（系统工程专业论文）事故灾害条件下高速铁路列车开行方案制定相关问题研究.pdf

学位论文版权使用授权书 l l l i i i i l l l l l l i l l l l l 删1 1 1 i | i f l i | l l l i i i y 1 7 8 0 8 4 6 本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特 授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索， 并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国 家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名：韵、镘 导师签名： 移 签字日期：加一年月， 日 签字日期：功。年易月，日 中图分类号：u 2 9 2 4 u d c ：6 2 9 学校代码： 密级：公开 北京交通大学 硕士学位论文 事故灾害条件下高速铁路列车开行方案制定相关问题研究 r e s e a r c ho nt r a i no p e r a t i o np l a no f h i g h s p e e dr a i l w a yu n d e r a c c i d e n td i s a s t e rc o n d i t i o n 作者姓名：陈彩霞学号：0 8 1 2 1 2 6 9 导师姓名：王卓 徐杰 职称：副教授 副教授 学位类别：工学学位级别：硕士 学科专业：系统工程 研究方向：交通运输系统工程 北京交通大学 2 0 1 0 年6 月 致谢 本论文的工作是在导师王卓副教授和徐杰副教授的悉心指导下完成的，两位 老师严谨的治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响。两年中，两位 老师不仅在学习、生活和实验室的科研工作中都给予了我莫大的关心和帮助，而 且能够从生活的细节中对我的学习习惯、生活态度等方面给予正确的引导，使我 在学业进步的同时态度更加端正，思想更加成熟。在此衷心感谢两年来两位老师 对我的关心和指导。 贾利民教授、秦勇教授在百忙中对于我的科研工作和论文也都提出了许多的 宝贵意见，在此对贾利民教授、秦勇教授表示衷心的感谢。同时，也感谢实验室 董宏辉老师对我的论文及科研工作提出的宝贵意见。 感谢实验室师兄孟学雷博士、师姐王莉博士在实验室工作及撰写论文过程中 所给予的耐心的指导，关心和帮助，师兄、师姐认真的工作态度、刻苦钻研的学 习精神以及对工作的极大热情给我留下了深刻的印象，并时刻感染着我。感谢谢 正媛同学、张新媛同学、李岩同学、师弟谢金鑫、师妹陈芳、解慧等实验室同门 对于我研究工作和论文撰写工作给予的支持、鼓励及热情帮助，在此向他们表达 我的感激之情，也向所有关心和帮助我的老师及同学表示衷心感谢。 最后感谢我的家人，他们的理解和支持使我能够在学校专心完成学业，也使 我在困难面前有冲破障碍继续前进的动力和勇气。 再次向所有给予我关心和帮助的老师、同学、亲人和朋友表示诚挚的谢意! 中文摘要 摘要：高速铁路发展半个多世纪以来，国内外针对正常情况下列车开行方案的制 定和优化已经做了大量的研究工作，现阶段有很多的研究成果。但是对事故灾害 条件下高速列车开行方案的制定研究并不多见。由于高速铁路运行速度高、发车 密度大等特点，事故灾害对高速铁路运输造成的负面影响远比既有铁路运输大。 我国规划到2 0 2 0 年建成高速铁路1 8 万公里，相比目前世界其他国家和地区6 0 0 0 多公里的高速铁路规模大，在成网条件下一旦发生事故灾害对高速铁路运输影响 将是前所未有的，针对上述高速铁路的建设规划本文进行事故灾害条件下高速铁 路列车开行方案制定的研究，对高速铁路运营部门在非正常条件下进行运输调度 指挥具有深刻的现实意义。 本文以京沪高速铁路为背景，首先制定了以高速铁路为中心的铁路地理网络 模型构建的原则，依据该原则建立了包含京沪高速铁路、京沪线、京哈高速线、 京九线、石太客运专线、陇海线( 新陇海) 、合宁高速铁路等铁路干线的环京沪高 铁铁路地理网络模型。分析和研究了事故灾害条件对车站及线路等路网模型要素 的影响，重点研究了事故灾害对列车及径路的影响，从线路衔接情况、线路能力、 牵引供电方式等方面分析了高速铁路列车跨线运行的必要性和可行性；应用了宽 度优先+ 剪枝的搜索算法对事故灾害条件下高速列车跨线运行的可行径路集及其 优化进行了研究。在上述工作的基础上考虑事故灾害条件下对客流聚集造成的影 响，确定以客运周转速度为优化目标，列车载客量、客流量取值、设备能力、线 路能力、车站能力为约束条件，建立高速列车开行方案模型，给出模型分阶段求 解方法，即先计算出列车开行区段、数量及等级，然后运用遗传算法求解列车停 站方案。最后，以灾害条件造成京沪高速铁路蚌埠一南京段线路中断为假设条件， 给出事故灾害条件下高速铁路列车开行方案制定的详细过程，验证了所述方法的 有效性。 