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原文传递铁路通道内高速铁路与既有普速铁路合理分工优化研究

论文题名：	铁路通道内高速铁路与既有普速铁路合理分工优化研究
关键词：	铁路通道;高速铁路;既有普速铁路;停站方案;客流分担;列车开行;合理分工;多目标优化
摘要：	铁路通道是连接区域中心的重要运输走廊，随着通道内旅客出行需求的增加和铁路运输方式的蓬勃发展，通道内高速铁路与既有铁路在客流分担、列车开行等方面的合理分工问题逐渐成为研究热点。其优化设计必须考虑旅客的出行行为选择、铁路通道路网结构、旅客的出行需求等影响要素之间的关系，具有多目标、约束条件复杂的特点，是一类大规模的组合优化问题。研究通道内旅客的出行行为及制定合理的客流分担和列车开行组织分工方案，直接影响着通道内运输资源的有效配置，也是铁路网整体规划的关键环节和理论难点。　　本文在充分借鉴既有研究成果的基础上，从系统工程的角度，采用了定量分析与定性分析相结合、理论研究与实证研究相结合、运筹学原理、统计分析、行为科学、经济分析、最优化理论、系统建模等原理与方法，综合构建了客流分担和不同铁路通道结构的列车开行分工优化模型，以期为实际工作中的铁路通道相关分工方案的优化与调整提供理论基础。本文的主要研究内容如下: 　　(1)通过对既有成果的分析，从分工理论和通道演进两个视角分析了铁路通道分工的定义。在借鉴既有相关领域现有成果的基础上，全面综述了铁路通道合理分工相关问题的研究现状，客观地分析了尚需进一步解决的关键问题，提出了本文研究的意义及思路。　　(2)通过对宝兰铁路通道旅客实地调查，运用统计学方法，实证研究了宝兰铁路通道的旅客出行特征、客流结构及旅客出行方式选择的影响因素，运用粗糙集理论，构建了铁路通道旅客出行决策表，对影响因素进行属性约简和值约简，得到较为精炼的决策规则;在此基础上，采用核值法和逻辑判断法进行值约简，得到最小决策规则，从而根据旅客出行的最少信息，匹配旅客出行选择，可以为旅客设计个性化铁路出行产品方案;通过属性隶属度的计算，分析了出行选择对各因素的依赖程度。以上这些方法实现了用粗糙集理论挖掘旅客出行知识的目的。　　(3)提出了基于属性加权距离、密度的初始化中心点算法，并进一步设计了基于粗糙集属性重要度的K-means聚类算法。通过算法的仿真实验，能较好地进行聚类、细分客运市场。在此基础上，采用期望效用理论进行客流分担研究，引入基于粗糙集属性重要度的效用值权重，提出了粗糙属性重要度的改进Logit模型，计算了细分客运市场的出行方式分担率。　　(4)根据铁路通道的路网结构，将铁路通道内的分工问题分为平行径路条件下和开行跨线列车条件分工问题两大类。针对平行径路下的铁路通道分工问题，考虑通道内高速铁路和普速铁路相互独立的特点，从通道系统最优的角度，以铁路企业运营成本最小和旅客群体满意度最大为目标，考虑了车站、区间等能力限制、客流需求、既有线能力释放以及车站服务频率等约束，建立了多目标优化模型，并设计了非支配排序多目标遗传算法。　　(5)针对跨线列车条件下的铁路通道路网结构存在高铁和普铁共用车站的特征，并且列车可以在共用车站上从高铁线路跨线到普速线路。以铁路企业和旅客群体的效益最大化为目标，考虑增加跨线列车时各种能力限制、客流、服务频率等的约束，建立了多目标优化模型并设计了多目标遗传算法。　　(6)以宝兰铁路通道为背景，借鉴多目标优化理论和非支配遗传算法的一般理论和方法，利用本文提出的相关模型，对通道内的客运市场进行聚类细分，并计算各种运输方式的分担率及灵敏度，计算了平行径路条件和开行跨线列车条件下的铁路通道分工方案，并对优化结果进行了分析。考虑通道内既有线能力释放、客流波动、旅客出行选择变化等因素，进一步研究宝兰铁路通道内列车开行分工的演化。实例分析结果表明:本论文所建的铁路通道客运市场细分聚类算法、出行方式分担模型、平行径路条件下的分工模型和开行跨线列车条件下的分工模型合理、有效。优化算法求解得到的pareto解集、各种条件下的分工演化规律可为铁路企业决策提供多样性的方案选择。
作者：	李海军
专业：	交通运输规划与管理
导师：	李引珍
授予学位：	博士
授予学位单位：	兰州交通大学
学位年度：	2018
正文语种：	中文