基于时变需求与多节拍组合的城际铁路网络列车运行计划优化研究

The travel demand of inter-city rail network varies with time, so the train operation plan should match time-varying travel demand, for effectively improving train service quality and transportation enterprise’s benefits. Trains’ periodic operation possesses the trait of traveling at the same time interval, which brings great convenience to passengers travelling for its easily grasped regularity. However, it is difficult to match time-varying travel demand. Based on multi-period pattern for the first time, this project aims at realizing the coordinated optimization of the train operation plan on inter-city rail network, which makes trains operation not only matches the time-varying travel demand, but also possesses the periodic operation regularity at the same time.. Combining with the equilibrium analysis of time-varying flows’ train choice behavior, this project researches on the optimization and evaluation methods of the train operation plan on inter-city rail network based on time-varying travel demand and multi-period pattern, which includes the formulation of time-varying travel demand, the optimization method of train operation scheme and their schedule, and the evaluation method of train operation plan. The research findings of this project will be the theoretical and methodological guidance for inter-city rail network train operation plan in the urban agglomeration regions. It is of great significance for improving passenger service quality, contributing to further development of regional urbanization and economic integration, and strengthening inter-city rail market competitiveness in urban agglomeration.

城际铁路出行需求具有随时间而波动的时变特征，因此其列车运行计划需与时变需求强度相吻合，才能有效提高列车运行服务质量和运输企业效益。节拍式列车运行计划具有等时间间隔运行等特点，因便于掌握列车发车规律而方便旅客出行，但难以吻合时变需求。本项目首次基于多节拍单元的列车组合运行方式对城际铁路网络化列车运行计划进行协调优化，使得列车运行密度不仅能与时变出行需求强度相吻合，同时还具备周期性运行规律。. 项目结合时变客流网络乘车选择行为的均衡分析，研究基于时变需求与多节拍组合方式的城际铁路网络化列车运行计划优化与评价方法，具体包括时变需求的表述方法、列车运行方案图与时刻表优化方法以及列车运行计划评价方法。项目研究成果将为科学制定城市群区域城际铁路网络列车运行计划提供理论与方法指导，并对提高城际铁路客运服务水平，促进城市群区域城镇化、经济一体化以及提升城际铁路区域客运市场竞争力具有现实意义。

相比于列车单节拍运行与非节拍运行，列车多节拍运行既能够使得列车具有严格周期性运行的规律性，同时也能通过协调各节拍单元列车始发时间与运行周期而适应城际铁路具有强度随时间变化而波动的时变需求。为了既能有效适应城际铁路时变需求，同时又能方便旅客出行与车站工作组织，项目研究基于多节拍组合运行与时变需求的城际铁路网络列车运行计划优化。.项目研究首先对比分析非节拍列车运行模式、单节拍列车运行模式、多节拍列车组合运行模式、以及节拍与非节拍列车组合运行模式优缺点与适应性，并将城际铁路网络上具有相同运行径路、停站方案、速度等级的列车归并为一个节拍单元，同节拍单元列车以等间隔时间周期性运行。在此基础上，首先，不考虑列车作业安全时间间隔优化确定开行节拍单元数量、以及各节拍单元列车开行数量、运行径路、停站方案等，并确定各节拍单元列车发车时间范围、以及运行周期范围；进而再进一步考虑列车作业时间间隔要求优化城际铁路列车多节拍组合运行时刻表。此外，还将节拍单元运行周期作为优化决策变量，研究了的基于可变节拍时长的列车多节拍组合运行时刻表优化、以及城际铁路网络多节拍列车运行时刻表与车站路径组合优化。.研究结果表明：节拍单元设置越多、节拍平均列车数越少，不仅求解效率越低，而且列车运行的规律性越不明显，但是能够很好地使得列车适应时变需求；而设置少量的节拍单元数量、将节拍单元平均列车数增多，有利于快速求解，也有利于提高列车运行的规律性。此外，将节拍单元列车运行周期设置为十分、一刻钟、半小时或者一小时的整数倍虽然不利于列车时刻灵活适应时变需求，但是能够方便旅客熟悉列车运行的周期性规律。.项目研究成果为科学制定城市群区域城际铁路网络列车运行计划提供理论与方法指导，并对提高城际铁路客运服务水平，促进城市群区域城镇化、经济一体化以及提升城际铁路区域客运市场竞争力具有现实意义。