《京广高铁武广段列车停站方案的优化设计》19000字（论文）

[36]。1.2.3.研究述评纵观国内外学者对列车停站方案的相关研究，研究内容、模型建立等方面都十分全面丰富，但也呈现出一些需要持续探究的问题，主要表现为：第一现有的研究主要是根据“节点重要度”概念来划分节点等级，但在其评价中却没有分析节点客流特征产生的作用。第二对于高铁列车停站方案的优化研究过程中，基本上都是依靠研究人员自身的考虑，缺乏对旅客的考虑。1.3研究内容和方法1.3.1.研究内容分析列车停站方案的定义、特点以及和开行方案的关系，在此基础上对停站方案的内容的三个方面进行了概述。进而分析了城际列车的停站模式以及各种模式的特点以及各种停站模式的适用性。然后对影响停站方案的相关因素和原则进行分析，提出武广高铁停站优化方案。1.3.2.研究方法文献研究法：在中国知网与中国学术网上搜集整理相关信息，资料副本研究，对本论文提供更有力的理论依据。个案研究法：在研究过程中，以武广高铁为个案，进行有目的、有计划、有步骤的跟踪记录与观察分析，并加以一定的措施和手段，全面优化停站方案。经验总结法：不断总结课题内的各阶段实施情况，要重视课题研究并且时刻反思，不断地获取成功的经验，最终达到可以成为理论的程度，不断寻找一些有规律并且值得使用和借鉴的内容。1.4技术路线文献的检索文献的检索国内外研究现状资料收集与整理论文研究背景与意义国内外研究现状资料收集与整理论文研究背景与意义绪论绪论武广段停站方案优化模型武广段运营组织现状武广段高铁停站方案研究武广段停站方案优化模型武广段运营组织现状武广段高铁停站方案研究武广段高铁列车停站方案分析评价武广段高铁列车停站方案分析评价结论与反思结论与反思图1-1技术路线第二章京广高铁武广段列车停站方案概述及其分析高铁列车停站方案是编制计划过程中最重要的环节之一。在铁路运输中，合理制定高铁列车停站方案，不仅能有效提高运输服务能力和铁路运营收入，而且可以提高铁路线路利用效率，减少旅客在旅途中的时间，这对高铁运输市场上取得良好的地位有极大的帮助。本文也是围绕高铁列车停站方案、列车停车方式以及其他相关影响因素来进行探讨分析。2.1武广高铁概述武广高铁穿越湖北、湖南和广东，是我国京广铁路的组成部分之一。在武广高速铁路区间内一共设置了18个站点，由17个客运站与1个越行站组成。整个铁路全线长度为1068.8km，设置的桥梁长度达到290.6公里，隧道长度的比例达到50%。2.2高铁列车停站方案的定义及分析2.2.1.停站方案的定义高速铁路列车的停站方案是指在列车等级、列车开行对数和列车运行区域已知的前提下,在研究沿线客流需求，配合列车数量配备协调与合作，确定的火车停止序列、发车顺序、以及数量安排。高铁列车停站方案规定了同一运行段的列车运行中的数量与停站列车的比例、每列列车的站数、节点和停靠时间。所以与计划相比，高铁列车停站方案与旅客出行更加密切相关。通常来讲，停站方案包括总停站次数、停车节点、停站时间三个方面的要素。总停站次数是影响列车运行能力和旅客旅行时间长短的重要因素之一。列车总停站次数对运行图能力的影响如图2.1所示。图2-1列车停站次数对列车运行图能力的影响在上图所示，I代表高铁旅客列车的间隔时间，为列车停靠在车站的第个节点所需要的时间，如果能够增加停站次数，那么车站的服务范围就可以扩大，与此同时额外的旅途时间和停站时间也会相应延长。很明显这种行为就是是以牺牲列车运行图能力、降低列车周转速度以及增加长途旅客的出行时间作为代价。所以在能够满足铁路旅客基本出行需求的基础上，限制每趟列车的停靠站总数是十分有必要的。停车节点的分布是制定停车计划的重要环节。停车节点的选择应考虑以下因素，一是尽量为旅客提供直达服务，兼顾考虑换乘客流的需求。二应与客流需求相协调，避免增设车站造成铁路资源浪费。三停车节点的设置应以区段内所有车站的可达性最大化为目标。政治或技术因素也可能影响停车节点的分布。2.2.2.高速铁路与普通铁路停站方案的区别高速铁路的发展大大缩短旅客出行的时间，从而使旅客纷纷放弃普通铁路。而高铁作为一种全新的交通工具，在运输组织方面有独特的优势，在对优化停站方案时需要综合考虑多方面的因素，所以不可与普通铁路一般进行设置。