铁路旅客列车开行方案决策模型_周立新

第17卷　第4期2009年 8月 中国管理科学Chinese Journal of Management Science Vol.17,No.4Aug.,　2009文章编号:1003-207(2009)04-0053-07高速铁路客运专线的收益管理模型蓝伯雄,张　力(清华大学经济管理学院,北京　100084)摘　要:本文在分析铁路客运收益管理的研究进展的基础上,提出了一个适合铁路客运专线的收益管理优化模型。

模型以列车运营总收益最大化为目标,优化列车的席位控制和发车间隔,将席位分配与运营能力优化统一在一个模型中。

利用随机生成数据进行的模型试验表明,模型可以在较短的时间内求解较大规模的收益管理优化问题。

关键词:收益管理;客运专线;优化模型中图分类号:F530152 文献标识码:A 收稿日期:2008-10-06;修订日期:2009-06-26基金项目:铁道部清华大学科研计划资助(2008X002)作者简介:蓝伯雄(1950-),男(汉族),黑龙江人,清华大学经济管理学院教授,博士生导师,研究方向:大系统优化理论与算法、供应链优化模型、收益管理优化模型11　引言收益管理是近二、三十年来发展起来的新管理科学方法,起源于美国的航空业,并在航空业中得到广泛应用。

大量关于收益管理的研究工作和应用系统开发都集中在航空业,并逐步推广到其它行业。

资料统计显示,使用收益管理的方法,企业通常能够提高收益的2%至8%(Smit h et al 1,1992[1])。

收益管理在铁路运输系统的应用较晚,这主要因为收益管理首先在美国发展起来,而美国的铁路运输业远比航空运输业落后,收益管理在铁路的应用并未受到广泛重视。

1964年世界第一条高速铁路日本新干线建成通车,自此铁路高速化成为世界各国具有战略意义的运输目标,T GV (法国)、ICE (德国)等高速铁路系统先后兴起。

高速铁路具有运量大、速度快、能耗小、经济效益好等特点,并且污染小、占地少、安全性高[2],因此在铁路客运中扮演越来越重要的角色。

乌鲁木齐地铁1号线列车开行方案研究安志龙！马丽1安志学2（1.陕西铁路工程职业技术学院渭南714000&2.中国铁路呼和浩特局集团有限公司呼和浩特010050）摘要根据乌鲁木齐地铁1号线路特9及初期预测的客流分布特征，从乘客出行成本与运营成本两个方面考虑，以列车行车间隔与满载率为约束条件，建立了非线性双目标整数规划模型。

采用线性加权法对目标函数优化并进行了求解算法的设计。

结合初期预测客流对乌鲁木齐地铁1号线进行了开行方案的求解，得出的列车开行方案明显优于现行方案#关键词乌鲁木齐地铁开行方案出行成本运营成本双目标整数规划模型Study on train operation plan of Urumqi Metro Line1Zhilong An1,Li Ma1,Zhixue An2(1.Shaanxi Railway Institute,Weinan714000,China;2.China Railway Hohhoi Group Co.,Ltd,Hohhoi010050,China)Abstract Based on the characteristics of Urumqi Metro Line1and the characteristics of passenger flow distu-bution predicted in tie initial stage,tie nonlinear two-objective integer pogomming model is established from tie perspectives of pasenger travee cost and operation cost,with train interval and full load raie at constraintg.The lin-eer weighting method is used te optimize the objective function and the algoritem is designed.Based on the prelimi-nara passenger flow forectst,the running plan of Urumqi M c W o Line1is solved,and the train running plan is obyi-ously better than the current one.Key/or%t Urumqi subway;operation plan；Wael cosh;operating cosh;two-objective inWeer prooram-msngmodel1引言随着城市化的发展，城市拥堵问题日益凸显，城市轨道交通的发展，对缓解城市交通拥堵问题有着非常重要的作用。

