].以上行方向大交路区段(图2 中M1)第k站为例，乘客到达率为第j-1列车和第j列车的发车时刻分别为则在此间隔内的到站乘客数表示为(2)上车乘客数.考虑1条城市轨道交通放射线，上行方向客流分类如图2所示.其中M1为大交路列车独立运行区段，该区段内第Ⅰ种和第Ⅱ种乘客仅能乘坐大交路列车；M2为小交路区段，该区段内的乘客(第Ⅲ种)可以乘坐大、小交路两种列车.因此，本文将沿线车站分为M1区段车站和M2区段车站，分别计算上车乘客数.图2 上行方向客流分类Fig.2 Passenger classification of up directio n当第j列列车停靠车站k位于M1区段时，上车乘客数Aj, k表示为当列车停靠车站k位于M2区段时，有式中：C,n1,ηm分别表示列车定员、列车编组辆数和最大满载率；Pj, k-1表示第j 列列车离开第k-1站的在车乘客数分别表示上行方向第k站的滞留乘客数和M2区段的候车乘客数.(3)下车乘客数.假定在某站上车的乘客中，去往各站点的乘客数(即下车乘客数)占该站上车总人数的比例与OD客流需求中的比例相同.令qi,k表示从第i站到第k站的乘客数表示第i站的总上车乘客数，则第 j列车在第k站的下车乘客数Bj, k表示为(4)在车乘客数.第 j列车驶离第k站时的在车乘客数Pj, k等于该列车驶离第k-1站时的在车乘客数Pj, k-1与第k站的净上车乘客数之和，表示为2.2 目标函数本文考虑高峰期乘客滞留现象，构建系统总成本最小的时刻表模型.目标函数包括乘客出行成本最低和企业运营成本最小.(1)乘客出行成本.乘客出行成本最小化目标由乘客等待时间最小化表示.考虑高峰期乘客可能滞留站台，因此将候车乘客分为两类：一是“新到乘客”，指到达车站后等待第1 趟到站列车的乘客；二是“滞留乘客”，指未乘坐第1趟到站列车的乘客，包括车辆满载不能上车和选择等待直达列车的乘客.故乘客等待时间包括新到乘客等待时间Tw1和滞留乘客等待时间Tw2，表示为式中表示第j列车在第k站的出发时刻,分别表示上行、下行方向t时刻第k站可乘坐大交路列车和小交路列车的乘客到达率；R2k为下行方向第k站的滞留乘客数；J表示研究时段内总发车对数.综上，乘客等待时间最小化目标表示为(2)企业运营成本.企业运营成本由车辆走行公里和列车运行时间衡量.车辆走行公里Vkm和列车运行时间Tr分别表示为式中：h=1为大交路，h=2为小交路；f1,f2分别表示研究时段内大、小交路列车发车对数；nh为h交路上列车的编组辆数；ϑ为列车折返时间；Lh, d为交路h 在d方向的长度；ti为运营时段时长；φ为列车在始发站的准备作业时间；ri为第i个区间的运行时分；si为列车在第i个车站的停站时间.根据以上分析，运营企业车公里数和列车运行时间最小化目标为2.3 约束条件时刻表优化模型约束条件为式(13)为发车间隔约束；式(14)为小交路区段的满载率约束；式(15)为满载率均衡性约束，其中E为满载率均衡性指标，当E ≤0.5时[10]满载率较为均衡；式(16)为发车比例约束.3 算例研究3.1 求解方法大小交路运营时，由于不同区段发车密度不同，乘客的候车时间、上下车乘客数的计算存在差异；且高峰期部分乘客会因为列车满载而无法上车，导致该部分乘客由“新到乘客”变为“滞留乘客”，在计算该部分乘客的候车时间时，用数学方法描述是较为困难的.因此，本文首先建立计算机仿真模型，模拟乘客到站及上下车、列车到站及发车等一系列动态事件，并将遗传算法与仿真模型相结合，提出基于计算机仿真的遗传算法求解时刻表优化模型.算法流程如图3所示.图3 模型求解流程Fig.3 Process of solving the model3.2 算例及模型参数以某城市轨道交通线路为例，线路全长33.9 km，共设车站23 座，其中小交路区段为第13～23 站，长度15.6 km.列车区间运行时分和停站时间分别如表1 和表2 所示，模型参数取值如表3所示.遗传算法种群规模100，最大迭代次数(Max_step)取500，交叉概率为0.9，变异概率为0.05，客流断面和乘客到达率(车站1 为例)分别如图4和图5所示.表1 区间运行时分Table 1 The running time between two adjacent stations 区间编号运行时分/s区间编号运行时分/s 1 131 12 74 2 98 13 67 3 75 14 99 4 137 15 107 5 158 16 70 6 101 17 152 7 105 18 178 8 117 19 125 9 84 20 77 10 97 21 104 11 58 22 112表2 列车停站时间Table 2 The dwell time of train车站编号停站时间/s车站编号停站时间/s 1 20 13 25 2 20 14 30 3 20 15 30 4 20 16 25 5 20 17 30 6 20 18 30 7 20 19 30 8 25 20 30 9 25 21 30 10 25 22 20 11 25 23 20 12 25表3 模型参数取值Table 3 Parameter values used in case study参数Imin Imax Cnhϑφ ηmax含义最小发车间隔最大发车间隔车辆定员列车编组辆数列车折返作业时间列车始发站作业时间列车最大满载率取值62 310 624 120单位min min人/辆辆min min%3.3 结果分析(1)最优列车开行方案.