考慮運輸主體公平性的列車運行調(diào)整優(yōu)化模型.pdf

1、為鞏固并提高鐵路運輸競爭力，鐵路運輸系統(tǒng)需要保證運輸服務(wù)的準時性、可靠性和高效性，相關(guān)的鐵路運輸管理研究在世界范圍內(nèi)引起了廣泛關(guān)注。隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，鐵路尤其是高速鐵路的不斷建設(shè)與開通運營，人民生活水平和列車運行速度不斷提高，人們對旅行時效性的要求逐漸得到滿足，同時對列車運行的準時性和可靠性的要求變得越來越突出。
　　在鐵路運營過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)各種隨機擾動影響圖定列車區(qū)間運行時分、等待和出發(fā)作業(yè)等情況，使得列車運行秩序偏離初始

2、列車運行圖，這時就需要列車調(diào)度員采取適當(dāng)?shù)恼{(diào)度措施來使列車運行秩序恢復(fù)正常，實現(xiàn)按圖行車。列車運行調(diào)整對確保列車的準時性和可靠性具有重要作用，高效的列車調(diào)度指揮是控制列車晚點產(chǎn)生及其在鐵路網(wǎng)絡(luò)上的傳播，從而保證列車在整個路網(wǎng)上有序運行，實現(xiàn)列車運行安全、高效、可靠和正點的根本途徑。
　　另外，在市場經(jīng)濟高速發(fā)展的條件下，為了適應(yīng)鐵路“政企分開、政資分離”的改革趨勢，滿足運輸主體的競爭需求，迫切需要針對基于公平性的列車運行調(diào)整優(yōu)化理

3、論與方法進行研究，在考慮運輸主體競爭公平性的基礎(chǔ)上，優(yōu)化列車運行調(diào)整方案。不僅針對引入競爭機制將鐵路企業(yè)推向市場之后，即使是在現(xiàn)階段，中國鐵路總公司協(xié)調(diào)各鐵路局的列車調(diào)度工作過程中也需要公平對待各鐵路局。
　　本論文在借鑒既有研究成果的基礎(chǔ)上，研究考慮運輸主體公平性的列車運行調(diào)整優(yōu)化模型。根據(jù)考核對象的不同，這里的運輸主體可以代指列車個體、運營公司（在國內(nèi)代指鐵路局）或旅客，而運輸主體的公平性則是從延誤時間或延誤懲罰費用角度來衡量

4、。
　　本論文主要進行了以下五項工作:
　　(1)簡述了當(dāng)前我國鐵路的運營現(xiàn)狀和改革趨勢，以及國外“網(wǎng)運分離”模式下，多個運輸主體競爭的鐵路運營現(xiàn)狀，明確了研究考慮運輸主體延誤公平性的列車運行調(diào)整問題的迫切性和重要意義。
　　(2)分析了國內(nèi)外列車運行調(diào)整問題的相關(guān)研究成果，并總結(jié)了該領(lǐng)域的研究趨勢。分析了列車開行方案設(shè)計與列車運行圖編制過程中，保證公平性的相關(guān)措施與方法，以及在航空交通管理領(lǐng)域，為公平分配進出港航路資

5、源，保證各航空公司航班延誤公平性的相關(guān)研究工作。
　　(3)對列車運行調(diào)整問題進行了分析，包括在運營過程中可能產(chǎn)生列車初始延誤的原因及其分類，列車運行調(diào)整的作用、特點、目標、基本措施及其與列車運行圖編制問題的區(qū)別。
　　(4)基于網(wǎng)絡(luò)流理論與積聚變量理論建立路網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施描述模型，并在該描述模型的基礎(chǔ)上構(gòu)建考慮運輸主體延誤公平性的列車運行調(diào)整優(yōu)化模型，包括將運輸主體延誤公平性作為柔性約束（在目標函數(shù)中考慮）的模型(P1)和將運

6、輸主體延誤公平性作為剛性約束（在約束條件中考慮）的模型(P2)。
　　(5)基于一個小規(guī)模的虛擬鐵路網(wǎng)絡(luò)，對所提出的優(yōu)化模型的性能進行分析。隨后，基于京滬高鐵和荷蘭局部鐵路網(wǎng)絡(luò)進行實例分析，通過改變使用的模型以及模型的相關(guān)參數(shù)設(shè)置（如權(quán)重、列車單位時間延誤成本等），來研究模型的敏感性以及列車運行調(diào)整公平性的影響因素。主要實驗包括:1）對比考慮公平性與未考慮公平性的模型求解結(jié)果，說明模型中公平性約束條件的有效性;2）將優(yōu)化模型求解結(jié)

7、果與列車先到先發(fā)(FIFO)、按圖定列車順序發(fā)車的調(diào)度規(guī)則所獲得的結(jié)果相對比，衡量并評估優(yōu)化模型求解結(jié)果的質(zhì)量;3）對比服從不同的列車初始延誤分布的模型求解結(jié)果，研究列車的初始延誤對列車運行調(diào)整公平性的影響;4)采用多種組合的權(quán)重值，分析模型求解結(jié)果對權(quán)重的敏感性;5）改變初始列車運行圖中運輸主體的公平性，研究其對列車運行調(diào)整公平性的影響;6）對比柔性約束與剛性約束的效果，分析兩種建模方法的優(yōu)點與缺點;7）分析改變列車運行路徑的調(diào)度措施

8、對于提高求解結(jié)果質(zhì)量的作用;8）改變不同類型列車的單位時間延誤成本，研究列車單位時間延誤成本對實驗結(jié)果的影響。
　　本論文通過大量實驗算例，驗證了所提出模型的可行性及其對實際情況的適用性，與列車先到先發(fā)(FIFO)、按圖定列車順序發(fā)車的調(diào)度規(guī)則所獲得的結(jié)果相對比，模型可以獲得較高質(zhì)量的解。通過實驗我們發(fā)現(xiàn)，模型在保證運輸主體公平性的同時，其延誤懲罰費用也會不斷增加，即保證運輸主體的公平性需要造成額外的延誤懲罰費用。實驗還證明了運輸