基于列车运行计划的城轨票价与运营补贴策略优化

Aiming at the requirement of sustainable development for the rail transit operation，this project combines the train operation plan to optimize the fare and subsidy strategy of rail transit system overall. We Construct the transfer network based on the train operation plan, analyze the generalized travel cost of passenger, and research the time-space distribution regularity of time-varying demand in the transfer network by the equilibrium analysis method. An optimization model of train operation plan considering the passenger transfer behavior is proposed, in which the train operation number and terminal departure time of each routing section are optimized according to the time-space distribution regularity of demand. We consider all relative factors (such as service quality and level, and elastic demand with time-varying feature, and so on) and the corporate decision of train operation plan. Then the fare and subsidy strategy of rail transit system with different structures of fares and types of subsidies are analyzed and optimized. This project strives to establish the optimization theory and method of fare and subsidy strategy of rail transit system, and provide theory support and decision foundation for related transport authority. It also will improve the sustainable development capability, service level, market status, and operation efficiency of rail transit system in our country.

本课题针对轨道交通运营的可持续发展困境，结合列车运行计划对票价和运营补贴策略进行整体优化。构造基于列车运行计划的换乘网络，对客流广义出行费用分析的基础上，通过客流均衡分析研究换乘网络上时变客流的时空推送规律。考虑客流换乘行为建立列车运行计划优化模型，依据客流时空推送规律优化确定各交路上列车开行数量、始发时刻。考虑弹性时变需求、服务能力、服务水平等相关因素，结合企业的列车运行计划决策，对不同票制方式下的票价策略和补贴方式下的运营补贴策略进行优化分析，寻求城市轨道交通的票价策略和补贴机制这一科学问题的优化理论和方法。通过研究，揭示市场竞争状态下城市轨道交通票价和运营补贴策略和运营服务水平、市场地位之间的内在关系。为我国城市轨道交通票价制定与补贴机制决策提供理论支持和决策依据，增强我国城市轨道交通的运营可持续发展能力，提高我国城市轨道交通的服务水平、市场地位和运营效益。

本课题以城轨列车运行计划和价格策略间的密切关系为基础，充分考虑弹性时变需求、服务能力、服务水平等因素，结合列车运行计划对票价和运营补贴策略进行整体优化，系统研究了不同票制下的票价策略和补贴方式下的运营补贴策略优化理论和方法。.对典型网络需求特征和运营组织特性进行分析，构造基于运行计划的换乘网络，构建了时变需求下的客流均衡模型和换乘网络时变客流的时空推送算法。形成了网络复杂交路运行计划优化方法，研建了以运行计划制定和运行图管理为核心功能的广州地铁运行图模拟验算系统。.考虑票价策略、运行计划与客流需求、客流出行选择行为决策的关系，结合运行计划对票价策略综合优化。建立了不同票制下票价策略模型，根据票价、运行计划和客流水平的逐层迭代关系，设计了模拟退火求解算法；对不同票制和不同目标下的票价策略进行分析；以里程票制为参照构建了反映区域票价合理性的目标函数，从区域划分、分区票价计算两部分构建分区票价优化算法。.结合运行计划和客票价格，对运营补贴策略进行综合优化。从补贴效率出发，构造了客流人均补贴效益最大化模型，设计了以模拟退火算法为基础的求解算法，综合确定列车数量、票价和补贴额度，优化方法适用于多种票制情形；建立了补贴额度最小化模型，给出了单一票制和里程票制下的开行间隔、票价和补贴的解析解和凸性最优条件，设计了基于一阶最优条件的迭代求解算法，对不同票制、需求水平、广义费用因子下的补贴规律进行了分析。.对城轨运营补贴的相关规制经济原理进行分析，构建了补贴评价的外部效益计量方法。研究了城轨关联公交接驳网络设计、公交线网差异化票价、高铁席位分配和动态票价联动优化、多节拍组合下的周期性列车运行时刻表等关联和延伸问题。.本项目针对票价和运营补贴策略的研究，揭示了市场竞争状态下票价、运营补贴与服务水平、市场地位之间的内在关系，为城轨客票价格和运营政策制定提供科学依据，为城市轨道交通健康、可持续运营提供理论支持。