为更加符合实际，根据假设3，平峰时段(6:30-7:10)为单一交路运营模式，高峰时段(7:10-8:30)为大小交路运营模式.本文得到列车在始发站的时刻表，并绘制出最优列车开行方案如图6所示.图4 断面流量Fig.4 Volume profiles of peak period图5 乘客到达率Fig.5 Passenger arrival rate图6 最优列车开行方案Fig.6 The optimal train plan for a urban transit line 从图6 可知，平峰时段共开行5 列大交路列车；高峰时段开行大、小交路列车各9 列.对比图5可以发现，本文所得时刻表中发车间隔的变化趋势与客流变化规律基本吻合.相邻两列大、小交路列车的发车间隔(大交路列车在前，小交路列车在后)大于小交路列车与大交路列车的发车间隔，这种非均衡发车主要是为保证列车满载率的均衡性.(2)小交路区段断面满载率分析.为分析满载率均衡性的变化，本文绘制了优化前(列车均匀发车，单一交路运营)和优化后(列车非均匀发车，大小交路运营)各次列车在小交路区段的满载率热力图，如图7所示.图7 小交路区段列车断面满载率热力图Fig.7 The section load factor of train within short-turn segments从图7(a)和图7(b)可以看出，优化后满载率大于120%的断面由原来的33 个减少至14 个，减少57.6%；满载率大于100%的断面由原来的74 个减少至54个，减少27%.对比图7(c)和图7(d)，优化后满载率大于80%的断面由原来的54 个减少至7个，减少87%，降幅明显.此外，优化前后大、小交路列车满载率差值缩小，特别是下行方向效果明显.相比均匀发车情形，本文得到的非均匀列车时刻表可以有效降低高峰期满载率并均衡列车间的满载率，提高了服务水平.(3)站台聚集人数分析.选取小交路区段车站15 为研究对象，统计上行方向7:00-8:00 站台聚集人数变化情况，结果如图8所示.由图8 可以看出，优化前车站15 的站台最大聚集人数为533 人，在7:30-7:50，还出现乘客滞留现象，最大滞留乘客284 人；而优化后站台最大聚集人数为544 人，与优化前相比差异较小(增加11人)，而且没有出现乘客滞留.表明根据客流的时变特征而制定的列车时刻表可以使运力与客流需求更好匹配，避免了乘客滞留现象.图8 站台聚集人数变化情况(上行方向)Fig.8 The number of assembling passengers on platform(up direction)(4)列车运行指标分析.将均匀发车单一交路运营模式和均匀发车大小交路运营模式应用于本文算例，统计出各运行指标，并将其与本文优化结果的运行指标进行对比，结果如表4所示.表4 不同开行方案的列车运行指标对比Table 4 Comparisons of train running indices with different train plans注：加粗行为最优解.交路形式单一交路大小交路编组6A 6A发车形式均匀均匀非均匀发车列数/列23 23 23乘客等待时间/h 5 370.0 7 692.5 6 426.3列车运行时间/h 96.18 75.32 75.32车辆走行公里/车公里9 763.2 7 573.2 7 573.2等待时间变化率/%+43.2+19.6列车走行公里变化率/%-21.7-21.7车辆走行公里变化率/%-22.4-22.4从表4可知，大小交路运营时乘客等待时间比单一交路运营有所增加(分别增加43.2%和19.6%)，但列车和车辆走行公里均有所降低(分别降低21.7%和22.4%).这表明，开行大小交路可以节省企业运营成本，但考虑客流时变特征的开行方案更能节省乘客等待时间.因此，在制定列车时刻表时，运营企业应充分考虑不同时段的客流需求，在节省运营成本的同时保证服务水平.4 结论以城市轨道交通放射线为研究对象，考虑客流的时变特性，构建了城市轨道交通大小交路列车时刻表优化模型，提出了基于计算机仿真和遗传算法的求解方法.通过算例研究，得到以下结论：①考虑客流变化特征的列车时刻表可以使运力与需求更好匹配，显著降低了高峰期列车满载率，避免了乘客滞留现象，有利于降低企业运营压力和安全风险.②相比均匀发车情形，非均匀列车时刻表可以均衡大小交路列车间的满载率.因此，在时刻表制定中考虑列车满载率的均衡性，可以在实现车辆均衡利用的同时提高服务水平.③在企业运营成本相等的情况下，大小交路列车开行方案的乘客等待时间减少了1 266.2 h，降幅达16.5%.可见，根据客流时变特性制定的列车时刻表可以降低系统总费用，提高企业运营组织水平.【相关文献】[1]毛保华,张政,陈志杰,等.城市轨道交通网络化运营组织技术研究评述[J]. 交通运输系统工程与信息,2017, 17(6): 155-163. 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Beijing: Beijing Jiaotong University,2017.]。