如表2-1为高速铁路与普通铁路停站区别。对比项普通铁路高速铁路停站设置目标只注重铁路线路的通过能力，对旅客的需要不能很好的满足通过能力更为多样化，往往将旅客的出行多样化放在首位总停站次数并没有过多的限制为提高运输的相关优势，会对总停站的次数做出规定停站时间每一站都会安排停较长时间对客流量大的节点会设置较长停车时间，客流量较小的则较短列车停站率以客流与列车汇合为主要考虑因素，对列车停站率无具体要求车站等级的差异决定了列车停站率的差异，其与旅客需求相关客流换乘程度通常只关注直达的旅客，而并不会考虑中途换乘的旅客不仅满足直达旅客的语言，还为中途换乘的旅客提供更多的方便表2-1高速铁路与普通铁路停站区别2.3高铁列车的停站方式一站直达式。这种方式也是“零站停”，即在客流量足够的区段内，列车由初始站出发后，一直到终点站，中间不会设置停车站，这种方式在我国并不常见。具体停站方式如图2.2所示。始发站中间小站中间小站中间大站中间小站中间小站终到站代表停站代表不停站图2-2一站直达站站停。即列车从始发站出发之后，中间的路程中每一个节点都会按时停车，这种方式以旅客需求为第一位，能够便利旅客的出行与换乘需求。图2.3为站站停方式。始发站中间小站中间小站中间大站中间小站中间小站终到站代表停站代表不停站图2-3站站停方式大站停。即列车在运行的区间中只在客流量较大的节点停车，综合考虑区间中各个节点的经济水平、人口数量、铁路近几年的旅客情况等方面，进而确定各个节点为大站或小小站。图2.4为大站停方式。始发站中间小站中间小站中间大站中间小站中间小站终到站代表停站代表不停站图2-4大站停择站停。即列车会选择大站停车，而对于小型站也会有选择性的停站。这种停站方式能够更好的使大型车站与小型车站客流转换，也可以提高列车的服务水平。图2.5为择站停方式。始发站中间小站中间小站中间大站中间小站中间小站终到站代表停站代表不停站图2-5择站停2.4高铁列车停站方案的影响因素2.4.1路网因素线路衔接结构。当整个铁路运输网达到一定程度后，各个铁路之间会存在相互影响作用。我国如今的高速铁路按照线路衔接可以划分为多种结构形式，而衔接结构的差异也会使运输组织不同，进而使旅客在选择出行方式方面有所不同，对停站方案的优化有所影响。线路通过能力。对特定时间内通过的列车数量有所限制，而且对发车频率也有决定性作用。因列车停站会使列车整体时间得以消耗，对线路通过能力有所影响，因而对停站优化时考虑较少停站次数。2.4.2车站因素车站所属节点等级。可以根据节点的经济水平、人口数量、客运站建设规模等方面，采取特定的准则对车站进行等级划分，等级高的车站可以作为大站。同样列车停站次数也会随之进行相应设定，大站停站次数增加，小站则较少。车站接发列车能力。车站的列车能力决定了在特定的时间内能够容纳的最多列车数量，列车停靠在站内，便会占用车站接发列车能力，所以停站方案也会考虑这一方面因素。2.4.3社会因素城市化的加快发展使不同地区的旅客能更好的互通，同时对高铁运行时的停站设置有所影响。在进行停站方案优化时，需要综合考量城市经济、政治等多方面因素，在整条线路上经过的城市都可以设置为停站节点，列车可自由选择停与不停。但由于城市的政治环境、经济状况与其他因素，列车到此需要停站，所以城市性质对停站方案优化有所影响。2.5武广段高铁节点客流特征分析由于我国高速铁路逐渐成网络化的发展态势，因而其承载的客流量在不断的增加。而客流结构也表现出明显的复杂化特征。在实际过程中对列车的停站方案进行优化难度较高，而为彰显列车更好的服务态度，能够满足更多节点旅客的不同出行，首先则需要对节点的客流量呈现的特征予以明确。本文在本章重点分析节点客流所具有的特征。2.5.1时间分布特征（1）月分布一年中的每个月份的客流量呈现出逐年递增的态势，而往往每年的1、2、7、8、10月属于高峰期。因为每年的春节回在2月左右，这一时间的师生及务工人员返乡形成客流高峰；7、8月是暑假，师生往返学校、旅游较多；10月是长达7天的国庆节，人们会出去旅游。（2）周分布在一周之内，周末与工作日的客流量具有显著差异，往往周末时的客流量明显增加，客流的峰值出现在周五。