高速鐵路能力計(jì)算與評(píng)估之理論與方法研究.pdf

1、鐵路能力不僅是運(yùn)輸資源配置的基本條件，也是評(píng)價(jià)資源運(yùn)用狀況的重要指標(biāo);鐵路能力計(jì)算&評(píng)估是一個(gè)比較經(jīng)典的研究課題，具有一定的學(xué)術(shù)研究意義及實(shí)踐應(yīng)用價(jià)值。本文系統(tǒng)的分析評(píng)述國(guó)內(nèi)外關(guān)于鐵路能力計(jì)算&評(píng)估的理論與方法的主要發(fā)展脈絡(luò)及發(fā)展趨勢(shì);針對(duì)能力計(jì)算準(zhǔn)確性不盡如人意的現(xiàn)實(shí)問題，充分把握鐵路能力的動(dòng)態(tài)性和不確定性等特征，從基礎(chǔ)設(shè)施物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)——旅客市場(chǎng)需求——時(shí)刻表規(guī)劃角度提出高速鐵路列車服務(wù)——需求意向集合，以完成給定時(shí)間內(nèi)列車服務(wù)——

2、需求意向集合(TSDIS)所需占用基礎(chǔ)設(shè)施時(shí)間為目標(biāo)更新能力的衡量標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建時(shí)刻表規(guī)劃階段無運(yùn)行圖條件下高速鐵路車站節(jié)點(diǎn)、線路和路網(wǎng)的能力計(jì)算與評(píng)估框架體系，提出相應(yīng)的能力計(jì)算與評(píng)估的策略和方法，并給出具體的算法與案例應(yīng)用，探討優(yōu)化的使用方式下高速鐵路基礎(chǔ)設(shè)施能力計(jì)算&評(píng)估之理論&方法。
　　本篇論文主要研究工作與創(chuàng)新點(diǎn)歸納總結(jié)如下:
　　1、提出了鐵路能力計(jì)算&評(píng)估衡量的新標(biāo)準(zhǔn)本篇論文根據(jù)能力的動(dòng)態(tài)性和不確定性特征，依據(jù)高

3、速鐵路車站、線路、路網(wǎng)特點(diǎn)及其所服務(wù)的客流特征，結(jié)合不同時(shí)段作業(yè)要求，探討從基礎(chǔ)設(shè)施物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)——旅客市場(chǎng)需求——時(shí)刻表規(guī)劃角度定義高速鐵路列車服務(wù)——需求意向集合(TSDIS)，以完成特定的列車服務(wù)——需求意向集合(TSDIS)所需的基礎(chǔ)設(shè)施占用時(shí)間作為衡量高速鐵路能力的新標(biāo)準(zhǔn)。基于不同場(chǎng)景與條件，將高速鐵路能力劃分為基礎(chǔ)能力、現(xiàn)實(shí)能力、可開發(fā)能力。
　　2、高速鐵路能力計(jì)算&評(píng)估相關(guān)基礎(chǔ)時(shí)間項(xiàng)的研究總結(jié)鐵路基礎(chǔ)設(shè)施能力的影響

4、因素眾多，但大多影響結(jié)果最終都體現(xiàn)在時(shí)間維。本篇論文分析了列車運(yùn)行的靜態(tài)描述與動(dòng)態(tài)過程，總結(jié)分析了閉塞時(shí)間與基礎(chǔ)設(shè)施占用時(shí)間、間隔時(shí)間與最小間隔時(shí)間、緩沖時(shí)間及維修時(shí)間，改變目前鐵路能力的單純剛性計(jì)算而加入柔性分析，提高能力計(jì)算&評(píng)估結(jié)果的可信度與準(zhǔn)確性。
　　3、混合類型條件下高速鐵路列車運(yùn)行計(jì)劃的綜合平衡分析列車運(yùn)行計(jì)劃決定了鐵路基礎(chǔ)設(shè)施的使用方式，論文研究了在混合交通流條件下列車數(shù)、平均速度、穩(wěn)定性、異質(zhì)性及其相互影響關(guān)系，

5、提出了Pareto最優(yōu)狀態(tài)下列車運(yùn)行計(jì)劃的綜合平衡思想，以Pareto最優(yōu)條件下的異質(zhì)性數(shù)值作為鐵路能力計(jì)算與評(píng)估、列車運(yùn)行計(jì)劃編制與評(píng)價(jià)的基本標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)。
　　4、高速鐵路能力計(jì)算&評(píng)估方法研究及案例應(yīng)用根據(jù)客流時(shí)空分布規(guī)律，從客流市場(chǎng)需求的角度，基于一定的服務(wù)質(zhì)量要求，構(gòu)建了一定服務(wù)質(zhì)量條件下的高速鐵路能力計(jì)算與評(píng)估體系。
　　(1)高速鐵路車站能力計(jì)算&評(píng)估方法研究及案例應(yīng)用根據(jù)高速鐵路車站自身特點(diǎn)及其所服務(wù)的客流特征，

6、結(jié)合不同時(shí)段作業(yè)要求，定義并構(gòu)建各時(shí)段特定場(chǎng)景的列車服務(wù)——需求意向集合t@s-tsdis，總結(jié)分析了幾種高速鐵路車站能力計(jì)算與評(píng)估策略，并提出總體層——局部層的雙層模型體系計(jì)算&評(píng)估高速鐵路車站能力，應(yīng)用于某高速鐵路車站BJSS，運(yùn)用雙層模型體系，在總體層得出了某時(shí)段BJSS站t@s-tsdis任務(wù)列表中列車占用車站股道的優(yōu)化時(shí)序，并通過局部層的檢驗(yàn)最終得出了完成BJSS站t@s-tsdis任務(wù)列表所需的時(shí)間（即BJSS站的時(shí)段能力）

7、，并指出BJSS站能力瓶頸所在。
　　(2)高速鐵路線路能力計(jì)算&評(píng)估方法研究及案例應(yīng)用依據(jù)UIC406能力手冊(cè)，將列車數(shù)、平均速度、異質(zhì)性及穩(wěn)定性作為能力使用的核心元素，定義了高速鐵路線路列車服務(wù)——需求意向集t@l-tsdis，兼顧運(yùn)輸服務(wù)質(zhì)量與鐵路運(yùn)營(yíng)效益，構(gòu)建多目標(biāo)（最小化異質(zhì)性、最大化可靠性、最小化運(yùn)行時(shí)間）優(yōu)化的高速鐵路線路能力計(jì)算與評(píng)估模型(Mathematical Program for LineCapacity，

8、MPLC)，給出了MPLC以問題為導(dǎo)向的帶約束的多目標(biāo)滾動(dòng)優(yōu)化的模型求解算法（改進(jìn)的Pareto存檔進(jìn)化策略與交互法相結(jié)合），并將模型與算法應(yīng)用于京滬高速鐵路線路能力計(jì)算與評(píng)估。
　　我國(guó)高速鐵路線路可分為城際型、通道型、網(wǎng)絡(luò)末端型，本文提出的高速鐵路線路能力計(jì)算與評(píng)估的模型與算法不僅適用于京滬線這種通道型的，也同樣適用于城際型及網(wǎng)絡(luò)末端型高速鐵路線路的能力計(jì)算與評(píng)估。
　　(3)高速鐵路路網(wǎng)能力計(jì)算&評(píng)估探討了高速鐵路列車