详情

原文传递基于网络演化的高速铁路列车开行方案调整

论文题名：	基于网络演化的高速铁路列车开行方案调整
关键词：	高速铁路;列车开行;网络演化;突发事件;车流网
摘要：	近年来中国高速铁路建设蓬勃发展，随着西成高铁、济青高铁等全线贯通以及复兴号高速列车的投入使用，我国高速铁路在固定基础设施和移动设备等方面都取得了新成就。截至2017年底，高速铁路营业里程达到2.5万公里，“四纵四横”干线布局网络提前建成运营，网络化运营及越来越强大的客运市场占有份额使得高速铁路安全可靠性受到高度重视。然而，我国高速铁路系统非常规突发事件时有发生，尤其是在成网条件下，突发事件不仅导致局部区间的列车晚点、停运和旅客滞留，随着局部车站的影响在路网上的迅速传播与扩散，极易导致大面积晚点和大量旅客滞留。突发事件条件下高效地做出列车运行调整决策可以有效降低事件对列车运行秩序的干扰，因此突发事件条件下列车开行方案的调整成为当前成网运营条件下铁路运输管理领域研究的热门问题。本文综合考虑高速铁路网络特性和运输组织策略，从复杂网络演化角度出发，提出了突发事件下调整列车开行方案的新思路，主要包括以下内容: 　　首先，本文以复杂网络理论为基础，从高速铁路基础设施连接状态、客流需求和运输服务能力三个角度分别建立高速铁路地理网、客流网和车流网，三个网络之间具有紧密逻辑关系:地理网为列车开行的基础设施约束，客流网为列车开行方案编制的客流需求约束，车流网则是在地理网和客流网约束条件下形成的列车开行方案的拓扑形式表达。在上述网络模型基础上，本文分析了我国高速铁路网络拓扑特性，地理网表现为树状网络，车流网具有较大集群系数和较小平均路径长特点，呈现小世界网络特性。此外，本文从加权网络拓扑特性角度建立了车站的重要度评价指标，为本文开行方案调整网络演化模型中车站连接度的计算提供基础。车流网与开行方案的映射关系分析表明二者是同质的，为本文利用网络演化理论进行车流网重构，进而调整列车开行方案的方法提供理论支持。　　其次，本文总结了不同突发事件影响程度下铁路列车运行调整策略。基于复杂网络级联失效理论建立了突发事件影响的网络传播模型，根据突发事件下列车受影响程度，将列车划分为4类，即在事件发生线路区间附近车站采取等待策略的未出发列车、无法采取等待策略的未出发列车、运行路径前方车站不具备迂回条件需先折返后迂回的在途列车和前方直接采取迂回策略的在途列车，为本文针对不同类别列车制定不同演化规则做铺垫。　　再次，本文分析了突发事件下的高速铁路车流网演化特点。综合考虑停站集合和列车运行时间提出了K-最短路蚁群算法，用于搜索突发事件条件下的列车迂回径路。根据突发事件下列车运行调整策略，建立了基于网络演化的开行方案调整模型。该模型分为三个部分:(1)在原定列车开行方案基础上确定列车径路起讫点，通过K-最短路蚁群算法确定列车运行径路，进而划分群落集合;(2)综合考虑既定开行方案、客流量、突发事件下路网通过能力等限制约束制定车流网演化规则，其中车站间连接度由车站重要度、OD客流量等因素决定，演化生成突发事件下的高速铁路车流网;(3)根据车流网和开行方案的映射关系，由演化生成的车流网输出调整后的列车开行方案。此外，本文从网络效率、服务强度和列车上座率等不同角度建立了网络化列车开行方案调整评价指标体系。　　最后，以我国京沪高速及周边铁路网为例，设置突发事件场景，实现受损条件下车流网的演化并生成调整后的列车开行方案。结果证明了本文提出的列车开行方案调整思路的可行性，且本文生成的调整后列车开行方案更加符合高铁运营实际情况，能够充分利用路网通过能力。　　本文提出的基于网络演化的列车开行方案调整模型，着眼于我国高速铁路成网运营、线路间组织关系愈加紧密的现状，综合了客流需求、车站服务能力等传统因素和网络效率、换乘可达性等网络化因素，相较于传统模型，更适用于大规模网络的开行方案调整。
作者：	郭丹
专业：	交通运输规划与管理
导师：	秦勇
授予学位：	硕士
授予学位单位：	北京交通大学
学位年度：	2018
正文语种：	中文