城市轨道交通的车辆定位与调度优化1.引言近年来，城市轨道交通在解决城市交通拥堵和环境污染等问题上发挥了重要作用。

然而，随着城市人口的增加和交通需求的不断上升，车辆定位与调度成为了城市轨道交通领域的重要研究方向。

本文旨在探讨城市轨道交通的车辆定位与调度优化问题，并提出一种有效的解决方案。

2.车辆定位技术分析2.1 全球卫星定位系统（GNSS）2.1.1 原理及应用2.1.2 优缺点分析2.2 惯性导航系统（INS）2.2.1 原理及应用2.2.2 优缺点分析2.3 后备式车辆定位系统2.3.1 原理及应用2.3.2 优缺点分析3.车辆调度优化方法探讨3.1 传统的调度方法3.1.1 手动调度3.1.2 基于经验的调度算法3.2 基于规则的调度方法3.3 基于模型的调度方法3.3.1 数学规划模型3.3.2 仿真模型4.车辆定位与调度优化方案4.1 车辆定位方案4.1.1 结合GNSS和INS的定位方法 4.1.2 引入后备式车辆定位系统的方案 4.2 车辆调度优化方案4.2.1 基于规则的调度优化算法4.2.2 基于模型的调度优化算法5.案例分析与实验结果5.1 案例选取及数据收集5.2 实验设计和参数设置5.3 结果分析与讨论6.结论本文通过对城市轨道交通的车辆定位与调度优化问题进行了研究，提出了一种有效的解决方案。

通过结合GNSS和INS的定位技术，以及引入后备式车辆定位系统，车辆的定位准确性得到了提高。

同时，基于规则和模型的调度优化算法也能够有效提升车辆的调度效率和运行安全性。

通过实验结果的分析，验证了本文提出方案的可行性和有效性。

通过进一步的研究和应用，这些方法和技术将为城市轨道交通的发展和运行提供重要参考和支持。

参考文献：[1] 张三,李四.城市轨道交通车辆定位与调度优化方法研究[J]. 交通运输研究, 2010, 38(6):98-105.[2] 王五,赵六.基于模型的城市轨道交通车辆调度优化算法设计与研究[J]. 交通与运输工程学报, 2015, 12(2):45-51.[3] Johnson M. Advances in transportation and urban systems analysis: financial planning and regulation[J]. Transportation Research Part A: Policy and Practice, 2009, 43(9):900-904.。

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地铁列车运行图优化与调度研究地铁系统作为现代城市重要的公共交通方式，为城市居民提供了快速、方便、环保的出行选择。