2.5.2空间分布特征（1）区域分布我国整体可以划分为东部、中部和西部三个部分，通过分析这三个区域的客流量状况可以发现，区域客流量的多少与区域的经济水平和人口分布之间具有正相关关系，下图是2020年三个区域客流量的情况。图2-62020年全国不同区域客运量所占比重通过图2-6可以发现，客流量的分布从东部到西部呈现逐渐降低的趋势。除此之外，节点客流量的情况还会受到地区的文化、旅游和教育因素影响。在节假日时旅游资源丰富的地区会出现旅游游客急剧增加，客流呈现地域集中。（2）方向分布节点客流呈现出一定的方向性，高铁线路上的省会、旅游、经济发达的节点，因为具有交通条件好、丰富的教育资源等优势，所以其会有更大的客流量；而经济不够发达的客运节点则是更多的出发客流。

第三章武广段高铁停站方案优化模型3.1武广高铁节点划分根据相关理论知识，对武广高铁中15个站点实施节点划分。每个节点都是根据城市性质、人均支配收入、人口数量、城市GDP、空间可达性、客运专线交点数量、动车段所数量、客运设施规模、铁路客运量、始发列车数量这10个影响因素评价指标，构建出灰色关联度评价分析序列。对于其中的定量指标能够直接展示出初始值，而定性指标则需要依据经验丰富的专家进行评判，根据“好、较好、一般、较差、差”五个等级进行打分。对序列的分析处理之后，利用信息熵法明确不同指标的得分，最终获取各个车站的综合分数，将对应的节点车站根据等级划分表示为图4-1，使数值更直观化。给定的参数值为，武广高速铁路客运节点层次为：一级节点包括广州、武汉、长沙，二级节点包括韶关、郴州、衡阳、株洲、岳阳、广州北，三级节点包括清远、耒阳、衡山、汨罗、赤壁、咸宁。其中一二级节点属于大站，三级节点是小站。表4-1节点等级划分示意图3.2武广高铁列车停站方案多目标优化模型3.2.1停站方案优化模型武广高铁的列车停站方案既要节约时间和加快列车总速度，同时也要满足乘客的需求，也要让企业的经济收益提升并且降低成本。故该模型主要作用是减少旅行损失时间和降低停站数量并且最大程度减少累成空行距离。3.2.2模型的目标1.使输送旅客过程所需时间减少高速铁路最大的特点就是开行速度快安全并且服务质量较普速高，在一定程度上极大的减少旅行所需时间。另一方面，这对于运营部门也有好处，由于速度快所以可以加快列车周转，比起传统火车能使铁路部门降低不少成本。故本文的优化目标是减少旅行时间损失。但乘客受多方面条件影响，包括列车和车站运营组织情况影响，不易得到精准数据。正常状况下，因为同等级累成停站次数大致相同，所以乘客出行时刻大致相同。所以优化的目的是降低乘客等待列车的时间。目标模型如下： （4-1）其中，为列车的对数，为车站的个数为列车在站与站所拉走的客流数为列车有没有在站逗留为在级别为的在站停留的时间函数其中，为单辆车所停留时间单位，为车站的等级2.旅客列车空车行走距离最少对于铁路收入方面来说，设计列车停站方案过程中要尽可能的降低列车虚糜度，尽可能的降低空座率，而列车空走距可以代表列车虚糜度。列车空走距算法为区段空位数量乘以区段长。 （4-2）其中，为列车额定载客量，为第趟车次总区段里程，为站到站的站间距。3.总停站次数列车和运行线路都一样，对停站次数都有一些要求，这方面可以提高通过能力和乘客的服务质量。所以车站店经济效益和运营管理等各方面的影响都能在列车总停车次数上得到体现，所以需要选用停车总次数最小成为其中一个优化目的： （4-3）3.2.3.选择约束条件1.约束节点的服务频率指定一个车站，该车站全天停站次数不能比（节点等级对服务频率的要求）低。例：一级、二级、三级节点的服务频率不低于4/h、2/h、1/h等。但因为运行线路的时间属性生成在运行图编制阶段，何况开行方案可能不会要求每个小时内都保持均衡的服务次数，所以该文使用日总服务频率用来代替每小时的服务频率。 （4-4）其中，表示车站日总服务频率2.约束站间服务可达性从为了服务乘客方面来说，乘客之所以选择乘坐高铁，是因为高铁运行速度快，节约不少时间，所以高铁最显著的特点之一是较高的服务频率和直达率。若要满足乘客需求的高直达率，就需要一二三级节点之间相互有直达车，以客流量情况和间上座率为依据，对于车内服务频率提出部分要求，故设以下服务频率约束： （4-5） （4-6）其中，为站间列车服务次数为站和站间平均上座率为站到站总客流量3.