铁路交通列车运行智能调度系统第一章绪论 (3)1.1 研究背景及意义 (3)1.2 国内外研究现状 (3)1.3 系统设计目标与原则 (3)第二章列车运行智能调度系统概述 (4)2.1 系统组成 (4)2.2 系统功能 (4)2.3 系统技术架构 (5)第三章列车运行数据采集与处理 (5)3.1 数据采集技术 (5)3.1.1 概述 (5)3.1.2 传感器技术 (5)3.1.3 通信技术 (6)3.1.4 数据采集终端 (6)3.2 数据处理方法 (6)3.2.1 概述 (6)3.2.2 数据预处理 (6)3.2.3 特征提取 (6)3.2.4 数据挖掘 (6)3.3 数据存储与传输 (7)3.3.1 数据存储 (7)3.3.2 数据传输 (7)第四章调度策略与算法 (7)4.1 列车运行调度策略 (7)4.2 优化算法设计 (7)4.3 算法功能分析 (8)第五章列车运行实时监控与预警 (8)5.1 实时监控技术 (8)5.1.1 监控系统构成 (8)5.1.2 数据处理与分析 (8)5.1.3 实时监控技术在应用中的挑战 (9)5.2 预警系统设计 (9)5.2.1 预警系统构成 (9)5.2.2 预警算法设计 (9)5.2.3 预警系统在实际应用中的问题 (9)5.3 预警信息发布与处理 (9)5.3.1 预警信息发布方式 (9)5.3.2 预警信息处理流程 (9)5.3.3 预警信息发布与处理中的挑战 (10)第六章列车运行计划编制与调整 (10)6.1 计划编制方法 (10)6.1.1 概述 (10)6.1.2 基本原理 (10)6.1.3 编制流程 (10)6.1.4 关键环节 (10)6.2 计划调整策略 (11)6.2.1 概述 (11)6.2.2 调整原则 (11)6.2.3 调整策略 (11)6.3 计划执行与反馈 (11)6.3.1 执行过程监控 (11)6.3.2 反馈与改进 (11)第七章调度指挥与管理 (12)7.1 调度指挥体系 (12)7.1.1 概述 (12)7.1.2 调度指挥组织结构 (12)7.1.3 调度指挥职责 (12)7.2 调度指令发布与执行 (12)7.2.1 调度指令发布 (12)7.2.2 调度指令执行 (13)7.3 调度管理信息化 (13)7.3.1 概述 (13)7.3.2 信息化系统架构 (13)7.3.3 信息化系统功能 (13)第八章系统集成与互联互通 (13)8.1 系统集成方案 (13)8.2 互联互通技术 (14)8.3 系统兼容与扩展 (14)第九章列车运行智能调度系统应用实例 (14)9.1 系统部署与实施 (15)9.1.1 系统部署 (15)9.1.2 系统实施 (15)9.2 应用效果分析 (15)9.2.1 列车运行效率提升 (15)9.2.2 调度指挥能力增强 (16)9.3 存在问题与改进 (16)9.3.1 存在问题 (16)9.3.2 改进措施 (16)第十章发展趋势与展望 (16)10.1 技术发展趋势 (16)10.2 产业发展前景 (17)10.3 系统优化与升级 (17)第一章绪论1.1 研究背景及意义我国经济的快速发展，铁路交通作为国家重要的基础设施，其运输能力及效率日益受到广泛关注。

周期化列车开行模式下的备选起讫点确定方法研究作者：李一龙来源：《环球市场》2018年第26期摘要：周期列车开行模式在日本、欧洲等路网中广为应用，但规模大、客流结构复杂的路网更适宜对部分列车采取周期模式。