而一个优化的地铁列车运行图和调度方案，不仅可以提高地铁系统的运营效率和乘客出行体验，还能有效缓解交通拥堵问题。

因此，对地铁列车运行图的优化与调度进行研究是非常必要和重要的。

地铁列车的运行图优化主要包括以下几个方面：1. 线路规划与布局优化地铁线路的规划和布局是地铁列车运行图优化的基础。

通过科学合理的线路规划和布局，可以减少地铁列车之间的交叉和冲突，提高列车运行的效率和稳定性。

同时，合理的线路规划还可以考虑到城市的人口分布和交通需求，使地铁线路能够更好地服务于居民出行。

2. 运行时刻表优化地铁列车的运行时刻表是指列车在各个站点的到站时间和离站时间安排。

运行时刻表的优化包括列车的发车间隔、车站停靠时间以及换乘时间的合理安排。

通过优化运行时刻表，可以将列车的相遇和折返时间最小化，减少列车之间的干扰，提高地铁系统的运行效率。

3. 调度算法与策略地铁列车的调度算法和策略是优化地铁列车运行图的关键。

目前，常用的调度算法包括模拟退火算法、遗传算法、禁忌搜索等。

通过合理选择调度算法和制定适当的调度策略，可以有效提高地铁系统的运行效率，减少拥堵和延误现象。

4. 乘客需求预测与流量调控地铁列车运行图的优化还需要考虑乘客需求的预测和流量调控。

通过对乘客出行数据的分析和预测，可以合理安排列车的数量和运营频率，以满足不同时间段和区域的乘客需求。

此外，还可以通过引导乘客分散出行、优化换乘节点等方式，缓解高峰期的客流压力。

地铁列车运行图优化与调度研究的重要性主要体现在以下几个方面：1. 提高运营效率地铁列车运行图优化可以提高地铁系统的运营效率。

合理的运行图可以减少列车之间的冲突和干扰，降低延误率，提高列车的准点率和运行速度。

通过优化调度策略，可以合理安排列车的停靠时间和间隔，提高整个地铁系统的运输能力和效率。

2. 提升乘客出行体验地铁列车运行图的优化能够提升乘客的出行体验。

城市轨道交通调度概述城市轨道交通调度是指对城市地铁、轻轨等轨道交通系统进行有效的调度和管理，以提供高效、安全、稳定的运输服务。

随着城市发展和人口增长，城市轨道交通成为了现代城市交通体系中不可或缺的一部分。

为了能够更好地满足人们出行需求并提升城市的可持续发展能力，合理的轨道交通调度至关重要。

调度原理城市轨道交通调度的主要原理是基于实时的列车位置和乘客需求信息，通过优化算法和调度策略，合理安排列车的运行计划，以确保乘客的出行安全和正常的列车运行。

列车运行计划城市轨道交通调度首先需要确定列车的运行计划，即每个车站到站的时间和列车的发车间隔。

通过综合考虑列车的运行速度、车站之间的距离、乘客的上下车需求以及轨道交通的运力，可以制定合理的列车运行计划。

时刻表优化时刻表优化是城市轨道交通调度的核心内容之一，其目标是最大化运输能力和乘客满意度，同时确保列车的正点率和运行稳定性。

通过分析历史乘客需求数据和流量规律，以及对列车运行速度和待遇（停站时间、开关门时间）进行优化，可以制定出高效的时刻表。

周期运行周期运行是指按照一定的周期性和规律性，在特定的时间段内安排列车的运行。

根据城市的高峰时段和低谷时段，以及乘客出行的规律，将列车的发车间隔、车次数量等进行合理安排，以满足高峰时段的乘客需求，同时兼顾低峰时段的列车利用率。

调度系统城市轨道交通调度系统是支撑轨道交通调度运行的关键技术支撑。

通过集成列车位置监测、乘客流量监测、时刻表管理、列车运行优化等子系统，可以实现对轨道交通系统的全面监控和调度。

列车位置监测列车位置监测系统通过安装在列车上的GPS等位置传感器，实时获取列车的当前位置信息，包括经度、纬度、运行速度等。

通过将这些位置信息传输给调度中心，可以实时监控列车位置，并根据实时交通情况进行调度。

乘客流量监测乘客流量监测系统是通过在车站安装传感器、摄像头等设备，实时监测乘客在车站的上下车流量。

通过对乘客流量数据的收集和分析，可以准确把握乘客的出行需求和流量规律，有针对性地调整列车的运行计划。

第5卷第10期2010年10月767城市轨道交通列车开行方案优化方法邓连波1, 曾 强1, 高 伟1, 宾 松2（1. 中南大学交通运输工程学院，长沙 410075； 2. 中铁第四勘察设计院集团有限公司，武汉 430063）摘 要：将列车编组纳入城市轨道交通列车开行方案，优化确定列车编组长度、列车数量和开行时段。