列车额定乘客约束列车最大载客量不能大于列车的额定载客量，无论在哪个区段。这是为了保证列车的安全性和对乘客的服务质量，故设约束条件： （4-7）其中，，则表示为站和站之间中有没有区间4.约束客流量停站方案的设计要遵循按流开车，这样可以尽可能的满足OD服务频率，同时也能通达线路的OD，使乘客不许呀在各站之间多次换乘。若是要最大程度运输全部客流并且不考虑乘客的换乘情况，则客流量需要满足条件，从站到站所运客流不大于站到站就总客流量： （4-8）5.约束单列车停站数量不同的高铁该设最小和最大停站数量的要求，用来满足客运的营销。 （4-9）其中，和为线上列车停站次数的上下限6.约束变量 （4-10）其中，表示列车在不在站停车，如果停取值为1，不停为0第四章武广段高铁停站方案优化4.1开行方案相关参数笔者此次研究的主要内容是武广高铁运营区段中的停站布局优化，其中涉及到诸多相关因素，客流量分配是其中最为重要的因素之一，所以实现武广区段内的列车都能做到各个车站的客流运输是停站最优设计的前提。为了能保证旅客的全部输送，相匹配的运输设备必不可少。武广高速铁路中有三个一级节点即武汉、长沙与广州，这三个地区经济水平较高、人口流动量大，而且连接的铁路数量众多。而且这三个一级节点的车站都能够办理始发站、终点站业务，将这三个地区作为整个区间的分界点，能够吸纳更多的旅客。武广高速铁路一共设置了15个站点，，通过对影响列车停车方案的各种因素进行分析可知，单个列车节点能够吸纳的旅客总量为。旅客因列车到站停车所浪费的时间,笔者在本文中将列车在15个站点中的停车时间进行相同考虑。4.2多目标问题分析多目标优化问题的解法包括:间接解法、直接接法。间接解法包括:转化为一个单目标问题的解法、转化成多个单目标问题的解法、非统一模型的解法。其中，转化成一个单目标问题的解法步骤大体为:1.将原多目标规划问题转化为单目标规划问题，2.通过非线性规划的相关算法求解，3.得到的解当成多目标规划问题的最优解。而把多目标转换为单目标的方法包括:线性加权和法、理想点法、主要目标法、极大极小法、安全法和评价函数法。本文选用线性加权和法对多目标进行转化。线性加权和法是根据个目标的重要度，在分别对应乘上一组权系数入,，接着相加当作目标函数，最后在其约束集合上求解最优集。即构造如下的单目标问题。 （5-1）把求得的上述单目标问题最优解当作在线性加权和意义下多目标问题的最优解。此处或，其中 （5-2） （5-3）入称为EP中的一个权向量，或称为一组权系数。本文所建模型的三个目标函数均为求最小值，且约束条件相同，此数学模型的目标函数可转化为： （5-4）其中，、、为对4.2.小节模型的目标函数分别进行归一化处理后的数值,其作用是是三个目标具有相同的量纲。4.3模型的算法设计3.2小节所建模型有三个目标函数，本文线性加权法将多目标问题转化成单目标问题，然后用遗传算法进行求解，算法具体的实现步骤如下:（1）初始种群的生成通过以下方式随机产生初始种群:以全部旅客列车的所有停靠站点作为--个染色体，其长度为所有旅客列车对应的可停靠站点的数量之和，每一趟旅客列车的停站集为一段由0、1随机组成的基因片段，片段上的基因位点取值为0或1，为1时列车在该基因位点对应的车站停车，为0时不停，编码方式如下图所示。第一趟车第二趟车第n趟车（2）个体选择，分为三个步骤:(Ⅰ）按照5.2小节转换后的单目标函数计算当前种群中每个染色体的适应度;(II）执行精英个体选择策略，即选择当前种群中具有最优适应度的个体直接进入下一代;(Ⅲ）对于其余染色体，按照“轮盘赌”选择方式，又放回抽样选择个体进入子代种群，直至子代种群数量与当前种群相同;（3）交叉由于编码方式导致的染色体长度较长，为使搜索空间尽量遍历整个可行区域，采用多点随机交叉的方式，交叉位点在染色体基因位点随机产生，交叉位点随机产生后，种群中相邻两个染色体pop(i)与pop(i+1)进行交叉，交叉方式如图5-1所示:父代A10...101...011...010...110...011...0子代A父代B01...110...010...101...101...010...1子代B图4-1多点交叉方式示意图（4）变异与经典遗传算法相同，种群进行交叉变异时，在染色体上随机选取一个基因位点，若该位点对应的基因值为1，则修改为0，若为0，则修改为1，变异方式如图5-2：父代A10...101...011...010...111...011...0子代A图4-2单点变异方式示意图（5）终止判定在执行完选择、交叉、变异算子各一次后，当前迭代步骤加1，并进行算法终止判定:如果当前迭代步骤小于或等于设定的最大迭代步骤数，转第二步，否则,算法终止，输入当前种群最优个体及其适应度。