本文以中国高速铁路网为背景，分析列车开行模式确定问题中的基本要素之一起讫点的确定问题，确定周期与非周期列车起讫点的原则与方法。

研究结果可为周期化列车开行方案的编制提供依据。

关键词：高速铁路；周期模式；备选起讫点目前国内外铁路列车开行模式分为周期模式和非周期模式。

周期模式即列车运行线在各个周期以相同方式铺画的列车开行模式。

它具有列车发车频率高、时间间隔均匀等优点，在日本、欧洲等规模较小且客流需求量大的路网广为应用。

然而，中国高铁路网规模大，客流结构复杂，因此更适合采用周期与非周期结合的模式。

在周期化列车开行模式的实施过程中，备选列车起讫点的确定是重要环节。

不少学者如Bussieek、Claessens、Scholl以及SchSbel等人提出不同的方法对各选列车方案线的生成进行研究。

其中，Bussieck提出了最短路算法，Scholl（2005）采用枚举法，SchSbel（2006）提出图论算法。

在国内研究方面，虽然我国高铁大多采用非周期模式，但李金梅等人已对周期模式在京沪高铁等线路的应用展开研究。

本文基于现有方案和客流数据，分析确定周期及非周期起讫点的生成原则及方法，并提出调整部分列车既有的OD开行模式的方法。

一、起讫点确定流程列车起讫点是列车开行方案中的一个重要要素。

一般地，周期化列车开行方案的生成步骤如图1所示。

本文研究图1中备选列车OD确定问题，即针对路网中可作为起讫点的OD对，按照一系列原则判断它们是否可作为周期或非周期列车起讫点。

图2展示了备选列车OD的确定流程。

由图2所示，本文以现有方案作为基础框架，分别针对图中的“起讫点影响因素分析”，“周期列车OD确定方法”以及“列车OD的截断和延长”三部分进行阐述，将各选列车OD划归到周期方式、非周期方式、周期与非周期可选的三类集合中，为下一步制定列车开行方案提供依据。

火车调度问题摘要近年来随着铁路交通的发展飞速发展,无论是铁道部门还是旅客都希望缩短登车时间,这样铁路部门可以赢得更多时间用于行驶获得丰厚利润,旅客也可以缩短旅途时间。

然而随着乘坐火车的旅客越来越多以及火车的容量不断增加,使得登车时间却在不断加长。

如何缩短登车时间这一问题亟待解决。

针对各种列车的调度顺序问题，文章将以某车站各列车调度为例建立一个状态模型，在此基础上展开并用于实际情况中。

状态模型的主要思想是：假设各列车在某时间段内将驶离车站，通过安排驶离顺序使铁路部门利益与旅客对铁路的满意度达到一种理想化状态，使铁路紧张问题得到适当的缓解。

关键字：线性函数满意度退票费火车调度问题问题：某火车站有三个停靠站台，通常是用“先来后到”普通旅客列车（以下简称普通）让行普通快速旅客列车（普快），普快让行快速旅客列车（快速k），快速让行特快（T），特快让行直达旅客列车（直达Z）,直达让行动车（D或C）”原则来分配进站出站所分配停靠站台，上行与下行线路分开，及当一列火车准备进站和出站时，调度中心负责电告该列火车所进站台。