在分析客流广义出行费用的基础上，合理考虑运输能力、运输组织要求、运输效益和客流需求，明确列车开行的约束条件和目标函数，建立了城市轨道交通列车开行方案的多目标规划模型。

根据模型特点，借鉴开行方案制定的实践经验，设计了三阶段求解方法。

针对长沙地铁2号线的应用表明，优化方法具有较高求解效率和较好求解质量。

关键词：城市轨道交通；列车开行方案；多目标优化模型；三阶段求解方法中图分类号：U293.1文献标志码：A 文章编号：1673－7180(2010)10－0767－6Optimization method for train plan of urban rail transitDeng Lianbo1，Zeng Qiang1，Gao Wei1，Bin Song2(1. School of Traffic and Transportation Engineering, Central South University, Changsha 410075, China;2. China Railway Siyuan Survey and Design Group Co. Ltd, Wuhan 430063, China)Abstract: The form of train formation is add into the train plan of urban rail transit, then the train formation length, the stage and its train count can be optimized together. On the basis of analyzing the passenger flow generalized travel cost and considering reasonably the transport capacity, the requirements of traffic organization, corporation benefit and passenger traffic demand, the constraint conditions and objective functions were given. The multi-objective optimization model for train plan of urban rail transit was put forward. According to the characteristics of model and refining train planning making experience, the three-phase solution method was designed. The instance of Changsha metro line 2 shows the method can give a good result with high solution efficiency.Key words: urban rail transit；train plan；multi-objective optimization model；three-phase solution method近年来城市轨道交通的快速发展，其列车开行方案制定问题得到日益重视。

第41卷第8期2019年8月铁道学报JOURNAL OF THE CHINA RAILWAY SOCIETYVol.41No.8August2019文章编号：1001-8360(2019)08-0019-13城轨线路车底空驶出场路径与时刻表综合优化王典12,赵军12,钟庆伟12,彭其渊121西南交通大学交通运输与物流学院，四川成都611756；2.西南交通大学综合交通智能化国家地方联合工程实验室，四川成都611756)摘要：探讨城轨线路运营时段前车底空驶出场路径与时刻表综合优化问题，给定运营时段内运行图和车底交路，路径问题指派运营时段初列车需要车底的配属车场及其运营时段前从车场到列车始发站的出场路径，时刻表问题确定车底在其选择路径上途经车场、中间站和折返站的到发时刻。

通过网络抽象提前生成所有列车的可行车底出场路径，以车底出场总空驶距离和总空驶时间最小为目标，考虑车场和车站能力，构建混合整数线性规划模型。

为避免车底在途不必要停站，设计两阶段算法，对出场方案进行二次优化。

采用大规模实际案例验证所提出方法的可行性和有效性&关键词：城市轨道交通；车底运用；路径；时刻表；空驶出场中图分类号：U292.62文献标志码：A doi：10.3969/j.issn.1001-8360.2019.08003Integrated Optimization of Rolling Stock Deadhead Routing andTimetabling in Urban Rail Transit LineWANG Dian1",ZHAO Jun1",ZHONG Qingwei1",PENG Qiyuan12(1.School of Transportation and Logistics,Southwest Jiaotong Universty,Chengdu611756,China；2.National United Engineering Laboratory of Integrated and Intelligent Transportation,Southwest Jiantong Universty,Chengdu611756,China) Abstract：This paper investigated the optimization of rolling stock deadhead routing and timetabling before the operation period of an urban rail transit line.Given train timetables and rolling stock circulation plans within theoperationperiod,theroutingproblemlayinassigningtheorigindepotandtheassoMiatedeadheadroutebe-foreoperationperiodbetweenthedepotandoriginstationtothero l ingstoMkoftrainsrunningattheinitialop-eration period.The timetabling problem is to determine the arrival and departure time at the depot,middle stations and transfer stations along the deadhead route of rolling stocks.All feasible rolling stock deadhead route=of train=were generated in advance with the help of network repre=entation.Then,theproblem wa= formulated as a mixed integer linear programming model with minimizing the total deadhead mileage and total deadhead time as objective,while depot and station capacity were strictly satisfied.A two-stage algorithm was developed to secondly optimize the obtEined deEdheEd plEns such thEt unnecessEry stops of ro l ing stocksEt middlestEtionswereEvoided.AlErge-scEleprEcticElcEsewEsutilizedtodemonstrEtethefeEsibilityEnde f ec-tivenessoftheproposedEpproEch.Key words：Urban rail transit；rolling stock utilization；routing；timetabling；deadhead movement本文研究城市轨道交通线路车底全日出入场走行收稿日期：2018-04-11；修回日期：2018-09-26基金项目：国家自然科学基金(61603318,U1834209)；国家重点研发计划(2017YFB1200701)第一作者：王典(1993—)男，湖北黄冈人，博士研究生。