上述步骤如图5-3所示。获得随机停站方案种群获得随机停站方案种群计算每个可行个体适应度计算每个可行个体适应度是否达到最大迭代次数是否达到最大迭代次数Y选取最优个体N选取最优个体Random（0,1）<pc？Random（0,1）<pc？NY执行交叉算子执行交叉算子Random（0,1）<pv？Random（0,1）<pv？NY执行变异算子执行变异算子输出种群中最优结果输出种群中最优结果4-3算法流程示意图4.4遗传算法参数及求解因为在此次研究中存在很多的未知影响因素，所以需要更大的种群以使遗传算法能更好的进行下去，在持续的多次测试下，对求解的时间与结果精确度进行综合考量，得出最终的运行参数：变量个数有744个，种群大小为34，迭代次数为300，交叉概率为0.9，变异概率为0.09。在此次研究中，借助Matlab编程进行，在轮盘选择、双切点交叉与高斯变异三个遗传操作完成之后，使种群内部衍生出更多全新的个体，即一直产生全新的武广高铁列车停站方案矩阵，在117次的这一计算之后最终得出武广高铁列车停站结果图。图4-4武广高铁停站方案示意图这一停站方案中包括了全部的列车，对停站次数进行总结可知共有542站，去除起点和终点站，中间站点一共会停382次。而对于高铁和动车的停站方式也多达49种，由直达、大站停、择站停和每站停的方式相互组合形成。对于武汉和广州之间没有直达的列车长沙到广州有2个直达列车。武汉到广州和长沙到广州这一区域中的高铁和动车开行对数与停站所表现出的比例关系如表5-1所示。停站比例长沙-广州武汉-广州G对数G开行比例D对数D开行比例G对数G开行比例D对数D开行比例0-30%633.33%1632%30%-50%950%3060%＞50%366.67%8100%44%2100%表4-1不同等级列车不同停站比例的列车开行比例分布表

第五章武广段高铁列车停站方案分析与评价5.1定量不确定型指标评价对2019年武广停站方案一和生成停站方案二的所有数据参数进行比较分析，检验优化停站方案效果是否有效。5.1.1车站服务频率表6-1方案一车站服务频率武汉咸宁北赤壁北岳阳东汨罗东长沙南株洲西衡山西衡阳东耒阳西郴州西韶关清远广州北广州南G511416271765241431112927132666D463551411111291113111313总计552019322279352543204040243979图6-1车站服务频率对比图通过表格以及图标中两个方案在车站服务频率方面的对比能够看出，这两个方案在车站服务频率方面的差异，对于一级节点来说是方案二的服务频率要比方案一的更高，而其他的节点方面两个方案基本没有很大的差异。为了使旅行过程中浪费的时间更少同时控制住高铁停站次数。同时让服务的频率上升并使停站的次数更符合情况，最合适的方案就必须要通过这俩个条件。但是如果要从车站服务的频率分布定性的角度来让这俩方案进行比较是比较困难的。5.1.2各个等级节点平均车站服务频率图6-2各个不同等级节点平均车站服务频率比较图武汉咸宁北赤壁北岳阳东汨罗东长沙南株洲西衡山西衡阳东来阳西郴州西韶关清远广州北广州南武汉2020352054188198181991652咸宁北121472010363873618赤壁北1182085621165618岳阳东143515414711135835汨罗东206483574818长沙南352035203535203578株洲西1522142219142035衡山西14111514111720衡阳东141920162135来阳西1311121320郴州西19132035韶关112135清远1520广州北35广州南由上表能够清楚发现，在一级节点车站平均服务频率是方案二比方案一大，但是在二级节点的服务频率中方案一要大于方案二，然而在三级节点里这俩种方案确是相同的。