关键词：事故灾害：高速铁路网；开行方案；径路选择 分类号：u 2 9 2 4 ， a bs t r a c t a b s t r a c t ：s i n c et h el a s th a l f c e n t u r yo fh i g h s p e e dr a i l w a yd e v e l o p p i n g o c o n s i d e r a b l er e s e a r c h e sh a db e e nd o n eu n d e rn o r m a l c o n d i t o nt r a i no p e r a t i o np l a nb o t h i nc h i n aa n di na b r o a d b u tt h e r ea r en o tm a n yr e s e a r c h e so nt h et r a i no p e r a t i o np l a n u n d e ra c c i d e n td i s a s t e rc o n d i t i o n s b e c a u s eo ft h eh i g h s p e e d ，h i g h g r i dd e n s i t ya n d o t h e rc h a r a c t e r so fh i g h - s p e e dr a i l w a y , t h ei m p a c to nh i l g h s p e e dr a i l w a yt r a n s p o r t a t i o n i sg r e a t e rt h a nt h ee x i s t i n gr a i l w a yt r a n s p o r t a t i o n i nt h ew h o l ep l a no fc h i n a , t h e r ew i l l b e18 ，0 0 0 k mh i g h s p e e dr a i l w a yl i n ei n2 0 2 0 ，a n di ti sl o n g e rt h a nt h e6 0 0 0 k mi no t h e r c o u n t r i e sa n dr e g i o n s i tw i l lb eu n p r e c e d e n t e df o rh i g hs p e e dr a i l w a yt r a n s p o r t a t i o nn e t i fa c c i d e n th a p p e n ss u d d e n l y s ot h e r ei sp r o f o u n dp r a c t i c a ls i g n i f i c a n c et om a k e r e s e a r c ho nh i g h - s p e e dr a i l w a yo p e r a t i o ns c h e m ef o r m u l a t i n gu n d e ra c c i d e n td i s a s t e r c o n d i t i o n sf o rt h eh i g h - s p e e dr a i l w a yt r a n s p o r t a t i o n s c h e d u l i n gu n d e ru n n o r m a l c o n d i t i o n s u n d e rt h eb a c k g r o u n do ft h eb e i j i n g - s h a n g h a ih i g h - s p e e dr a i l w a yi nt h ep a p e r , t h e p r i n c i p l e so fe s t a b l i s h i n gt h er a i l w a yg e o g r a p h i cn e t w o r kt h a tr e g a r d i n gh i g h - s p e e d r a i l w a ya st h ec e n t e ra l ef i r s t l yf o r m u l a t e d ，a n dt h e na c c o r d i n gt ot h ep r i n c i p l e s ，t h e r a i l w a yg e o g r a p h i cn e t w o r ka r o u n db e i j i n g - s h a n g h a ih i g l as p e e dr a i l w a yi se s t a b l i s h e d ， w h i c hi n c l u d e st h em a