客运专线引入枢纽条件下的车站分工研究.doc

1、1客运专线引入枢纽条件下的车站分工研究摘要：通过以最小化旅客出行费用和铁路企业运营费用为优化目标,以枢纽内客流量在网络弧上的分配量为决策变量,将旅客出行量、待分工客运站的始发终到能力、通过能力、城市公共交通的集散能力、线路通过能力作为约束条件,建立多目标的整数规划模型,并利用 LINGO 软件提出模型求解方法.并通过实例验证了模型的可行性. 关键词：铁路枢纽；客运专线；客运站；分工；优化模型 Abstract: Through to minimize passenger travel cost and the railway enterprise operation cost as optim

2、ization object, to assign hub traffic in the network on the arc as decision variables, the passenger volume, the division of passenger station of arrival and departure capacity, capacity, city public traffic distribution capacity, the line capacity as constraint condition integer programming model,

3、multi-objective, and use the LINGO software algorithm is presented to solve the model. And the feasibility of the model is verified by an example. Keywords: railway hub; passenger line; passenger station; division of labor; optimization model 2中图分类号：U291.7 文献标识码：A 文章编号： 随着逐年增长的客运需求，客运专线在我国陆续建设，许多既有铁

4、路枢纽内部将同时存在高速铁路、城际铁路、普速铁路的情况。此时，枢纽内将出现多个客运站，某些综合客运站甚至能够同时办理不同类型的列车，因此车站分工对枢纽内设备、线路的利用率显得尤为重要。 参考现有文献13，普遍采用定性分析的方法，例如按照旅客运输距离、衔接方向、旅行速度、作业内容、综合分工等方法来确定分工方案；文献4综合考虑车站选址与分工，并以最小化始发终到旅客的出行费用、车站建设费用、铁路运营费用为目标建立模型，没有考虑通过客流产生的费用；文献5以最小化始发终到和通过旅客的费用为目标建立的优化模型，能够较好对枢纽内 3 个及以下客运站的确定分工方案。 因此本文将综合考虑最小化始发终到旅客的出行

5、费用，铁路企业的运营费用，在满足旅客出行需求、车站线路能力，并同时考虑车站所衔接的城市公共交通的集散能力6的条件下建立车站分工的优化模型。 1 模型的建立 客运站分工方案的确定过程，主要包含两方面的决定因素：铁路运输企业运营成本和出行旅客出行费用。客运站分工问题实质就是通过确定枢纽内始发终到客流在各个待分工客运站的分配量、始发终到和通过客流在枢纽内部的运行径路，使得整个运输过程的总费用最小，实现社会效益的最大化。因此，可确立以下两项目标函数： 31.铁路运输企业运营成本 只考虑与列车开行相关的费用，不涉及客运站内部运营的费用。因此将铁路运输企业运营成本定义为只跟列车运行距离有关费用。 2.旅客

6、出行费用 旅客出行费用一般由旅客从出行小区出发到客运站乘坐城市交通的费用和乘坐客运列车的费用构成，由于本文研究是枢纽内部客运站的分工问题，因此只考虑枢纽内旅客选择城市交通工具所产生的费用。 由于这两种属于不同费用，因此需要引入目标函数权重，且。 1.1 模型建立的条件 对于始发终到和通过客流，考虑从长期来说上下行客流量是均衡的，因此模型中只对单方向的客流进行考虑；枢纽内各待分工客运站只有始发终到能力、通过能力以及其衔接的城市公共交通集散能力的限制，其他能力均满足；客运专线列车与城际列车采用动车组牵引，普速列车采用机车牵引，因此将枢纽内线路划分为普速线路与高速线路两种；在枢纽衔接的各条线路终端设

7、置控制站5用来表示不同类型和方向的列车。 1.2 枢纽网络描述 构建枢纽网路图型，其中表示出行小区、待分工车站和控制站、节点集合；表示线路无向弧集合，其中出行小区到待分工客运站为单向弧；表示各弧的能力集合，其中出行小区到待分工客运站的弧的能力为无穷大；表示各弧的费用，其中出行小区到待分工客运站的弧费用为旅客广义出行费用7 平均载客人数，其余弧的费用为旅客列车票价率在枢纽内列车走行距离平均载客人数。由于各待分工车站实际的设备配置以及4行车组织等条件的限制，导致某些车站不能办理某类型列车的业务，因此通过设置来实现，比如说假设车站不能够办理城际列车的业务，那么令。 1.3 模型构建 根据前面小结的对