通过定量不确定型指标转换为定量确定型指标的理论内容，可以将一级节点的权值设定为0.5，二级节点为0.3，三级节点为0.2，然后对这两种方案的在不同节点下的车站服务频率大小进行比较。5.1.3OD服务频率表6-2方案二单向OD服务频率通过上表可知，方案二中的所有车站的直达率完全能够实现百分之百，使旅客乘坐这一车次的高铁不需要再有换乘的需要。这一方案中，武汉-长沙南这一区间开行站站停列车有2对，武汉-广州南部区间有2对，而长沙南-广州南这一区间有8对，所以从武汉到长沙南这一区域的OD服务频率要大于4，在武汉到广州南这一区间需要大于2，长沙南到广州南的区间需要大于10，只有满足这些条件便能够确保任何OD的通达。为了对那些开行高铁的OD服务频率是否更好的满足，需要减去因开行站站停带来的OD服务频率，如图6-3所示。对于武广高铁只是赤壁北到耒阳西这一区间没有实现通达性。武汉咸宁北赤壁北岳阳东汨罗东长沙南株洲西衡山西衡阳东来阳西郴州西韶关清远广州北广州南武汉1616311650166176161771450咸宁北8103168141651416赤壁北7416340943416岳阳东10311321259113631汨罗东164261252616长沙南251025102525102568株洲西512412941025衡山西41541710衡阳东491061125来阳西312310郴州西931025韶关11125清远510广州北25广州南表6-3方案二高铁单向OD服务频率武汉咸宁北赤壁北岳阳东汨罗东长沙南株洲西衡山西衡阳东来阳西郴州西韶关清远广州北广州南武汉20153119521914279332782050咸宁北5107207611514115918赤壁北88153793985413岳阳东1031138187181941429汨罗东1969541474917长沙南322145194845163072株洲西7219252191932衡山西12101514101021衡阳东152835152246来阳西1418111321郴州西34162452韶关162050清远1221广州北35广州南表6-4方案一单向OD服务频率由上图方案一的OD服务频率分析可知，该方案中开行站停的车数要比方案二更多，同时该方案OD武汉咸宁北赤壁北岳阳东汨罗东长沙南株洲西衡山西衡阳东来阳西郴州西韶关清远广州北广州南武汉16112715481712257312561848咸宁北1631654931293716赤壁北44111571763211岳阳东627116165161721227汨罗东1547321252715长沙南281741154441122668株洲西3175211751528衡山西8611106617衡阳东9222991640来阳西8125715郴州西2681644韶关71141清远312广州北26广州南通达性良好，其中武汉到长沙南、武汉到广州南、长沙南到广州南、衡阳东到广州南、郴州西到广州南区间这些都是2对，韶关到广州南有1对。将开行站站停产生的OD服务频率去除，以检查高铁OD服务频率的具体满足现状，如表6-5。表6-5方案一高铁单向OD服务频率由上表得知高速铁路OD服务频率在方案一中还是比较高的，旅客在乘坐这一车次时能够直接到达车站，所以对于两个方案的OD服务频率方面，方案一是比方案二更优的。5.1.4各个等级OD平均服务频率表6-6各个等级节点OD服务频率表OD服务频率OD平均服务频率一级节点之间18462一级与二级节点之间54332一级与三级节点之间31918二级节点之间26418二级与三级节点之间37211三级节点之间937如上表所示为方案二中三级节点的服务频率由于各个站间的车站数量都是有区别的，并不相同，就此说明从OD服务频率来看不同等级车站的特点区别更明显。对于等级较高的车站在OD服务频率、等级高与等级低车站之间的OD服务频率、等级较低的OD服务频率具有逐渐降低的态势。表6-7节点等级划分表节点服务频率S/N一级节点（必停站）武汉、长沙南、广州南1二级节点（大站停）岳阳东、株洲西、衡阳东、郴州西、韶关、广州北0.5-1三级节点（小站停）咸宁北、赤壁北、汨罗东、衡山西、耒阳西、清远＜0.5通过上面两个表格对比方案，最终绘制成图表6-6，通过这一表格可以将方案一与方案二所有的三个等级的OD服务频率大小真实直接展示出来。