i nr a i l w a yl i n e ，s u c h 嬲b e i j i n g - s h a n g h a ih i g h - s p e e dr a i l w a y , b e i j i n g - s h a n g h a ie x i s t i n gr a i l w a y , b e i j i n g - h a r b i nr a i l w a y , b e i j i n g - k o w l o o nr a i l w a y , s h i j i a z h u a n g - t a i y u a nr a i l w a y ，l o n g h a ir a i l w a y ( n e wl o n g h a i ) ，h e f e i n a n j i n gh i g h s p e e dr a i l w a ye t c t h ea n a l y s i s a n dr e s e a r c ho nt h ei n f l u e n c er e s u l t so fa c c i d e n t d i s a s t e r sf o rt h es t a t i o na n dl i n ew h i c ha r et h ee l e m e n t so ft h er o a dn e t w o r km o d e li s m a d e , a n dt h ee m p h a s i so ft h er e s e a r c hi ss e to nt h ei n f l u e n c eo fa c c i d e n td i s a s t e r sf o r t h et r a i na n dp a t h , i nw h i c ht h ea n a l y s i so nt h en e c e s s i t ya n df e a s i b i l i t yo fh i g h - s p e e d t r a i nr u n n i n ga c r o s st h ee x i s t i n gl i n ei sm a d ef r o mt h ea s p e c t so fl i n ec o n n e c t i o n ，l i n e c a p a c i t ya n dt r a c t i o np o w e rs u p p l ym o d ea n ds oo n a n dt h e n ，t h er e s e a r c ho nt h e f o r m u l a t i o na n do p t i m i z a t i o no ff e a s i b l ep a t hs e tf o rh i g h s p e e dt r a i nr u n n i n ga c r o s s e x i s t i n gl i n e su n d e rt h ec o n d i t i o no fa c c i d e n td i s a s t e r sw i t ht h eu s eo fw i d t hp r i o r i t y p l u sp r u n i n gs e a r c ha l g o r i t h m b a s e do nt h ep r o p o s e dr e s e a r c h , a n dt a k i n gt h ei n f l u e n c e o fa c c i d e n td i s a s t e r sf o rp a s s e n g e rv o l u m ea g g r e g a t i o n , t h em o d e lf o rt r a i np l a no f h i g h - s p e e dr a i l w a yi se s t a b l i s h e d i nw h i c ht h ep a s s e n g e rt u r n o v e rs p e e di sr e g a r d e d 嬲 o p t i m m a t i o no b j e c t i v e ，a n dt r a i np a s s e n g e rl o a d ，p a s s e n g e rv o l u m e ，e q u i p m e n tc a p a c i t y , j 匕塞銮煎太堂亟堂僮i 金塞 垦墨! g 至 l i n ec a p a c i t y , s t a t i o nc a p a c i t ya r er e g a r d e da sc o n s t r a i n tc o n d i t i o n s ，a n dt h e nap