假设调度中心可以得到每列火车的如下信息：（1）预计驶离站台时间（2）预计停靠站台时间（动车2分，直达3分，特快6分，快速8分，普快10分，普速12分）（3）实际驶离站台时间（4）火车乘客人数（5）预定在下一站下车人数（6）预定在本站上课人数（7）到达下一站的预定时间（8）从上一站驶出时间又设共有上行与下行上述旅客列车各一列，乘客数量分别为1600人（普通）、1400人（普快），1200人（快速、特快）1000人（直达）800人（动车）试开发一种能使乘客和铁路公司双方满意的数学模型(2)假设1)铁路调度中心上有一个快速反应的数据库,该库中存贮着每一列火车的正点起行时间,正点抵达目的地的时间,乘客数量,行驶距离等信息,其他一些有用的参数,可以根据数据库中已有数据估计出来.2)忽略不同类型火车停靠站台时间，这样可以把时间划分成间隔为△的起行时段.3)标号为i 的火车在第j 个时段起行所需费用与先前起行的火车无关,仅与其安排的次序有关.这一假设使我们可以把总费用作为火车调度排序的线性函数. 4）由于各种火车行驶速度不一样，为使问题解单化，此处只设出平均速度及最大行驶速度.5)记τ为使火车尚能正点到达目的地所推迟起行的最长时间.同时假定,当火车的误点时间超过τ时,则火车将以最大的安全速度行驶.6)如果火车推迟起行的时间超过τ,则车上所有的乘客都将耽误到站. 7)因晚点而要求退票的费用对每一个乘客都是相同的且为平均退票费. (3)记号及意义 △: 火车的时间间隔;t 最早起行的火车离站时间;dt : 正点起行的时间;A T : 正点到达目的地的时间; t: 晚点时间;τ: 最大允许晚点起行的时间;k: 各种类型的火车晚点起行而引起耗油的费用常数;V: 平均行驶速度;m ax V : 最大的行驶速度;π: 晚点而造成退票的退票率; m : 票价P : 乘客总数; w : 乘客出现退票的时间点: 由于晚点起行所引起的乘客不满意程度的增长率;a: 全体乘客由于火车晚点起行所引起的不满意度折合成人民币的折合率; b: 退票乘客不满意度折合成人民币的折合率. ★分析与建模若有n 列火车都要在正点时刻驶离该火车站（即为从上火车站有n 列火车几乎同时将到达该站).我们以总费用最小作为目标来安排火车起行的次序.总费用由三部分组成,即铁路部门的费用、退票费和乘客不满意程度所折合的费用. 设ij c 为标号i 的火车在第j 个起行时段起行的费用,,则总费用为∑∑===n i nj ijij x c Z 11由假设条件可知,ij c 与ij x 无关,因而总费用C 是一个线性函数.这是一个调度问题.假定每隔△时间只有一列火车停靠在该站加入到请求起行的行列中,这样就保证总有火车请求起行.每隔△时间,执行一次程序,以安排在当前状态下最优的起行次序.这里需要说明一点,该程序运行时间极短,不到一分钟便可完成,因此,如果数据发生变化时,如火车晚点进站（视为晚点起行）等,几乎可以立即决策.★下面来分析费用系数的确定问题.总费用应包括铁路部门的费用、退票费和乘客的不满意度所折合的费用.首先把基本费用视为0,即设火车在正点起行时的费用为0,仅考虑由于火车晚点起行所导致的额外费用.铁路部门的费用主要由两部分组成.一部分为额外的汽油费,这个费用主要是由于火车晚点起行时,要在快速行驶所额外消耗的汽油费;另一部分为晚点起行造成乘客退票的退票费.若火车晚点起行,为了正点抵达目的地,它必须以最快速度行驶,这样由于风阻力的增大和其它因素,就要增加汽油的消耗.我们不太清楚速度的增加如何引起耗油费和增加,但当加速过程结束,在路上以最大安全速度行驶时,额外的耗油费将是一个常数.为简单起见,选用线性函数来表示额外的油耗费,其公式为:⎩⎨⎧><=τττt k t kt t F ,,)(其中,t 为火车晚点起行的时间,显然当火车正点起行时,t =0,若t 0为首列起行的时刻,d t 为正点起行的时刻,△为起行的时间间隔,则第j 个起行的火车晚点起行的时间为:d t j t t -∆-+=)1(0由于τ为最长的晚点起行时间,即当晚点起行的时间超过τ以后,即使在路途中以最大速度行驶,也不能正点抵达目的地,因此max V d t T d A --=τ其中A T 为正点抵达目的地的时刻,d 为行驶距离, m ax V 为最大的安全行驶速度.d 可用公式来表示Vt T d d A )(-=其中d t 为正点起行时刻, V 为正点起行时平均行驶速度.常数k 与油价、单位晚点时间油耗的增加率及最大安全行驶速度有关,同时还应与行驶距离有关,当然行驶距离越长,额外的油耗就越大.由于行驶距离为V t t )(0-,则有:⎩⎨⎧>-<-=ττττt V t k t t V t t k t F ,)(,)()(00下面再计算乘客由于火车晚点起行而退票的退票费用为:%80)()(⋅=pm t u k t R πΠ为晚点而造成退票的退票率; u(t)乘客出现退票的时间段即:()()⎩⎨⎧≥--<=0u(t)w,t t 0u(t)0,u(t)0d 费用系数中还应考虑乘客的不满意程度.一般地,火车晚点起行的时间越长,旅客就越抱怨,其不满意程度就越大.如果晚点时间只有1~2分钟,旅客就不会太不满意.但是,随着晚点时间的增加,旅客会非常生气,而不满意度会急骤增加,因此我们选用指数函数描述旅客的不满意程度.这个不满意程度对车上每一旅客都是如此,但对要退票的乘客,还需要追加另外的不满意度,用D(t)表示总的不满意程度所折合的费用,则)()1()(t u b e ap t D t πα+-=p 为乘客总数,π为乘客退票率,为了保证在正点起行时乘客的不满意度为0,因而采用了)1(-t e α的形式,显然t=0时,D(0)=0. α为乘客不满意度的增长率,a,b 为折合率,)1(-t e ap α代表全体乘客不满意度折合的费用, )(t u b π为退票乘客追加的不满意度所折合的费用,这一项只有当d t t ≥才起作用.综上所述，费用系数ij c 应为额外油耗费、赔偿费、及不满意度所折合的费用之和)()()(t D t R t F c ij ++=⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧≥⋅++-+-<≤⋅++-+-<≤+-+-<=τππτττπππαααt t u k t u b e ap V t k t w t u k t u b e ap t V t t k wt t t u b e ap t V t t k t t c tt d t dij %,80)()()1()(%,80)()()1()(),()1()(,0000t 和τ由下式给出max0)()1(v V t T t T j t t t avd A d A d ---=∆-+-=τ2）计算实例为了执行简单，再作一些假设。