图表显示在一级节点、一级与三级节点、二级与三级节点时的OD服务频率是方案二比方案一高，此外是方案一的OD服务频率比方案二高，而三级节点之间两个方案的OD服务频率处于相同水平。图6-6各个等级平均服务频率对比图5.1.5.节点覆盖率图6-2节点覆盖率对比图通过上图可知，在一级节点和三级节点方面是方案二的覆盖率更高，在二级节点方面是方案一的覆盖率更高。5.2定量确定型指标评价通过使用遗传算法进行计算的途中，由于种群的选择交叉和变异这些内容不是固定的，由此可见每次计算的结果和迭代数量都是不一致的，每一次运行都会产生一个解，而这些解都可以达到所要求的条件。在武广高铁这一案例中不仅有前文提到的两个方案，还有三个方案。根据评价指标体系中每个指标的求解方法，在程序运算下计算出所有的定量确定型与不确定型指标。为了保证所有指标的比较更为真实有效，所以并未对其实施取整比较，五个方案的具体指标值如表6-8。表6-8各方案各指标统计表序号指标名称指标属性方案一方案二方案三方案四方案五1各等级节点平均车站服务频率极大型52.351.22总停站次数极小型5685375375375373旅行时间损失（h）极小型10084.239272.398795019453.53489343.46364不停站直达旅客所占比例极大型18.603%20.793%20.584%19.763%20.581%5停站最优方案系数极大型0.277480.350240.342500.342750.345516各等级节点平均OD服务频率极大型31.8933.132.2332.4628.67停站方式个数极小型63485150528理论直达率极大型13.591%26.103%26.093%25.896325.91%9列车区段平均上座率均衡指数极小型0.147390.10230.12370.13480.135210节点空间覆盖率极大型35.83%35.63%35.63%35.63%35.63%根据表格可总结如下：指标值之间无明显差异，由于研究过程有多方面的制约而且条件更为严格，所以采用遗传算法得到的次优解之间并没有表现出太大的差距，不同方案的各个指标差距不大。指标之间的联系更强，对于总停站次数这一数据是极小型指标，但是节点空间覆盖率和各级节点车站平均服务频率这两数据属于极大型指标，它们之间存在博弈。在所形成的五个方案中，有四个方案数据一致，可知各个方案在同一个约束条件下已经实现最优化，而且上述三个指标之间存在一定的联系。也就是说在这三个指标中，只要有一个指标发生改变，其他的也会有所变化，不同方案下的同一指标数值是不会改变的。从理论层面来分析，理论直达率能够反映出停站布局合理与否，当总停站次数一致时，每种停站方式停站次数的平方和越小，理论直达率就会越高，也就是说停站分布如果均匀化，理论直达率就会很高，停站方案也就更为合理。通过表格6-9可知，方案二的很多指标都比方案一有很大的提高，在停站最优方案系数方面提高了26.22%，理论直达率提高了92%，停站个数减少23.8%，区段平均上座率均衡指数降低30.59%。表6-9方案一与方案二指标结果对比序号指标名称方案一方案二方案二优于方案一比例1各等级节点平均车站服务频率52.3000051.20000-0.5859%2总停站次数568.00000537.000006.3903%3旅行时间损失（h）10084.230009272.398708.1492%4不停站直达旅客所占比例0.186030.2079312.2689%5停站最优方案系数0.277480.3502426.2217%6各等级节点平均OD服务频率31.8900033.100000.7825%7停站方式个数63.0000048.0000023.8095%8理论直达率0.135910.2610392.0609%9列车区段平均上座率均衡指数0.147390.102330.5923%10节点空间覆盖率0.358300.35630-0.6952%

