原文传递
基于时空可达性的区域城际铁路线网规划方法研究
| 论文题名： | 基于时空可达性的区域城际铁路线网规划方法研究 |
| 关键词： | 区域城际铁路;线网规划;时空可达性;拉格朗日松弛算法 |
| 摘要： | 目前，我国铁路系统的规划体系仍处于传统的“路本位”阶段。随着城市结构和交通设施布局的发展，这一规划体系将难以适应我国铁路未来的发展。国外轨道交通规划体系的发展经验表明，“人本位”规划体系将是我国铁路系统新型规划体系的发展方向。“人本位”规划体系从乘客个人出行的角度出发，以可达性为核心进行线网规划，能够提高乘客出行的便利程度和线网的综合服务水平。 本文将时间约束下的可达性（即时空可达性）的概念引入到区域城际铁路线网规划问题中，形成了具有通用性的、考虑乘客个人时空可达性的城际铁路线网规划问题的模型和求解算法，能够为以时空可达性为导向的交通网络规划设计问题提供一定的参考与借鉴。论文的主要研究内容及创新点包括以下几部分: (1)分析了与城际铁路线网规划相关的基础理论知识。首先，界定了本文所研究的城际铁路的定义，并阐述了其与其他交通方式的关系。其次，论述了城际铁路的服务范围和功能定位。再次，分析了城际铁路的技术经济特征、运营特征和客流需求特征。最后，介绍了城际铁路可达性和时空可达性的定义。 (2)构建了基于时空可达性的区域城际铁路线网规划模型。从乘客个人出行的角度出发，以城际铁路线网的不可达OD数量最小化为优化目标，考虑乘客在起终点城市之间的出行时间约束、线路修建约束和线路修建费用约束，建立了基于时空可达性的区域城际铁路线网规划的线性模型，并用小规模算例验证了模型的正确性（CPLEX求解）。 (3)设计了基于时空可达性的区域城际铁路线网规划模型的求解算法。首先，将出行时间约束和线路修建约束这两组困难约束松弛到目标函数中，得到松弛问题。其次，将松弛问题分解为最小费用路径子问题、背包子问题和无约束的0-1规划子问题三个经典的管理运筹学问题，并利用次梯度法对拉格朗日乘子进行更新，求解原问题的下界。再次，进行松弛解的可行化，得到原问题的上界。然后，判断解的优劣，获得最优解。最后，利用小规模算例验证求解算法的正确性。 (4)选择京津冀地区进行了案例分析。首先，对2020年京津冀地区城际铁路规划线网进行简化。其次，利用K-Means聚类方法将简化线网中28个主要城市分成了5类，并确定了模型参数。再次，计算得到简化线网的不可达OD为34个。最后，进行京津冀区域城际铁路线网的新线规划。规划结果表明，若京津冀地区投资1369.4亿元，新建总里程约783.3公里的9条城际铁路，能够提高线网的时空可达性，使得不可达OD下降为12个，较规划前减少了22个，下降幅度为64.7％。 |
| 作者： | 苏瑞晔 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 周磊山 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
