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原文传递基于动态需求的高速铁路旅客列车开行方案评价与调整理论研究

论文题名：	基于动态需求的高速铁路旅客列车开行方案评价与调整理论研究
关键词：	高速铁路;旅客运输;列车开行;客流需求;适应性评价
摘要：	高速铁路的不断开通运营以及路网的逐渐完善，使旅客运输由单纯的空间位移问题转变为具有不同出行需求的运输服务问题，铁路出行旅客对开行列车的便捷、快速、舒适等质量方面的要求逐步提高。而且，客流需求亦会随着运营阶段不同呈现规律波动的特性，这主要体现在客流量的大小、起讫点以及客流结构在不同运营阶段（日常运营阶段、节假日运营阶段）具有较大差异。依托于高速铁路运营前基于预测客流所制定的列车开行方案，难以与具有时变性的动态客流相适应。根据不同运营阶段客流需求对列车开行方案进行适应性评价与调整，可以进一步完善客运产品结构，以提高铁路客运产品质量、从而维持并加强铁路市场竞争能力。　　基于动态客流需求的高速铁路列车开行方案评价与调整研究的实质是铁路旅客运输组织方法和理论问题的探索，主要内容包括，从高速铁路列车开行方案与客流需求的概念入手，定性定量分析高速铁路列车开行方案与客流需求关联性，基于客流动态变化特性提出基于高速铁路客流时段划分列车开行方案评价与调整策略，根据每个时段客流需求与列车开行方案的适应性决定是否需要对列车开行方案进行调整，以及列车开行方案的调整模型。在此基础上构建高速铁路列车开行方案与客流需求适应性评价体系，以及基于列车开行方案的列车服务网络客流分配模型，根据客流分配结果计算各类适应性指标的方法。本文的主要工作及取得的研究结论如下: 　　(1)系统分析了高速铁路列车开行方案与客流需求的特点，并明确及深化了两者的概念与内容。从高速铁路列车开行方案与客流需求的相互作用机理层面入手，分析两者之间的关联性。其中，从客流量对列车开行方案编制、客流动态变化对列车开行方案调整两个方面阐述客流需求对列车开行方案的作用机理;从既定列车开行方案下铁路出行旅客乘车选择行为方面阐述列车开行方案对客流需求的作用机理。从日常客流需求与年度客流需求角度分析其动态特性，并根据其波动特点提出基于客流时段划分的列车开行方案评价与调整策略。　　(2)以高速铁路车站每天的旅客发送量为聚类属性，采用近邻传播聚类算法对客流统计数据相近的时间点（天）进行聚类，从而将客流需求相近的时间点归并。并根据Calinski-Harabasz、Hartigan以及In-Group Proportion指标实现最佳聚类数的确定，从而对高速铁路的年度客流时段进行划分。　　(3)从总量适应性、结构适应性以及质量适应性三个方面建立了高速铁路列车开行方案与客流需求适应性分析指标体系。以客流需求满足率、列车平均上座率和列车客座利用率三项指标来衡量总量适应性，以客流节点覆盖率、车站节点服务频次和客流结构匹配度等三项指标来衡量结构适应性，以旅客出行时间损失、旅客出行拥挤程度、旅客平均换乘次数和旅客无换乘直达率等四项指标来衡量质量适应性。针对评价指标体系构建中容易出现的指标一致性及冗余性问题，结合粗糙集理论中的知识属性约简方法，对评价体系进行精简。　　(4)在分析客票系统实时监测数据获取方法不足的基础上，提出基于流量分配模拟的适应性评价指标计算方法。通过分析铁路旅客乘车方案选择的影响因素，以票价支出、旅行时间、乘车拥挤度以及换乘不方便程度描述单位旅客乘车选择的广义出行费用，以服务弧段能力以及客流换乘次数限制为约束条件，构建旅客综合广义费用最小的列车服务网络客流分配模型，并提出了基于改进Dijkstra与MSA的混合客流分配迭代求解算法，从而为列车开行方案与客流需求适应性指标计算提供准确的分析数据。并采用基于信息熵与物元分析相结合的方法确定各指标权重以及最终的列车开行方案与客流需求适应性评价结果。　　(5)将列车开行方案中的运行区段、停站方案、开行频率以及编组模式四个要素转换为可以松弛的决策变量，在上层模型目标函数设置上考虑客流需求与列车开行方案适应程度，下层模型目标函数设置上考虑列车开行方案成本、方案调整差异性最小，在约束条件设置上考虑区间通过能力、车站能力、动车站（段）能力、动车组保有量等铁路运力资源约束，以及高速列车服务质量即停站次数的限制，在此基础上构建基于动态客流需求的高速铁路列车开行方案优化调整双层规划模型。根据模型特点，设计基于自适应邻域搜索调整策略的模拟退火算法进行求解。
作者：	王文宪
专业：	交通运输规划与管理
导师：	吕红霞
授予学位：	博士
授予学位单位：	西南交通大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文