第六章结论与反思本文以武广高铁为研究目标，来进行武广高铁停站方案的优化设计，促进和推动了武广高铁的运营组织优化。本文的主要研究内容和最终结论如下：（1）经过各方面的收集和翻阅国内和国外的文献和相关资料，在上文中整出了国内外停站方案的研究现状和一些研究结果，并且总结分析了国内目前停站方案的一些不足之处。（2）就武广高铁目前的运营状况和可特点实行了考证和分析，在武广高铁目前运营组织状况的基础上解析了武广高铁的客流特征和路网状况，同时也为后面提出的理论和建模提供了支持。（3）本文就武广高铁停站方案的问题进行概述，本文以开行方案和停站方案间的关系为基础，分析了高铁停站方案的不确定条件和影响因素，同时分析了2019年的武广高铁停站方案，为之后的对比提供了依据。（4）建立了武广高铁停站方案多目标优化模型，建立了以增加旅客舒适度和运营部门收益增加的多目标模型，最终使用遗传算法得出各个方案。（5）分析武广高铁停站方案的优化，根据武广高铁的目前客流实际状况，生成了武广高铁的停站方案，将其与原方案进行比对，发现各项指标较原方案都有显著提升。因为武广高铁系统组织相当庞大，其中变量和因素也很多，但本人专业知识还是有限，在很多方面还不完善，故后续可以以下开展：（1）本文对于武广高铁停站方案的研究。本文仅仅对于本线列车的停站方案作出了优化，然而武广高铁还有许多跨线没有进行研究，这些跨线也具有不小的客流量。今后的研究中将会安排如何对跨线的停站方案作出优化研究。（2）本文研究结果是属于理想状态下的最佳优化，可能在现实中实施效果不是太明显，还有待更加深入的研究。参考文献谢潮方,周纺.广深港高铁香港段客流分析及运行图优化建议[J].中国铁路,2020,(10):46-51.DOI:10.19549/j.issn.1001-683x.2020.10.046.马驷,应恒.基于最小到达间隔的高铁车站进路分配问题研究[J].交通运输工程与信息学报,2020,18(3):1-8.DOI:10.3969/j.issn.1672-4747.2020.03.001.宋泽堃,张帆.城际高速铁路列车开行方案对站点服务可达性的影响[J].大连交通大学学报,2020,41(3):7-11.DOI:10.13291/ki.djdxac.2020.03.002.王洋,刘斌.基于收益管理的票额动态分配方案研究[J].交通科技与经济,2020,22(4):71-76.DOI:10.19348/ki.issn1008-5696.2020.04.014.武晋飞,张军锋,马正猛,等.考虑能力利用效率的本线与跨线列车开行方案协同优化研究[J].铁路计算机应用,2020,29(5):6-11.许若曦,聂磊,付慧伶.面向提升旅客出行效率的高速铁路列车停站方案优化[J].交通运输系统工程与信息,2020,20(2):174-180.DOI:10.16097/ki.1009-6744.2020.02.026.姚玉莹,张玉召.客车捎带模式下高铁快捷货物输送方案研究[J].铁道科学与工程学报,2020,17(1):31-38.DOI:10.19713/ki.43-1423/u.T20190445.黄志鹏,牛惠民.基于时段偏好的高速铁路列车停站和频率优化[J].交通信息与安全,2020,38(4):115-121,131.DOI:10.3963/j.jssn.1674-4861.2020.04.014.李新雨.基于动态客流特征分析的京沪高铁停站方案优化研究[D].江西:华东交通大学,2020.邹葱聪,吕红霞,徐长安,等.关于高铁列车客运站优化选择编制仿真研究[J].计算机仿真,2019,36(5):175-178.DOI:10.3969/j.issn.1006-9348.2019.05.035.闫振英,韩宝明,赵亚琼,等.考虑客票折扣销售的高铁票额分配[J].东南大学学报（自然科学版）,2019,49(2):397-403.DOI:10.3969/j.issn.1001-0505.2019.02.028.刘璐,孟令云,李新毅,等.考虑旅客需求的停站方案与列车运行图一体化模型与算法[J].铁道科学与工程学报,2019,16(2):518-527.DOI:10.19713/ki.43-1423/u.2019.02.031.袁隽.兰渝高铁重庆至潼南段运输组织方案研究[J].铁道勘测与设计,2