不同运营条件下城市轨道交通共线运营问题研究

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区域一体化发展背景下,不同轨道交通系统间多网融合正成为必然的发展趋势。当前,全国范围内的国铁、城际、市域快线、地铁等轨道交通网络均已实现了良好的换乘衔接,呈现多网并存协同发展的特点。面对多元化的运输组织需求,实现城市轨道交通与区域轨道交通共线运营就成为了解决轨道交通网络融合的关键问题之一。基于此,本文以城市轨道交通为主,区域轨道交通为辅,对不同运营条件下城市轨道交通共线运营的实施问题展开了研究,内容如下:(1)对共线运营的内涵进行阐述,界定本文研究的共线运营涵盖对象,通过对共线运营进行分类以及定性定量分析实施共线的运营环境,总结共线运营模式的特点、适应性及具体实施所需环境因素。(2)查阅城市轨道交通与市域铁路设计规范,采用对比分析的方法,对共线运营中存在的建设施工、设施设备匹配和运营组织中存在问题和制约因素进行分析,结合相关领域研究成果给出了具体的措施和建议。(3)在借鉴相关研究的基础上,运用运行图周期分析法对不同运营条件下城市轨道交通共线运营的通过能力进行研究,探讨了不同交路条件对线路通过能力的影响,提出了共线交路下通过能力最大化方案,并结合算例得出结论:多交路共线运营方式,可以一定程度上提高共线区段的通过能力,也可能因共线距离或运行组织对线路通过能力产生负面影响。(4)研究了受动态变化的列车开行频率、车底数和过轨列车运行区间影响的多交路共线运营开行方案优化问题,建立了以旅客出行成本和企业运营效益最小化为目标的优化模型,并根据模型特点选择NSGA-Ⅱ算法进行求解,结合所求问题对求解算法进行了设计。所求结果采用输出Pareto解集的形式构成多方案供运营企业选择。(5)以某市城市轨道交通线路为例,基于客流量数据分析线路客流量变化。通过Matlab编程对优化模型进行求解并生成Pareto解集作为初始备选方案,根据优化目标偏好进行方案比选,选出一组权衡解。通过对关键指标的分析得出,相比于原始方案,多交路共线运营方案能够更加有效的提高线路运输效率并保证服务质量,并能够将运营成本的增加控制在可接受范围内。同时,求解方法使用多目标遗传算法可以有效解决不同目标间相互协调的问题,问题和求解方式具有良好的适应性。
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