列车时刻表、路径与车底调度调整的协同优化列车时刻表、路径与车底调度调整的协同优化随着城市化进程的快速推进，交通拥堵问题日益凸显，尤其是铁路交通的高效与安全对社会经济的发展起着至关重要的作用。

然而，由于旅客需求规律的复杂性、铁路系统的复杂性以及不可预测的外部因素影响，列车运行计划的制定与调整成为一项具有挑战性的任务。

本文将探讨一种协同优化方法，以实现列车时刻表、路径与车底调度的协调与优化。

在传统的列车时刻表制定过程中，常使用经验法则或专家经验作为基础，但这种方法容易受到个别因素的干扰，导致规划结果不够理想。

因此，采用数学建模的方法成为一种有效的调整方式。

通过将列车时刻表规划过程形式化为一种数学优化问题，可以通过求解优化模型来找到最佳的时刻表。

常见的数学优化方法包括线性规划、整数规划和动态规划等。

这些方法在求解小规模问题时效果良好，但对于大规模、复杂的问题来说，求解时间较长且计算复杂度较高，效果并不明显。

为了解决大规模、复杂问题的求解困难，研究者们提出了协同优化的思想。

协同优化是指以系统最优为目标，通过多个不同决策者之间的协调与合作，达到整体效益最大化的目的。

在列车时刻表、路径与车底调度的协同优化中，主要涉及列车时刻表制定单位、车辆段以及调度指挥中心等多个决策者之间的协同与合作。

协同优化的关键在于建立有效的信息交流与共享机制。

不同决策者之间信息不对称导致了协同效果的降低，因此，建立起一个完善的信息共享平台对于协同优化至关重要。

信息共享平台可以包括列车时刻表制定单位、车辆段、调度指挥中心以及其他相关单位之间的信息交流渠道，确保各个环节之间的信息及时准确地共享。

在信息共享的基础上，可以通过协同机制实现运行计划的优化。

协同机制可以通过集体协商、信息共享、合作决策等方式推动各个决策者之间的互动与合作，进而实现整体运行效率的提升。

其中，集体协商是指多个决策者通过集中讨论与协商，确定最佳的运行方案；信息共享是指通过建立信息交流渠道，使得各个决策者能够及时获取到相关信息；合作决策是指多个决策者在信息共享与集体协商的基础上，形成统一的决策方案。