基于双层规划模型的城际铁路开行方案研究杨同庆【摘要】城际铁路开行方案是城际铁路客运组织的核心,科学合理地制定开行方案具有重要的现实意义.文章通过构造基于开行方案的列车运行网络,并遵循城际旅客出行行为规律,构建了客运需求呈弹性变化的城际铁路旅客出行选择模型.基于此,利用双层规划方法来优化求解城际铁路开行方案.双层规划模型的上层目标是最大化铁路公司经济收益,下层目标是最小化旅客广义出行成本.文章以一条模拟的城际铁路进行算例分析,验证了该方法是可行且有效的.【期刊名称】《高速铁路技术》【年(卷),期】2017(008)003【总页数】5页(P63-67)【关键词】城际铁路;开行方案;双层规划;弹性需求【作者】杨同庆【作者单位】中铁二院工程集团有限责任公司,成都610031【正文语种】中文【中图分类】U292.2+1.1 城际铁路开行方案城际铁路是指服务于相邻城市间或城市群，客车设计速度200 km/h及以下的快捷、舒适的客运专线铁路，一般采用“周期化、高密度、小编组”的运输组织模式。

开行方案是根据客流需求确定开行列车的起讫车站、走行径路、类型、停站方案及对数的综合性计划[1]。

1.2 开行方案设计目标开行方案的设计目标是经济、高效地利用列车资源，一方面充分满足旅客多样化的出行体验、降低出行成本、节约出行时间、提高旅行舒适度；另一方面需提高城际铁路公司的经济收益，提升城际铁路在中短途客运市场的占有率。

城际铁路旅客出行选择的对象是由不同发到站、不同种类及不同停站方案的列车所构成的集合。

运用图论知识对该列车集合加以表示，并定义其为“列车运行网络”，则旅客对于多种出行方案(或不同列车产品)的比选行为即可视为在列车运行网络中的多路径出行选择过程。

对于城际铁路所属的中短途客运市场，OD对之间的客运需求总量往往是具有弹性的，会随着广义出行成本的变化而改变[2-5]。

旅客的出行意愿与出行方式及运输产品的便捷性、安全性、舒适性等密切相关。

Optimization Model for Railway Passenger Trains
Plan
作者： 陈冬华
作者机构： 华东交通大学,南昌330013
出版物刊名： 安阳工学院学报
页码： 51-53页
主题词： 熵;旅客列车开行方案:优化模型
摘要：熵的概念源于热力学，被当作系统演化的判据。

后在信息经济学中进一步发展。

数学规划法是在某些约束条件下，求目标函数的极值问题。

它包括线性规划和非线性规划两种。

从熵及最大熵的理论出发，以数学规划为手段，研究铁路旅客列车开行方案优化方法，从而建立基于熵的旅客列车开行方案优化模型。

此模型包涵两方面：一是考虑技术条件、经济条件、客流情况、地理环境因素等前提下以铁路运输企业和旅客两方面的利益最大为目标进行优化设计方案。

二是对各方案进行优化比较。

现有的铁路旅客列车开行方案优化研究方法、模型很多，各位学者专家从不同的角度、采用不同的方法设计出多种铁路旅客列车开行方案．但铁路管理部门最终只能采用一种方案进行实施，采用实施的方案必须达到最优。