h a s e d a p p r o a c hf o rs o l v i n gt h em o d e li sa c h i e v e d ，i nw h i c ht h et r a i nr u n n i n gs e c t i o n ，n u m b e r a n dg r a d ei sc a l c u l a t e df i r s t l ya n dt h e nt h et r a i ns t o pp l a ni sg o tw i t ht h eu s eo fg e n e t i c a l g o r i t h mp r o g r a m a tl a s t , s u p p o s i n gt h a tt h eb e n g b u - n a n j i n gs e c t i o nl i n eo ft h e b e i j i n g - s h a n g h a ih i g hs p e e dr a i l w a yi sb r o k e n ，w h i c hi st a k e na sa i le x a m p l ef o rm e a n a l y s i s ，t h ed e t a i l e dp r o c e s s e so ft h ee s t a b l i s h m e n tf o rt r a i np l a no fh i g h s p e e dr a i l w a y u n d e rt h ec o n d i t i o no fa c c i d e n td i s a s t e r si s g i v e n ，i nw h i c ht h ee f f e c t i v e n e s so ft h e p r o p o s e dm e t h o di sv e r i f i e de f f e c t i v e l y k e y w o r d s ：a c c i d e n td i s a s t e r ；h i g h - s p e e dr a i l w a yn e t w o r k ；t r 咖o p e r a t i o n p l a n ；p a t hs e l e c t i o n c l a s s n o ：i j 2 9 2 4 v 目录 中文摘要i i i a b s t r a c t i v l 绪论1 1 1 研究背景一l 1 2 研究意义一2 1 3 国内外研究现状3 1 4 本论文研究的主要内容一8 2路网结构描述12 2 1路网结构建立的原则1 2 2 2路网结构构成要素。1 3 2 2 1 车站1 3 2 2 2 线路16 2 2 3 线路权值2 0 2 3本章小结2 1 3事故灾害条件下受损节点和失效边对开行方案的影响分析2 2 3 1概念界定2 2 3 1 1 事故灾害条件2 2 3 1 2 受损节点及失效边2 2 3 2事故条件对列车的影响分析2 3 3 2 1 事故条件对列车速度的影响2 3 3 2 2 事故条件对停站时间的影响。2 4 3 2 3 事故条件对列车编组的影响2 5 3 3事故灾害对列车径路的影响分析2 5 3 3 1 事故条件对列车停站序列的影响2 5 3 3 2 跨线运行的必要性分析。2 7 3 3 3 跨线运行的可行性分析2 8 3 4事故灾害条件下列车径路的选择与生成3l 3 4 1 事故灾害条件下列车径路选择的主要影响因素一3 1 3 4 2 事故灾害条件下列车跨线运行可行径路集的生成31 3 5本章小结3 6 4 事故灾害条件下开行方案的制定3 7 4 1 事故灾害条件下开行方案模型的建立3 7 4 1 1 开行方案模型描述3 7 4 1 2 开行方案模型建立。3 8 4 2事故灾害条件下开行方案模型的求解4 0 4 2 1 列车开行区段、数量及列车等级的确定4 0 4 2 2 列车停站方案的确定4 2 4 3 本章小结4 5 5 算例分析4 6 5 1 虚拟场景设置4 6 5 2虚拟场景下列车径路分析4 6 5 3 客流数据设置及分析4 8 5 4虚拟场景下开行方案的制定5 3 5 5本章小结5 7 6结论与展望5 8 6 1论文的主要工作与结论5 8 6 2有待进一步研究的内容5 8 参考文献6 0 作者简历6 3 独创性声明6 4 学位论文数据集6 5 1 绪论 1 1研究背景 北京至上海的铁路运输通道作为我国东部地区铁路运输主干道，历来在我国 经济建设中起着举足轻重的作用。随着经济建设持续快速的发展，既有线路的运 输能力越来越难满足日益增长的运输需求。