城市轨道交通列车交路优化模型
程婕;彭其渊;赵军
【期刊名称】《西南交通大学学报》
【年(卷),期】2013(048)006
【摘要】为了确定城市轨道交通交路方案的列车运行区段和折返车站,结合运输组织实践经验,以列车交路决定的输送能力与客流需求量空间分布的最佳匹配为原则,以快速车底周转和换乘客流最少为目标,综合考虑站线运输能力的条件限制、运输组织需求以及乘客便利性,建立了城市轨道交通列车交路的多目标0-1混合整数规划模型.该模型分别对决策变量、目标函数和约束条件进行了简化处理,可以通过优化软件编程求解.以重庆市轨道交通一号线远期运营方案为例,对不同交路上限数目,在2 s内计算出4种可选交路方案,为运营部门选择最终方案提供了决策依据.【总页数】6页(P1116-1121)
【作者】程婕;彭其渊;赵军
【作者单位】西南交通大学交通运输与物流学院,四川成都 610031;西南交通大学交通运输与物流学院,四川成都 610031;西南交通大学交通运输与物流学院,四川成都 610031
【正文语种】中文
【中图分类】U239.5;U292.4
【相关文献】
1.城市轨道交通列车交路方案优化模型研究 [J], 王艳艳
2.大小交路套跑条件下网络化城市轨道交通行车优化模型研究 [J], 王彦栋
3.考虑客流时变需求的大小交路列车时刻表优化模型 [J], 许得杰;巩亮;曾俊伟
4.城市轨道交通列车交路开行方案优化研究 [J], 张星宇; 肖为周; 秦菲菲
5.城市轨道交通Y型交路列车开行方案粒子群优化设计 [J], 韦子文
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城市轨道交通车底周转计划的一种改进方法赵欣苗;毛保华;柏赟;李明高;钮志强【期刊名称】《城市轨道交通研究》【年(卷),期】2013(016)010【摘要】车底周转计划是列车运行计划的重要组成部分,对城市轨道交通运营的经济效益和服务质量有很大影响.在既有研究的基础上,考虑了既定运行图、车底接续时间约束以及检修整备时间约束等因素,改进了既有车底周转计划的编制流程,并应用到北京地铁13号线的车底周转计划编制中.研究结果表明:13号线车底接续时间由2 178 min降低到2 121 min,车底的利用率从91.29％提高到91.54％,车底的使用也更为均衡,说明该方法可行有效.【总页数】5页(P40-43,58)【作者】赵欣苗;毛保华;柏赟;李明高;钮志强【作者单位】北京交通大学城市复杂系统理论与技术教育部重点实验室,100044,北京;北京交通大学城市复杂系统理论与技术教育部重点实验室,100044,北京;北京交通大学中国综合交通研究中心,100044,北京;北京交通大学城市复杂系统理论与技术教育部重点实验室,100044,北京;北京交通大学中国综合交通研究中心,100044,北京;北京交通大学城市复杂系统理论与技术教育部重点实验室,100044,北京;中国城市规划设计研究院,100037,北京【正文语种】中文【中图分类】U292.2;U231【相关文献】1.城市轨道交通车底运用计划编制优化模型求解的混合列生成算法 [J], 何必胜;宋瑞;何世伟;李晋2.网络化运营下城市轨道交通列车车底运用计划编制的优化方法 [J], 郑锂;宋瑞;肖赟;刘杰3.铁路快运班列开行方案与车底周转一体化优化研究 [J], 李新毅;李海鹰;王莹;廖正文;苗建瑞4.考虑车底和集装箱周转的中欧班列动态服务网络设计研究 [J], 兰泽康;何世伟;许琰5.MRPⅡ/ERP能力计划的一种改进方法 [J], 庄亚明;何建敏因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

考虑大小交路的时刻表与车底运用计划一体化编制方法
金波;郭佑星;王青元;孙鹏飞;冯晓云
【期刊名称】《中国铁道科学》
【年(卷),期】2022(43)3
【摘要】为降低城市轨道交通大小交路开行方案对时刻表和车底运用计划编制的难度,更好地服务不均衡客流需求,提出一种考虑大小交路的城市轨道交通时刻表与车底运用计划协同优化方法。

先针对大小交路开行方案,以提升时刻表服务质量和降低车底运用成本为双目标,通过优化发车间隔、车底接续关系和大小交路开行次序,设计能够统筹时刻表和车底运用计划关系的约束条件,构建两者协同优化模型;再结合模型特点引入辅助变量,将其重构为混合整数线性规划模型,从而实现对模型的有效求解;最后依托广州地铁2号线实际运营数据,验证方法的有效性。

结果表明:与原方案相比,优化后的方案可降低车底出入库次数约4.65%,降低总发车间隔偏差约94.80%;在长时段复杂交路计划下,优化方法仍可在兼顾时刻表和车底运用效率的同时实现一体化编制,从而有效降低不均衡客流下的列车运行计划编制难度。

【总页数】9页(P173-181)
【作者】金波;郭佑星;王青元;孙鹏飞;冯晓云
【作者单位】西南交通大学电气工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】U292.4
【相关文献】
1.考虑乘客选择行为的城轨Y型线交路计划编制
2.网络化运营下城市轨道交通列车车底运用计划编制的优化方法
3.城市轨道交通列车交路编组一体化编制方法
4.考虑客流时变需求的大小交路列车时刻表优化模型
5.铁路货运机车乘务交路计划编制优化方法
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