高速铁路旅客列车开行方案编制方法研究-张铭

密级：公开密级：公开高速铁路旅客列车开行方案编制方法研究年 级二零零九级姓 名 张铭申请学位级别 工学硕士专 业交通运输规划与管理指导老师 吕红霞教授西南交通大学硕士研究生学位论文西南交通大学硕士研究生学位论文 第II页西南交通大学硕士研究生学位论文西南交通大学硕士研究生学位论文 第丨页ClassifiedIndex:U293.1U.D.C:SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisStudyonthemethodsincompilingthepassenger

trainoperatingschemeonhigh-speedrailwayGrade:Grade:Candidate:AcademicDegreeAppliedfor:Speciality:Supervisor:ZhangmingMasterofEngineeringTransportationPlanningandManagementLvHongxiaMay.2012

摘要高速铁路旅客列车开行方案是旅客列车运营组织工作中的重要组成部分，是高速铁路列车运行图和动车组运用计划编制的基础，是旅客运输组织的核心问题。一套好的列车开行方案能提高客运质量，增加铁路旅客运输的经营效益，增强与其它运输方式之间的竞争实力。当前，我国高速铁路建设已经进入了快速发展期，各条高速铁路陆续投入运营。制定科学、合理的旅客列车开行方案成为亟待解决的重要课题。文章首先对国外（日、法、德）旅客列车运输组织模式和开行方案编制的现状做了阐述，同时对我国具有典型代表意义的两条高速铁路（京津城际和武广高速铁路）的开行方案做了一定的分析。然后，在借鉴前人的研究成果后，分析了高速铁路旅客列车开行方案的定义以及构成、对开行方案编制产生影响的有关因素和编制开行方案时应当遵循的原则，并对跨线列车开行的条件和“夕发朝至”列车开行的适应性做了分析。接着，重点分析了高速铁路旅客列车开行方案编制的大致思路和总体流程。包括选择旅客列车开行区段的原则和方法；列车选型和编组分析；计算列车开行数量的方法；建立以最小化铁路成本和最小化旅客损失为目标，以列车上座率、列车停站次数和客流输送为约束的停站方案综合模型；列车在高速线和既有线的始发终到时间范围分析；开行方案编制结果检查的内容和方法研究。最后，构建了一条城际型高速铁路，在以上理论分析的基础上，并在假定0D客流数据和其它一些相关的资料已得到的情况下，按照前面分析的开行方案编制流程和经过简化后的列车停站模型得到了最终的旅客列车开行方案。关键词：高速铁路；旅客列车开行方案；编制方法AbstractPassengertrainschemeofHigh-speedrailwayisanimportantpartofthepassengertrainoperationandorganizationandalsothetraindiagramandEMUuseplanningarebasedonit.So,it5sthecoreissueofrailwaytransportation.Excellenttrainprogramcanimprovetransportationquality;increasetheoperationefficiencyoftherailway;enhancetheabilitycompetingwithothermodesoftransportation.High-speedrailwayconstructioninChinahasenteredaphaseofrapiddevelopment.Manyhigh-speedrailroadshavebeenputintooperationonebyone.So,workingoutascientificandreasonablepassengertrainschemeisbecominganimportantissuetobesolved.Firstly,passengertrainorganizationmodesofabroad(Japan,FranceandGermany)havebeenanalyzedinthispaper.Andalsohasdoneabouttwotypicalhigh-speedrailwaysinChina(Beijing-Tianjininter-cityandWuhan-Guangzhouhigh-speedrailway).Secondly,learnfromthepreviousresearches,thedefinitionofpassengertrainschemeanditscomposition,thefactorsthathasaninfluenceonmakingtheschemeandtheprincipleinmakingithavebeenanalyzed.Andalsohavebeendoneontheconditionsofoperatingthecross-linetrainandtheadaptabilityinrunningthe“eveningstarting，morningarriving”仕ain_Then,focusingontheanalysisofthecompilingprocessofhigh-speedrailwaypassengertrainscheme.Includingtheprinciplesandmethodsinselectingtherunningsectionsofthetrain,traintypeselectionandcompositionanalyzing,themethodoncalculatingthenumberoftrain,trainstopsanalyzingbasedonthemodelwhichconsiderstwoobjects minimumthecostsofrailwaycompanyandthepassengersandsomerestrainslikeseat-takenratio,themaximumstopsofatrain,passengertransportation,analyzingthegapbetweentrainstartingandarrivingonhigh-speedrailwayandtheexistedrailway,thecontentsandmethodsofschemechecking.Finally,aninter-cityrailwayhasbeendesigned.BasedonthetheoreticalanalysisaboveandundertheconditionsthattheODdataandsomeotherusefulmaterialsaregiven,usingthecompilingprocessandthesimplifiedmodel,thefinalschemeoftheexamplehasbeendone.keywords：High-speedrailway;Passengertrainscheme;Compilingmethods西南交通大学硕士研究生学位论文西南交通大学硕士研究生学位论文 第IV页西南交通大学硕士研究生学位论文西南交通大学硕士研究生学位论文 第III页目录TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"第1章绪论 1\o"CurrentDocument"1.1论文的选题背景及研究意义 11.1.1论文的选题背景 11.1.2论文的研究意义 2\o"CurrentDocument"1_2国内外研究现状 3\o"CurrentDocument"1.3论文研究的思路和方法 6\o"CurrentDocument"第2章国内外高速铁路旅客列车开行方案的特点 7\o"CurrentDocument"2.1高速铁路的定义与特点 7\o"CurrentDocument"2.2国外高速铁路旅客列车开行方案的特点 7\o"CurrentDocument"2.2.1国外高速铁路运输组织模式及特点 7\o"CurrentDocument"2.2.2国外高速铁路旅客列车开行方案的特征 9\o"CurrentDocument"2.3我国高速铁路旅客列车开行方案的特点 92.3.1我国高速铁路的分类和特点 9\o"CurrentDocument"2,3.2我国高速铁路旅客列车车型分析 112.3.3我国高速铁路旅客列车开行方案的特征 12\o"CurrentDocument"2.4本章小结 14\o"CurrentDocument"第3章高速铁路旅客列车开行方案概述 15\o"CurrentDocument"3.1高速铁路旅客列车开行方案的定义及构成 15\o"CurrentDocument"3.1.1高速铁路旅客列车开行方案的定义 15\o"CurrentDocument"3.1.2高速铁路旅客列车开行方案的构成 15\o"CurrentDocument"3.2高速铁路旅客列车开行方案的影响因素分析 18\o"CurrentDocument"3.3高速铁路开行跨线列车的条件 24\o"CurrentDocument"3.4高速铁路开行夕发朝至列车的适应性分析 26\o"CurrentDocument"3.5编制高速铁路旅客列车开行方案的特点和基本原则 283.5.1编制高速铁路旅客列车开行方案的主要特点 283.5.2编制高速铁路旅客列车开行方案的基本原则 29\o"CurrentDocument"3.6本章小结 30\o"CurrentDocument"第4章高速铁路旅客列车开行方案的编制 31\o"CurrentDocument"4.1确定高速铁路旅客列车开行区段 32\o"CurrentDocument"4.1.1确定旅客列车开行的始发、终到站 