8、客运站分工问题影响因素的论述分析，本文将采用建立多目标非线性整数规划的方法，以最小化铁路企业运营费用和旅客出行费用为目标，以枢纽内不同方向客流在各条弧路上的分配量为决策变量，式中表示客流产生地，表示客流目的地，表示客流在运行过程中经过的弧，建立模型如下： O.B.J. （1-1） S.T. （1） （2） （3） （4） （5） （6） （7） （8） （9） ， ， ， 5式中： 第节点旅客到站弧上的数量； 表示弧的费用； 表示目标函数权重； 当，时，表示出行小区到控制站从待分工客运站出发的人数； 表示节点前往控制站的旅客人数； 为 0-1 变量，当节点与节点之间有连线时为 1，否则等于 0

9、； 表示客运站的始发终到能力； 表示客运站的通过能力； 表示线路的通过能力； 表示待分工客运站所衔接的城市公共交通的集散能力； 约束条件说明如下： 式（1） 、 （2）表示出行需求的满足； 式（3）表示节点进出流量守衡； 式（4）表示车站始发终到能力的限制； 式（5）表示车站通过能力限制； 式（6）线路通过能力限制； 式（7）表示车站不能办理的作业约束； 式（8）表示车站城市交通集散能力的约束； 式（9）变量定义域约束； 2 模型求解 本文建立的模型属于整数规划问题，对于复杂网络而言涉及参数多6而且数额较大，可以再确定各参数值以后利用 LINGO 软件对模型求解，具体算法如下： （1）设置节点

10、集合，边集合； （2）确定各参数 （3）为每一客流 OD 寻找出一条合理路径，并分配一定流量，计算出总费用。 （4）得出最小费用及 OD 分配量。 3 算例验证 假设有以下一铁路枢纽，枢纽内有 4 个待分工客运站，每个客运站的普速列车（高速列车）始发终到能力分别为 75（67）对、20（124）对、0（750）对、0（92）对，通过能力分别为 75 对、88 对、120 对、75 对，其中禁止办理的作业为，所衔接的城市公共交通集散能力分别为 369 列、442 列、479 列、350 列，网络弧能力、费用及 OD 客流量见附表 1、2。 利用 LINGO 软件求解，将各 OD 客流在各条弧上的

11、分配量进行统计后可得出各待分工客运站的始发客流量，最终结果见表 1： 图 1 铁路枢纽图 从计算结果可知，客运站主要办理线路 1、3、8、9、10 上的普速列车的始发终到作业以及线路 4 的高速列车的始发终到作业，此外还办理线路 1、3、6、8、9、10 相互间的普速列车的通过作业；客运站主要办理线路 2、5 以及部分线路 4 高速列车的始发终到作业，线路 5 与其他线路的高速列车通过作业及线路 3 与线路 6 之间的普速列车的通过作业；客运站主要办理线路 6、7 以及部分线路 5 高速列车的始发终到作业，线7路 6、7 与其他线路的高速列车通过作业；客运站主要办理线路 8、9 高速列车的始发

12、终到作业，及其与其他线路的高速列车通过作业。 表 1 客流分配表 4 结束语 在客运专线引入枢纽后确定客运站分工方案的相关影响因素很多，本文通过对主要影响因素的量化分析，能够精确求出客运站分工作业量。尤其对于铁路枢纽内同时存在多个客运站的复杂情况下，可较好的简化分工问题，为铁路规划人员提供帮助。 参考文献 1 李文祥.客运专线引入杭州枢纽客站分工方案研究J.铁道经济研究,2004(3). 2 李文.长白线引入长春枢纽方案研究J.铁道勘察,2010(6). 3 姜波,徐晨蓉,徐行方,陈晓帆. 客运专线引入上海铁路枢纽后客运站分工方案研究J.中国铁路,2010(1). 4 王南,朱志国,胡岩.客运专线条件下铁路枢纽客运站布局优化J.西南交通大学学报,2008,43(3). 85 赵军,李愈,任其亮,彭其渊.铁路枢纽内客运站分工的优化模型及算法J.西南交通大学学报,2011,46（1） 6 王南.高速客运站设置的系统优化研究D.成都：西南交通大学博士论文,2008. 7 王大伟.铁路枢纽内高铁客运站选址布局优化研究D.成都：西南交通大学,2012. 附表 1 网络弧能力及费用表 附表 2 OD 客流表 作者简介 出生年月：1985 年 12 月 性别：男 籍贯：四川成都 学历：研究生 研究方向：交通运输规划与管理