Disruption下轨道交通应急运输组织相关问题研究

The emergent events are unexpected in the railway system. And the influence is very serious on whole transport system once emergent events occur. And hence, it is necessary to improve the emergent management of railway transportation, and identify early the different emergent events as possible. The decision of support system for emergent event in railway system has important theoretical significance and practical application value. In this research project, we will discuss deeply the disruption scenarios resulted from emergent events, and evaluate the difference between disturbance and disruption from the viewpoint of railway network capacity. Based on the job-shop scheduling theory, we will develop the mathematical formulation of train emergent rescheduling problem, and design the heuristic algorithm with high performance according to column generation, lagrangian relaxation etc to analyze the recovery effect of train emergent decisions on railway transport system. Furthermore, we combine train emergent rescheduling with rolling stock rescheduling and crew rescheduling, and develop the integrated model for the above problems. The feasibility and efficiency of train emergent decisions is evaluated via the viewpoint of rolling stock scheduling and crew scheduling. Finally, the cooperation with railway transport enterprises makes the project obtain the support of actual data. By the comparison between theory and actual results, the proposed models and methods can be further modified to apply into the real transportation system.

轨道交通运输系统突发事件具有一定的不可预见性，一旦出现其影响范围广、影响人数多、影响程度大。因此加强轨道交通的应急管理和应急准备，尽早地进行突发事件的识别和预防，构建突发事件下轨道交通的应急决策支持系统，对于轨道交通的建设与发展具有重要的理论价值和现实意义。为此，本项目将深入研究各种突发事件场景引起的disruption，从网络承载能力的视角定量区分disturbance和disruption。基于作业调度的理论，构建列车的应急调度模型，采用列生成、拉格朗日松弛等设计高效的启发式算法，从而分析各种应急调度决策对轨道交通系统状态恢复的效应。进而，将机车运用调整、乘务调整与列车应急调度相结合，构建三者的一体化模型，从而能够从机车运用和乘务分配的视角分析列车应急调度决策的可行性和有效性。最后，寻求与轨道交通运营企业相互合作，寻求实际数据支撑，将理论设计结果和运营实际相比较，进一步改进所建的模型。

轨道交通运输系统突发事件具有一定的不可预见性，一旦出现其影响范围广、影响人数多、影响程度大。因此加强轨道交通的应急管理和应急准备，尽早地进行突发事件的识别和预防，对于轨道交通的建设与发展具有重要的理论价值和现实意义。本项目分析了影响轨道交通系统通行能力的影响因素，从运营管理者的角度构建了系统通行能力的量化模型，给出了列车平均延误和通行能力的关系，并进一步探讨了运营中断下轨道交通系统的能力损失。项目探讨了在各种运营中断场景中列车死锁的形成机制，给出了避免列车死锁的有效策略，进而采用有限元方法刻画了各种运营中断场景，结合死锁避免策略分析了列车在各种场景中的运行特征。基于中断运营信息对列车运行计划的影响，以尽可能减少既有列车运行图的偏离为目标，构建了列车运行调整问题的优化模型。根据故障处理信息，提出了prior rescheduling和post rescheduling两类调整策略，有效地求解了所提出的运行调整优化模型。此外，项目分析了各种中断运营场景对车站客流的影响，构建了客流的演化分布模型，解析了车站滞留客流时空演化分布规律。以跨站停车为基本思路，构建了基于客流时空分布的列车运行调整的优化模型，有效降低了乘客平均等待时间。考虑不同客流需求，分析列车的多模式组织方案的可行性。项目进一步讨论了多模式条件下不同OD客流的路径选择行为，构建了基于客流需求的列车运行调整问题的数学模型，获得多模式下的列车调整运行方案。最后，项目讨论了在运营中断恢复后采用加开列车方式缓解滞留乘客需求的可行性。以降低新加列车的运行时间和减小既有列车的调整幅度为目标，构建列车运行图运行图加线问题的多目标数学规划模型。通过分析加开列车运行线与既有运行线之间的关联性，设计了高效的启发式算法进行求解，获得了修正的既有列车运行方案和新加列车的运行方案。本项目对运营中断场景下列车的应急运营组织进行开拓性的研究，对于轨道交通应急运营与管理具有重要的理论意义和实际应用价值。