32\o"CurrentDocument"4.1.2确定旅客列车开行径路 35\o"CurrentDocument"4.1.3合理调整旅客列车开行区段 35\o"CurrentDocument"4.2 0D客流分析与整理 384.3高速铁路旅客列车开行种类及数量的确定 39\o"CurrentDocument"4.3.1确定旅客列车开行种类 394.3.2确定旅客列车开行数量 40\o"CurrentDocument"4.4高速铁路旅客列车停站方案的生成 424.4.1确定旅客列车停站方案的必要性分析 424.4.2高速铁路旅客列车停站方案模型分析 43\o"CurrentDocument"4.5高速铁路旅客列车始发、终到时间范围 47\o"CurrentDocument"4.5.1高速铁路本线旅客列车始发、终到时间范围 47\o"CurrentDocument"4.5.2高速铁路跨线旅客列车始发、终到时间范围 48\o"CurrentDocument"4.6高速铁路旅客列车开行方案检查 50\o"CurrentDocument"4.6.1车站运输设备能力检查 50\o"CurrentDocument"4.6.2高速铁路开行区段通过能力的检查 53\o"CurrentDocument"4.8本章小结 53\o"CurrentDocument"第5章高速铁踣旅客列车开行方案编制实例 54\o"CurrentDocument"5.1高速铁路路段及客流情况 54\o"CurrentDocument"5.2旅客列车开行方案编制 555.2.1编制旅客列车开行方案的步骤 55\o"CurrentDocument"5.2.2旅客列车停站模型简化处理及求解方法 605.2.3旅客列车开行方案编制结果 62\o"CurrentDocument"5.3本章小结 62\o"CurrentDocument"结论与展望 63m.ilt 64##魏 65P付录I 69\o"CurrentDocument"攻读硕士学位期间发表的论文 77西南交通大学硕士研究生学位论文西南交通大学硕士研究生学位论文 第页M.H.Keaton.Designingrailroadoperatingplans:Adualadjustmentmethodforimplementinglagrangianrelaxation[J].Trans.Sci.(B),1992(26):263-279.WongRachelCW.YuenTonyWY,FungKwokWah，etal.Optimizingtimetablesynchronizationforrailmasstransit[J],TransportationScience»2008，42(1)：57.KroonLeoETal.Stochasticimprovementofcyclicrailwaytimetables[J].TransportationResearchPartB:Methodological,2008，42(6)：553.MichaelR.Bussieck,PeterKreuzer,UweT.Zimmermann.Optimallinesforrailwaysystems[J].EuropeanJournalofOperationalResearch,1996(96),54-63.Fu?Z.,Wright,M.TrainplanmodelforBritishrailfreightservicesthroughthechanneltunnel[JJ.JoumaloftheOperationalResearchSociety45,384-391,1994.Yu-HemChang,etal.,AMulti-objectiveModelforPassengerTrainServicesPlanning:ApplicationtoTaiWansHighSpeedRailLine,Transpn.Res.2000,34:91-106,附录I

旅客列车开行方案编制计算过程1.计算列车开行区段A-E内各等级列车数量计算列车开行区段A-E内一站直达列车爲的开行数量％。根据0D客流表5-3和表5-7内对应的比例，利用公式（4-6)计算WI;=4.05=4.05列(取4列)M(A,E)9]a-D

5304x0.390.85x600A-E间剩下的OD客流：=5304-5304x0.39=3235(人)。计算列车开行区段A-E内大站停列车爲的开行数量。此类列车停靠开行区段内客流量较大的C站，由OD客流表5-3和表5-7内对应的比例，得到此时各断面客流表，附表1-1。车站上车量A4109C1235E0断面流量41093515下车量车站上车量A4109C1235E0断面流量41093515下车量018283515:8.05列(取8列)可知A-C区段的客流密度最大，M(d,C)=4109(人）M:8.05列(取8列)0.85x600调整A-C、A-E和C-E间的客流，得到各站间剩余的OD客流：dC=2575-2575x0.71=747(人)乂E=3235-5304x0.43=954(人)C£=1739-1739x0_71=504(人)计算列车开行区段A-E内大站停兼顾其它停站列车戽的数量。首先要确定此类列车的停站方案，这类列车在大站C停靠，考虑到不过多降低列车旅行速度，在剩下的两个小站b、d里面选停一个，共有两种停站方式：X—6—C—五iilc ^C~^d~、E。1)列车停站方式1:d— 五。由〇D客流表5-3和表5-7内对应的比例，得到此时各断面客流表，附表1-2。

