客运专线旅客列车开行方案影响因素及其优化模型

客运专线旅客列车开行方案影响因素及其优化模型

钟庆伦13071026

（西南交通大学交通运输与物流学院，四川成都 610031）

摘要：本文在分析既有的客运专线列车开行方案制定现状的基础上，借鉴了国内外学者的相关研究成果，综合考虑客流O-D分布、综合维修天窗设置、动车组运用以及开行方案的动态反馈等影响因素和开行方案制定思路，作为约束条件建立了客运专线旅客列车开行方案的综合优化模型。

关键词：客运专线；旅客列车开行方案；优化模型

The Influencing Factors and Optimization Models of

Passenger Train Plans for Passenger Railway Line

ZHONG Qing-lun

(School of transportation and logistics, Southwest Jiaotong University, Sichuan Chengdu 610031, China) Abstract: On the basis of analyzing the current status of passenger train planning for passenger railway line, this paper referred to the research achievements of foreign and domestic scholars. By applying influencing factors like the passenger O-D flow distribution, comprehensive maintenance blocking, utilization of high speed multiple units and optimization technology like dynamic feedback control into the constraints, this paper built a comprehensive optimization model. Keywords: passenger railway line; passenger train plan; optimization model

0 前言

根据我国高速铁路中长期发展规划，2020 年我国将建成“四纵四横”铁路快速通道及 4个城际高速客运系统，建设客运专线1.2万km 以上，构成高速客运网络的基本骨架，以解决铁路运能不足和满足我国社会经济发展的需要。

随着旅客运输市场上各种交通方式日趋激烈的竞争，需要不断调整旅客列车开行方案以适应需求、提高服务，原有人工逐步修正旅客列车方案的方法无法适应科技进步、现代管理和经营理念的发展。由于我国客流密度大、结构复杂的国情，高速客运专线旅客列车应力求实现小编组、高密度、公交化运行，以有效满足多样化的客流需求[1]。高速铁路和客运专线的推出，形成新建高速铁路、客运专线、普速铁路、提速普速铁路构成的铁路运输网络，使客流构成和服务需求发生很大变化，使旅客列车开行方案更为复杂化。

旅客列车开行方案的编制考虑因素较多，我国己有学者在开行方案编制和优化方面进行了广泛的研究。本文在前人研究的基础上，对客运专线旅客列车开行方案的编制及优化方法

提出可行的参考性意见。

1 客运专线旅客列车开行方案研究现状

我国旅客列车开行方案的编制在铁道部列车运行图编制委员会的统一领导下进行，目前主要由手工制定，以经验判断的定性分析为主。在实际工作中，一般是以现行运行图中开行的旅客列车或相似条件下的其他线路运营经验为基础，根据计划客流，确定加开的、慢改快、快改特快、短变长的旅客列车，综合形成一个新的旅客列车开行方案。

在旅客列车开行方案理论研究方面，国内有很多学者进行相关研究工作，研究成果涉及的范围也很广泛。其中，最有代表性、研究内容较系统的研究者有西南交大的彭其渊，中南大学的史峰，华东交通大学的查伟雄等几位教授以及他们所在的研究团队。

彭其渊所在的西南交通大学客运专线运输组织课题组针对我国即将建成的客运专线网络，对客运专线车站布局、运输组织模式、列车运行计划、动车组运用、旅客列车开行方案等内容进行了系统的研究[2]。其中，开行方案编制部分，以铁路部门的收益、旅客的出行成本和客运周转量三个方面作为优化目标，建立开行方案综合模型，将列车对数、运行区段、停站集合、列车等级及客流分配结果都作为模型变量。因模型的复杂性很难对其直接求解，因此采取分层求解的方法：首先结合列车开行的原则、列车载客容量等确定列车的运行区段、开行数量及列车等级;然后采用改进的遗传算法求解列车的停站方案。客流分配也是以多目标规划的形式给出模型。目标函数是使有效客运周转量最大和旅客出行成本最少。同时考虑客流的性质、特点、出行心理的因素造成不同类型旅客对出行时间和费用支出的重视程度不同，突出旅客对列车选择的主动性，提出不同类型旅客对费用和时间的权重问题，最终得出不同等级列车吸引不同类型客流量的大小。

中南大学史峰等[3]从铁路运输企业和旅客两方面的利益出发建立了客运专线相关旅客列车开行方案的多目标优化模型，从客运专线网的角度对客车开行方案进行了优化。其中包括旅客换乘的疲劳恢复时间计算模型、旅客消费选择模式、列车开行数量计算方法、列车类别确定的动态规划方法。充分体现了铁路运输企业的客票收入、列车公里费用和中转组织费用，以及旅客的票价、旅行时间支出和疲劳恢复时间等双方利益，也贴切地反映了运输市场的需求关系。

华东交通大学的查伟雄等[4]采用定量和定性分析相结合的方法，根据路网上旅客O-D流量，以方便旅客旅行为目标建立数学模型，将直通旅客列车开行方案的确定归结为二分图的最大权匹配问题，得到初步的优化方案，再根据现场的实际情况，结合专家知识，对列车点到点的开行进行经济有利性分析，适当地调整某些线路，使列车开行方案经济合理，线路负载分布均匀，减少运能虚靡，从而在定量分析和定性分析相结合的基础上得到一个较为满意的直通旅客列车开行方案。