摘要
我国高速铁路网络化运营特征日益显著，为提高远距离旅客运输的服务水平，铁路运输部门采用跨线直达和换乘中转相结合的旅客运输模式，这对路网条件下的高速铁路运输组织工作提出了更高的要求。目前我国仍采用“区域分块、相续衔接”的宏观列车运行图编制模式，一方面难以从整体路网的角度优化运输资源配置以及多线路间的列车接续质量，另一方面运行图编制结果难以满足枢纽型车站的通过能力和车站作业要求，需要多次反馈调整。针对上述问题，本文提出了考虑列车接续方案和车站进路选择的高速铁路路网列车运行图编制方法，为推动路网资源全局化、精细化利用提供理论支撑，论文的主要研究内容如下: （1）建立了基于列车接续的路网列车运行图编制模型。分析了作业车间调度问题模型和柔性作业车间调度问题模型在列车运行图编制问题中的适用性，接着从路网资源分配的角度分别提出宏观与中观层面的列车运行图编制问题描述方法以及车站安全间隔时间约束的运用机制。基于此，以所有列车的总旅行时间最小为优化目标，以车站安全间隔、换乘接续列车开行数量、动车组接续时间等为约束条件，建立了路网条件下的高铁列车运行图编制模型。最后设计小规模算例，利用Gurobi商业求解器对模型进行求解，以验证模型的可行性。 （2）设计了基于改进遗传算法的求解方法。首先提出了针对本文模型的约束条件处理策略和算法框架。然后提出了可以描述列车作业相对顺序和进路选择的双层染色体编码结构。进一步结合柔性优化架构和列车间的灵活接续关系，设计了启发式染色体初始化方法以及基于运行图可行化操作的交叉、变异等遗传算子。然后结合Gurobi的染色体解码策略，提出了基于染色体基因信息的模型重构方法。 （3）东北路网案例分析。选用东北路网中的京哈高铁、沈大高铁和长珲城际三条高铁干线及城际铁路作为研究对象，采用本文模型与算法实现路网列车运行图铺画。然后从列车接续关系、关键车站的到发线运用情况等角度对求解结果进行分析，以验证模型和算法的可行性。进一步，通过搭建不同列车换乘接续场景并进行多场景下的路网列车运行图编制实验，分析列车接续关系约束对运行图编制质量的影响机制。最后，从列车数量、换乘接续时间和频率等多角度对本文优化结果与实绩运行图进行对比分析，从而证明本文研究在求解路网列车运行图编制问题和提高列车接续方案质量等方面的应用价值。
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