京沪高速铁路的建设将大大缓解京沪 运输通道交通运输的紧张局面，缩短沿线城市之间的时空距离，并对国民经济及 交通运输的发展产生深远的影响：一方面京沪高速铁路连通我国两个较大经济带， 贯穿北京、天津、上海三大直辖市和河北、山东、安徽、江苏四省，由于城市之 间时空距离的缩短，不仅会促进京津唐、环渤海、胶东半岛、长江三角洲、长江 中下游经济区域的快速发展，而且还会加强东部地区对西部地区、乃至全国的经 济辐射与带动效应，带动铁路及其相关产业的技术进步，进而促进全国经济的全 面快速增长；另一方面，京沪高速铁路作为我国中长期铁路规划网中“四横 四纵”客运专线的南北向主骨架，对促进东部地区快速客运网的形成以及全国客 运专线网络的发展具有极其重要的作用。 自高速铁路兴建以来，国内外就展开了针对高速铁路运输组织的一系列研究， 研究方向主要集中在正常条件下高速铁路运输组织模式、车站布局、开行方案、 运行计划、通过能力、动车组运用等方面。但是针对特殊情况，尤其是事故条件 下高速铁路的研究还并不多见。然而基于高速铁路高密度、高速度的运输组织模 式，事故条件下高速铁路运行组织的问题不容忽视。国内外重大铁路事故屡见不 鲜，不仅给铁路及乘客带来了严重的经济损失，造成人身伤亡，还对铁路正常的 运输组织造成严重影响，高速铁路重大事故将会带来更加严重的后果。例如：在 1 9 9 8 年6 月3 日，一列时速约2 0 0 k m h 的i c el 型列车在下萨克森州脱轨，并在 一座桥梁的前面解体，造成1 0 1 个人死亡，8 8 重伤。一个材料有缺陷的车轮在肇 事地点前6 公里发生故障。后面的车庸被3 0 0 吨重的惯性力抛出轨道并彻底毁坏， 整列列车扭曲并翻车；2 0 0 5 年7 月3 1 日1 9 时5 2 分，沈阳机务段s s 9 型0 0 8 9 号 机车牵引西安开往长春的k 1 2 7 次旅客列车( 编组1 9 辆，总重1 0 4 9 吨，计长4 5 3 ) 运行至长大线新城子至新台子站间k 4 3 3 + 5 3 5 处，与前行的3 3 2 1 9 次货物列车追 尾冲突，造成1 2 7 次机车及机后l 位行李车、2 位宿营车颠覆，3 5 位硬卧车脱 轨，造成旅客死亡6 人，受伤3 0 余人，脱轨车辆侵入上行线，中断上下行行车。 2 0 1 0 年2 月7 日，因天气原因引起设备故障，致使郑州至西安高速铁路列车g 2 0 0 2 次晚点4 小时，从郑州开往西安的g 2 0 0 3 次、g 2 0 0 7 次和西安开往郑州的g 2 0 0 6 次动车组列车停运，郑西高铁巩义站6 0 0 多名乘客滞留；2 0 1 0 年2 月3 日，武广 高铁因设备故障列车停留2 小时，造成多列列车晚点或停开；2 0 1 0 年2 月6 日下 午4 时3 0 分，武广高铁韶关段发生故障，导致l 万多名旅客滞留广州火车南站。 我国高速铁路网的建设工作正在如火如荼的进行，高速铁路网的不断完善将 为我国经济发展带来巨大的推动作用。然而，铁路事故灾害成为妨碍高速铁路正 常运行秩序的一大障碍，由以上的实例可以看出，由于铁路事故的发生，对既定 列车开行方案造成了严重的影响。而列车开行方案作为客运组织的重要环节，不 仅是连接客流和运行图必不可少的中间桥梁，还很大程度上反映了旅客运输的经 营策略和服务质量，体现着客运组织的服务水平，对于旅客运输组织具有重要的 意义。所以如何最大限度的降低铁路事故灾害造成的不良影响是我们需要深入研 究的问题。 1 2 研究意义 随着京津城际铁路、武广客运专线等一系列客运专线的开通运营，我国高速 铁路网正在逐步完善。目前针对高速铁路开行方案的研究多数还是集中在高速铁 路本线和既有线路列车跨高速铁路运行等方面，而随着我国客运网络的不断完善， 应该逐步加深针对高速铁路网、高速铁路与既有铁路线组成的铁路网的研究。本 文以京沪高速铁路为背景，首次针对由京沪高速铁路及京沪既有线、京九线、京 哈线、石太线、陇海线等与京沪高速铁路密切相关的铁路主干线构成的环京沪高 速铁路客运网进行了研究，并制定了建立该铁路客运网的基本规则，为后续路网 环境下列车开行方案制定的研究奠定了基础。 现阶段对于列车开行方案的研究已经初具规模，但针对事故灾害条件下列车 开行方案的研究甚少。虽然高速铁路具有比一般铁路运输更高的安全性能，但是 针对其高密度、高速度的运输模式，一旦发生事故灾害，其后果不堪设想。所以， 事故条件下列车的应急组织、运输组织方式便成为亟待解决的问题。本文正是以 高速铁路列车运行特点为基础，研究制定事故灾害条件下列车开行方案的相关问 题。事故灾害条件下列车开行方案的制定不同于正常情况下列车开行方案的制定： ( 1 ) 正常情况下列车开行方案的制定需要综合考虑铁路部门成本、旅客出行 成本、客运周转量等多方面优化目标，而事故灾害条件下列车开行方案的制定则 更侧重于尽快疏散由于事故灾害条件引起的车流、客流的聚集情况。 ( 2 ) 由于高速列车发车频率高，事故灾害条件下列车开行方案的制定需要考 虑更加庞大的客流问题。 2 ( 3 ) 事故灾害条件下列车开行方案的制定除了需要考虑一般的能力、载客量 约束之外，还需要考虑备用车辆数目及列车超载限额等具体问题。 ( 4 ) 事故灾害条件下列车径路的选择相对于正常情况下列车径路的选择需要 采取更为灵活有效的方式，在条件允许的情况下，可以选择反向折返，长距离迂 回、高速列车下既有线与普通列车共线运行等多种运输方式。 ( 5 ) 对于事故灾害条件下需要进行跨线作业的高速列车，还需要综合考虑线 路衔接状况、牵引供电方式、线路能力及速度限制等多方面限制因素。 由上述分析可以看出，本文研究的内容在传统列车开行方案研究的基础上有 了一些突破，是对既有列车开行方案研究问题的拓展，也对加强高速铁路运输组 织的完整性及实际的运输工作具有重大意义。 事故灾害条件下的高速铁路列车开行方案的研究，为掌握事故灾害条件对路 网影响、查找列车径路、分配列车流提供了方法，同时也为事故灾害条件下的旅 客列车开行方案的生成提供了算法思路，而以此方法生成的事故灾害条件下的旅 客列车开行方案，又为事故灾害条件下的旅客列车的运行计划的制定提供了依据， 也是动车组运用计划和乘务组乘务计划安排的基础条件。可以看出，本研究在整 个事故灾害条件下的高速铁路运输组织中，处于策略规划层，起到了承上( 运输 组织模式的选择) 启下( 运行计划、动车组运用计划、乘务计划) 的关键作用。 而且，对旅客而言，事故灾害条件下开行方案的生成能够加快旅客的疏散速度， 降低事故灾害对平均旅客旅行时间的影响；对运输设备而言，能够提高设备的利 用率，缓解事故灾害条件下铁路运输系统承受的积压客流造成压力，为铁路旅客 运输提供强有力的运输能力保障。所以本研究对事故灾害条件下的旅客运输组织 工作有很强的理论意义和应用价值。 1 3国内外研究现状 国内外针对事故条件下高速铁路列车开行方案的研究还比较少见，只有部分 学者针对灾害天气、高峰期、春运及特殊需求的铁路运输组织做的相应研究可以 作为事故灾害条件下高速铁路开行方案研究的借鉴内容。而国内外专家和学者对 正常条件下高速铁路客运专线列车开行方案进行了大量和深入的研究，研究的主 要内容都是集中在开行方案制定及优化的模型及算法上，其次是针对列车径路、 客流分配、换乘方案等对列车开行方案有重要影响的相关内容的研究。基于本文 的研究内容，下面将重点对非正常情况下铁路运输相关研究、开行方案制定及优 化的研究、径路选择问题的研究做出总结。 3 1 对非正常情况下铁路运输的相关研究 对于非正常情况下列车开行方案的研究主要体现在针对节假日或春运客流高 峰期制定的列车开行方案，采用的主要方式是加开临时旅客列车和停开短距离旅 客列车，开行长距离旅客列车。对于事故条件下列车开行方案的制定方法未有研 究。 文献 1 从春运客流与铁路运能的矛盾、铁路中长途运输优势和社会经济效益 最大化几个方面论述了“停短开长 春运战略的正确性。提出了“停短开长 对 局部地区可能带来的新问题。 文献 2 在分析运行计划制定要求的基础上，建立特殊需求的大规模集中铁路 运输运行模型。从特殊需求的自身规律出发，运用知识系统和案例推理相结合的 方法选择运输径路，设计基于固定点号的运行计划安排算法，在选定的运输径路 上安排运行计划。提出突发事件情况下的运行计划调整方法。可以为事故条件下 列车径路的选择以及开行方案的制定提供思路。 文献【3 】提出了基于“固定点号”方法的方法安排运行计划，实现流线间的有 机结合。目标是使得到达列车车次与出发列车车次相互接续且接续时间最短。并 且提出分支定界法求解模型。 王华在文献 4 】中首先简单阐述了高峰期旅客运输组织的一些基本概念，包括 高峰期的主要客流构成、客流特点、客流出行特性以及旅客运输组织的基本任务 等；其次详细论述了高峰期的旅客运输组织和机车车辆运用管理。包括高峰期客 运组织的组织领导、主要职责、措施、合理性研究、临客乘务管理、调度指挥、 施工组织以及机车的质量、运用和乘务管理，车辆的运用质量要求、临客车辆资 源和车底使用，然后给出了经济合理使用机车车辆的措施；再次对高峰期旅客运 输的应急方案、票务管理、安全管理等进行了概要分析；分析了大型客运站以及 旅游景点所在站高峰期的旅客运输组织，并提出了相应的解决措施。最后提出了 在高峰期组织旅客运输，应建立起客运服务系统，以及介绍了客运服务系统所包 含的内容。 文献【5 】探讨了春运铁路应急组织措施分析。首先建立预防为主，客流为本的 客运调度。其次开展乘降新模式实践，优化流线组织。再者，改善车站与城市交 通的衔接，提高售票效率，制定完善的预警方案并定期演练。在春运组织的长效 机制方面提出了实施跨越式发展战略，实施铁路客货专线分离，建立相互协调的 立体交通体系。 2 对开行方案的制定及优化的研究 对于开行方案制定及优化的研究，多数的研究是考虑列车开行径路、停站方 案、旅客换乘方案、0 d 客流分配、旅客延误时间等因素，对列车开行方案模型与 4 算法的研究。开行方案制定的模型多是以铁路部门的收益、旅客出行成本和客运 周转量为优化目标的单层或多层目标规划模型，而对算法的研究主要有两种方法， 一种为数学计算方法，另一种为启发式算法，例如模拟退火算法和遗传算法。 文献 6 和文献 7 基于不同的侧重点，为列车开行方案的制定建立了双层规 划模型，并运用模拟退火算法进行模型求解。