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原文传递高速铁路夕发朝至列车开行模式优化理论与方法

论文题名：	高速铁路夕发朝至列车开行模式优化理论与方法
关键词：	高速铁路;夕发朝至列车;旅客选择行为;开行模式;天窗设置;优化模型
摘要：	夕发朝至列车在实际开行中受到旅客欢迎。既有铁路夕发朝至列车因旅速较低，开行距离很难超过1500km。根据我国铁路网规划，到2020年，高速铁路连通的由直辖市、省会城市、副省级城市和一些重要城市组成的861对客流OD中有528对的距离超过1500km，从旅客出行和铁路网布局上都存在开行高速铁路夕发朝至列车需求。目前缺少对高速铁路夕发朝至列车开行的系统研究，本文以高速铁路夕发朝至列车开行作为研究对象，具有重要的理论和现实意义。　　由于高速铁路在开设形式、开始时刻和持续时间等综合维修天窗设置上与既有铁路有很大不同，故无法照搬既有铁路夕发朝至列车运输组织方法。若开行高速铁路夕发朝至列车，则必须解决列车运行与现行矩形天窗设置之间的矛盾，不同解决方式将形成不同开行模式，不同开行模式下列车运行过程与天窗设置有不同的影响关系，最终形成不同旅行时间、在同一城市的不同到发时刻，这对开行效果有决定性影响，故不同开行模式将对列车开行效果产生不同影响。本文以开行效果为目标，对高速铁路夕发朝至列车开行模式进行优化。主要研究内容包括以下几个方面: 　　(1)高速铁路夕发朝至列车需求分析　　根据客运产品结构，认为旅行距离在1500-2500km甚至更长范围的旅客有乘坐高速铁路夕发朝至列车的需求，在该范围内，能够供旅客选择的客运产品，除高速铁路夕发朝至D字头列车、G字头列车之外，还有高速铁路白天D字头列车、G字头列车和航空飞机。选择了直接费用、时间损失、疲劳恢复等影响旅客选择行为的因素来对旅客选择行为进行分析。直接费用考虑了客运产品的票价、旅行两端的票价、食宿费用。将旅行时间分为有效时间和低效时间。构建了疲劳恢复时间模型。利用有效时间价值和低效时间价值将旅行时间损失和疲劳恢复时间转化为费用进行综合比较。结果显示:时间价值在50元/h以下的旅客更倾向于选择高速铁路夕发朝至列车，且高速铁路夕发朝至列车开行距离不宜超过2400km。　　(2)高速铁路夕发朝至列车开行模式设计及优化内涵分析　　根据高速铁路夕发朝至列车运行与现行矩形天窗设置之间矛盾的解决方式，提出了无夜间天窗、单线、等线、下线、下线-上线和换乘共六种开行模式，对每种模式下列车运行过程与矩形天窗的相互影响关系进行了定性分析。考虑运营安全，认为应保留现有矩形天窗不变，可以采用全线矩形天窗和分段矩形天窗。旅客很难接受午夜换乘。故将等线、下线、下线-上线开行模式作为为本文要优化的备选开行模式。　　对开行模式优化内涵中的优化目标和优化内容进行了分析。通过对影响旅客选择行为和铁路运营组织因素的分析，选择了始发和终到时刻满意度、票价吸引力、通过能力影响程度、运行调整难度共4个指标作为开行模式的优化目标。结合备选开行模式，给出了优化目标与影响因素之间的量化关系。优化内容包括忽略和考虑关键要素的单列高速铁路夕发朝至列车开行模式优化，多列高速铁路夕发朝至列车开行模式优化。　　(3)高速铁路夕发朝至列车开行距离与旅行时间关系模型研究　　在忽略列车运行过程中途经城市的发到时刻、关键地点、天窗开始时刻等关键要素后构建了高速铁路夕发朝至列车开行距离与旅行时间关系模型，该模型仅考虑了天窗持续时间这一关键要素。分别讨论了三种开行模式下参数取值，对模型进行了求解。结合优化目标进行定性分析后将高速铁路夕发朝至列车按照开行距离分成了四类，对每类列车应选择的开行模式进行了分析。　　(4)单列高速铁路夕发朝至列车开行模式优化模型研究　　对列车运行过程中途经城市的发到时刻、关键地点、天窗开始时刻、天窗持续时间等关键要素相互之间的影响关系从机理层面进行分析后，构建了单列高速铁路夕发朝至列车开行模式优化模型，该模型综合考虑了列车运行过程中变量逻辑约束、列车运行过程约束、列车运行过程与天窗开始时刻约束、天窗开始时刻约束与关键地点选择约束等各种约束，以优化目标作为目标函数。用算例验证了模型的准确性和有效性。　　(5)多列高速铁路夕发朝至列车开行模式优化模型及求解方法研究　　在单列高速铁路夕发朝至列车开行模式优化模型基础上，考虑列车之间的追踪间隔、采用等线开行模式时客运站到发线数量、上下行列车与天窗关系等构建了多列高速铁路夕发朝至列车开行模式综合优化模型。鉴于模型规模较大，难以快速求解的特点，又对模型求解方法进行了探讨，提出确定列车开行模式、确定列车到发顺序、减少关键地点等措施来降低模型规模。对哪些地点可能成为关键地点进行了专门分析。最后以京广高速铁路及相关路网进行了实例应用。证明了模型的准确性和有效性。
作者：	张天伟
专业：	交通运输规划与管理
导师：	聂磊;肖贵平
授予学位：	博士
授予学位单位：	北京交通大学
学位年度：	2015
正文语种：	中文