附表1-2开行大站停兼顾其它停站停列车时各断面客流情况（1)车站上车量断面流*下车量2912029121250121129525041330212602126从附表1-2可以计算列车在站a不下车的旅客数量记为尸(《；)，可以读出每一站的上下旅客数量，有：F(6)=2912-1211=1701(人) f(C)=2952-1330=1622(人)由简化的停站模型（5-1)、（5-2)(下同）有：C卜[，㈦-F上㈦]_/(6，C).A+[(F下(+F上(叻+(F下(C)-F上(C))].《C,斗2c^=F{bXb)-J+F(c)<c)-J代入己知数据有：=(1211-I250)x80x0.5+[(1211-1250)+(1330-504)]x140x0.5=53530(元）C1=1701x1x0.55+1622x2x〇.55=2720(元）2)列车停站方式2:d—C—d—五。由OD客流表5-3和表5-7内对应的比例，得到此时各断面客流表，附表1-3。附表1-3开行大站停兼顾其它停站停列车时各断面客流情况（2)车站上车量断面流量下车量257102571100574728306771371213602136从附表1-3可以计算列车在站a不下车的旅客数量记为尸(»，可以读出每一站的上下旅客数量，有：F(C)=2571-747=1824(人) Fp)=2830-1371=1459(人)由简化的停站模型（5-1)、（5-2)和已知数据有：4=(747-1005)x75x〇.5+[(747-1005)+(1371-677)]x65x0.5=4495(元)C2=1824x2x0.55+1459x1x0.55=2809(元）客损 、乂

由附表1-3可知的客流密度最大，M(C,d；)=2830(人;)M(C,由附表1-3可知的客流密度最大，M(C,d；)=2830(人;)M(C,d)_ 2830%a-D0.85x6005_55列(取5列)此时，C-d区段还有0.55x〇_85x600=280(人）未带走。调整A-C、A-d、A-E、C-d、C-E、d-E间的客流：AC=1A1-2575x0.29=〇(A)870W=870-870x1+ x280=77(人)AE=954-5304x0.18+ 954 870+501+817+954X280=85(人)CdAE=954-5304x0.18+ 954 870+501+817+954X280=85(人)Cd=501-501x1+ 510 870+501+817+954X280=45(人)C五=817-1739x0.47+ x280二73(人）870+501+817+954 v1此=677-677xl=0(人）2.计算列车开行区段A-H内各等级列车数量开行区段A-E剩余的OD客流归并入开行区段A-H,附表1-4。附表开行区段A-H站间OD客流量bCdEfgHA2213213279744777519208197b10674991219440461805C46015135966972007d561418521794E9929594309f598936g2153按照5.2.1节里面估算开行区段A-E内各类列车带走站间客流比例的方法估算开行区段A-E内各类列车带走站间客流比例，附表1-5。比列^例车\\带走始发终到站间客流的比例3带走大站间客流的比例沒2带走大站与其它小站间客流的比例g带走小站间客流的比例^一站直达列车爲0.33大站停列车0.290.43—大站停兼顾其它停站列车爲0.280.380.390.34站站停列车/?10.66附表1-5开行区段A-E各类列车带走站间客流比例(1)计算列车开行区段A-H内一站直达列车戽的开行数量％。根据0D客流表5-4和附表1-5内对应的比例，利用公式（4-6)计算；VI;^^(^=翌^=531a-D0.85x600 vJA-H间剩下的OD客流：AF/=8197-8197x〇.33+0.3〇x0.85x600=5645(人)。计算列车开行区段A-H内大站停列车戽的开行数量7V2。可知A-E区段的客流密度最大，M(j,五)=4266(人)36列(可知A-E区段的客流密度最大，M(j,五)=4266(人)36列(取8列）a-uU.5DXOUUM(A,E)4266■=8,附表1-6开行大站停列车时各断面客流情况车站上车量断面流量下车量42660426618531889423004230此时，A-E区段还有0.36x〇.85x600=183(人）未带走。