其中文献 6 详尽的社会经济分析的 基础上，通过对客运专线的运营成本构成及计算方法的探讨，分析了铁路客运专 线旅客列车开行方案的相关收益及费用，从铁路运输企业和旅客两方面的利益出 发建立了客运专线相关旅客列车开行方案的多目标优化模型及其求解方法。对铁 路旅客乘车行为的特点和各种影响因素进行全面分析，揭示了铁路旅客列车客流 分布的内在原因。系统研究了铁路旅客换乘网络的构造和评价，对旅客在列车网 络上的客流分配理论进行了探讨。将客流换乘选择的多类用户的用户平衡分配模 型作为下层规划，将均衡考虑企业利益和旅客需求作为上层规划，将列车开行方 案与旅客换乘方案结合起来，建立综合优化旅客列车开行方案的双层规划模型。 系统建立旅客列车开行方案的评价指标体系，对其社会经济效益进行综合评价。 由于问题的规模和特点，通过抽象归纳铁路企业制定开行方案的丰富经验和利用 邻域搜索优化方法，设计了基于模拟退火算法的优化算法，可解决大规模的旅客 列车开行方案优化问题。文献【7 】通过分析与旅客列车开行方案相关的铁路旅客运 输需求影响因素，构造旅客运输弹性需求函数关系，将旅客换乘方案的选择归结 为弹性需求下的用户平衡分配问题，进而利用铁路企业与旅客之间的s t a c k e l b e r g 博弈关系，建立了基于弹性需求的旅客列车开行方案的双层规划模型，并设计了 基于模拟退火算法求解的优化算法。 黄鉴在文献 8 】中系统分析了影响客运专线旅客列车开行方案的各个因素，在 此基础上建立了以铁路部门收益、旅客出行成本、客运周转量为优化目标的旅客 列车开行方案的综合优化模型，同时为了计算综合模型的目标函数值，研究了客 流分配的方法，体现了旅客选择列车的主动性。在分析模型的基础上，论文提出 了对模型进行分层求解的算法，即第一层根据客流量确定列车的运行区段、开行 数量及列车等级，第二层利用遗传算法结合客流分配确定列车的停站方案，并实 现了该算法。最后以实例验证了算法的有效性。为客运专线旅客列车开行方案的 制定提供了理论依据。 同济大学的徐瑞华在文献 9 q a 通过分析客运专线列车开行方案的特性及其确 定过程，提出了通过车流合并来确定和优化列车开行方案的方法。给出了车流合 并的概念，研究了车流合并对运输组织的影响并提出了车流合并的原则，设计了 合并车流的数据结构及相关计算机算法，并结合实例进行了验证。 查伟雄在文献 1 0 中采用定量和定性分析相结合的办法，根据路网上旅客o d 5 流量，以方便旅客旅行为目标，将直通旅客列车开行方案的确定，归结为二分图 的最大权匹配问题，通过计算得到一个优化的初始方案。在此基础上，对方案进 行经济有利性评价，适当地调整线路，使线路负载分布均匀，减少运载能力的虚 糜，从而形成一个较为满意的结果。为了方便旅行，减少旅客在途时间，在制订 旅客列车开行方案时，应使整个路网上的旅客换乘次数最少，即以直达旅客流量 最大为目标。 文献 1 1 在分析成本和收益的两种传统运输模型不足的基础上，综合考虑旅 行时间、旅行费用、旅行方便与舒适等多因素对市场细分的影响，以及运输能力 使用与需求转移的影响，构造了单o d 对旅客列车开行方案决策模型。通过预测客 运需求和各类客流特征( 如平均收入水平) ，确定不同旅客列车需求量的概率分布， 用非线性模型n l p 求解各类旅客列车开行方案( 列数) 模型中参数定性分析表明， 不同种类旅客列车间速度、票价以及旅客特征之间比值变化对铁路客运量增减及 分布有着较大影响。在运量分配上，作者采用l o g i t 分配，更符合旅客出行的行 为选择。 文献 1 2 对高速列车停站影响进行了分析，以旅客停站时间最少、列车虚糜 最少、未满足要求的旅客数最少为目标，建立了高速列车开行方案的多目标0 - 1 规划数学模型。对高速列车停站影响进行了分析，按停站数目设计了多层次o - 1 规划求解方法，并结合有序组合树方法对问题进行求解。根据规划中的京沪高速 铁路各区段到发客流量预测，就开行高速列车方案进行了实例优化，得出了问题 的满意解。 文献 1 3 采用模糊数学规划来研究台湾高速铁路列车开行方案，建立了单条 铁路线上城际高速铁路旅客列车开行方案的多目标优化模型，目标函数包括经营 者的总体运营成本最少和旅客总旅行时间最少两个方面，由于路网规模小、客流密 度大，其开行方案具有公交化运营模式的特点。 在文献 1 4 中，作者建立多目标规划模型求解旅客列车开行方案问题，该模 型以燃料成本最小化和旅行时间最小化为目标，适用于包含多个不同能力车站的 单条线路或多条线路，模型的求解分两步：利用约束法确定铁路企业和旅客利益 的平衡点，然后以获得的平衡点为基础，利用一种基于距离的方法实现多目标优 化。 3 对径路选择及优化问题的研究 径路的选择是以路网结构为基础的，现阶段对于铁路网的结构描述方式有三 种，分别为铁路地理网、铁路车流网和铁路车流逆构网。其中，铁路地理网是以 铁路站点为节点，连接各站点之间的铁路线为边构建路网模型；铁路车流网是以 铁路站点为节点，通过两个站点的列车为连线构建路网模型；铁路车流逆构网络 6 是以列车为节点，两辆列车线路共同通过的站点为节点间的连线构建路网模型。【1 5 】 而基于径路选择的特点，大多数径路选择以铁路地理网结构为基础。 我国铁路车流的径路选择方案一般是以最短路径为基本原则，然而在实际运 输中，制定最短径路运输方案还需要综合考虑各种复杂因素。所以，现阶段除了 对单纯的最短径路问题的研究之外，还有不少学者针对带权重的车流径路优化方 法 2 0 1 、超限货物列车运输径路的选择问题【2 l j 、有能力限制的路网重车流径路问题 1 2 2 】、相邻多环路中最短径路的选择方法等问题进行了研究，而且针对车流径路 模型和算法的研究也颇具成效。 ( 1 ) 最短径路模型的研究 在文献 2 4 】中针对现行车流径路算法的不足，提出了适应铁路运输企业经营管 理发展需要的多路径分配模型。该模型以最优化理论为基础，将决策变量建立在 实际可能的路径上，然后对这种大规模问题进行了优化算法，实现了复杂问题的 快速求解。文献 2 5 】对路网进行了数学描述，并分别以运输时间最少、运输距离最 短、运输成本最低为目标建立多目标0 1 规划模型。采用线性加权和法将多目标 0 1 规划转化为单目标问题进行求解，利用专家打分法获得合理的权系数，设计并 采用阻尼系数法约束线路能力，在此条件下对路网车流径路模型及算法进行分析， 提出了求解的方法步骤。 施其洲教授在文献 2 6 】中从系统理论和运输需求的概念出发，提出路网系统运 输能力的概念。在此基础上，将运输需求与车流路径以及车流路径与路网系统运 输能力的密切关系构造在车流路径的多目标决策模型和路网系统运能的模型之 中。在文献 2 7 】中，他又根据中国铁路网的特点，运用系统论的观点，针对已有模 型在车流已知情况下只对重车流径路进行优化的不足，提出了在一定运输需求条 件下对路网上双向、空重车流径路同时进行优化的多目标线性规划模型。改进了 g p s t e m 算法，并在此模型和算法基础上对一算例在微机上进行了计算。 孙晚华副教授在文献 2 8 1 a e 给出了c n 模型( 立交网络模型) 的定义，并以 d b f s 算法为基础建立了求解c n 模型最短径路的算法。文献 2 9 】应用基于满意度 原理的多目标优化方法，针对一般车流径路问题求解中追求目标最优的难度和不 足，改进了在一定运输需求条件下对路网上双向、空重车流径路同时进行优化的 多目标满意优化模型，并通过建立独立满意度和综合满意度衡量了优化解的品质。 ( 2 ) 最短径路算法的研究 最短径路的求解算法最常用的是d i j k s t r a 算法，另外还有分枝定界法、迭代法、 动态规划法、标号法、f l o y d 算法等等，针对不同的径路搜索问题，可以选择不同 的搜索算法。文献 3 0 】对各种算法进行了详细的描述。 针对具体的运输问题，不少学者在传统算法的基础上又做出了不少改进。 7 刘志杰在文献 3 l 】中采用a 奉算法作为一种启发式算法，克服了一般采用 d i j k s t r a 算法进行径路选择的缺陷，这一缺陷为：一般的径路安排都采用d i j k s t r a 算法计算最短路径，然后参考相应区段的能力限制，对车流进行分配，对车流量超过 能力的区段重新进行车流调整，这时需要重新计算新条件下两点间最短路径，一 般仍采用d i j k s t r a 算法重新计算两点最短路径，大大地浪费了前期的计算最短路径 的信息，增加了计算工作量。 农静在文献 3 2 中将铁路车流径路的优化问题分解为两个：车流排列离散空间 中车流排列优化，车流排列的评价计算。在给出车流排列的评价函数的定义后， 引入旅行商问题的描述，把车流排列优化问题归约为t s p 问题，从而给出了车流 排列优化的复杂性分析。引入优先权编码，定义种群个体的适应值函数和相应的 遗传操作，给出相应的遗传优化算法，并以实际运营数据为依据，进行仿真计算。 通过同禁忌搜索法计算结果比较，遗传算法虽然在解的精度上略逊一筹，但计算 工作量小得多，硬件要求也没有禁忌搜索法高。因此，具体选用应以具体情况而 定。条件允许，最好将两种算法结合起来使用。在文献【3 3 中针对铁路车流径路优 化的计算量随着路网中节点数和车流数的增加呈指数型增长的问题，引入分布式 计算方法进行求解。对于任意一个固定顺序的车流排列，基于线路能力约束条件， 构造车流径路优化模型。定义对该车流排列评价的函数，将车流径路优化问题分 解成车流排列的评价计算问题和车流排列优化问题。设计分布式计算网络结构及 网络程序流程。采用改进的禁忌搜索法，在服务器端完成车流排列空间的优化搜 索，在不同的客户机端进行车流排列的评价计算，利用计算机网络将二者有机地 结合起来，形成分布式算法。将车流排列优化问题归纳为旅行商问题，分析模型算 法的复杂性。对算例进行计算表明：对构造的车流径路优化模型采用分布式算法 进行求解可以节省大量时间，但存在对计算机网络配置要求高的问题。 以上的研究考虑到了正常情况下多种问题下的开行方案的制定及优化、径路 选择及优化的问题，但是针对事故灾害条件下开行方案的制定的研究并未出现。 而针对于事故灾害条件可能带来的严