必=4477-4477x0.43+44774477+5645X183=2633(人)^//=5645-8197x0.29+-56454477+5645:183=3370(人)调整A-E、必=4477-4477x0.43+44774477+5645X183=2633(人)^//=5645-8197x0.29+-56454477+5645:183=3370(人)及/=4309-4309x0.43=2456(人)计算列车开行区段A-H内大站停兼顾其它停站列车爲的数量。在开行区段A-H内，此类列车均停靠E站，为了不过多降低列车的旅行速度，列车全程最多停靠四次，考虑到中间站的服务频率，这里取四次，可知还需从剩下的b、C、d、f、g五个站中选取三个站停靠，共有10种停站方式。按照前面计算开行区段A-E内各种停站费用的方法，分别计算这10种停站方式的费用：停靠站为b--C--d--E4=(-459)x80x0.5+[(-459)+(-387)]x65x0.5+[(-459)+(-387)+159]x75x0.5+[(-459)+(-387)+159+1297]x210x0.5=-7568(S)=5086xlx〇.55+5214x2x〇.55+6108xlx〇.55+3702x3x〇.55=18000(元)停靠站为b--C--E--fC|=(-439)x80x0.5+[(-439)+(-353)]xl40x0.5+[(-439)+(-353)+74l]x50x0.5+[(-439)+(-351)+741+617]xl60x0.5=-28995(元)=5098x1x0.55+5206x2x0.55+4037x3x0.55+5030x1x0.55=17958(元)停靠站为b--C--E--gCj=(-446)x80x0.5+[(-446)+(-387)]x140x0.5+[(-446)+(-387)+752]x125x0.5+[(—446)+(-387)+752+239]x85x0.5=-74497(元）匕=5164x1x0.55+5279x2x0.55+4145x3x0.55+5029x1x0.55=18252(元）停靠站为b--d--E--f<4=(—246)x145x0.5+[(-246)+(-221)]x75x0.5+[(-246)+(-221)+398]x50x0.5+[(—246)+(-221)+398+557]xl60xO.5=1967(元）q损=4547x1x0.55+5206x1x0.55+3504x3x0.55+4557xlx〇.55=13652(元)5)停靠站为b--d--E--g=(-253)xl45x〇.5+[(-253)+(-256)]x75x0.5+[(-253)+(-256)+41〇]xl25x0.5+[(-253)+(-256)+410+179]x85x0.5=-40217(元）C:=4613x1x0.55+5279x1x0.55+3612x3x0.55+4556x1x〇.55=13906(元)停靠站为b--E--f--gC|=(-233)x220x〇.5+[(-233)+(-147)]x50x0.5+[(-233)+(-147)+212]x75x0.5+[(-233)+(-147)+212+205]x85x0.5=-39857(元）=4625x1x〇.55+3567x3x0.55+5088x1x0.55+461lxlx〇.55=13764(元)停靠站为C--d--E--f=(-952)x65x0.5+[(-952)+(-153)]x75x〇.5+[(-952)+(-153)+484]x50x0.5+[(-952)+(-153)+484+610]xl60x0.5=-88782(元)<^损=4548x2x0.55+5814x1x0.55+4026x3x0.55+5025xlx0.55=17607(元)停靠站为C--d--E-_gC|=(-987)x65x0.5+[(-987)+(-189)]x75x0.5+[(-987)+(-189)+496]xl25x0.5+[(-987)+(-189)+496+259]x85x〇.5=-136570(元）=4614x2x0.55+5915x1x0.55+4162x3x0.55+5026x1x0.55=17960(元)停靠站为C--E--f--gC|=(-952)xl40x0.5+[(-952)+(-6l)]x50x0.5+[(-952)+(-6l)+265]x75x0.5+[(-952)+(-61)+265+285]x85x0.5=-139692(元）C9=4626x2x0.55+4170x3x0.55+5637x1x0.55+5081xlx0.55=17865(元）客損 、 ^停靠站为d--E--f--g=(-567)x75x0.5+[(-567)+(-403)]x50x0.5+[(—567)+(—403)+204]x75x0.5+[(-567)+(-403)+204+225]x85x0.5=-97230(元)=4625xlx〇_55+3576x3x0.55+5104x1x0.55+4