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客运专线旅客列车开行方案研究综述* 作者：王爽 赵鹏 单位：北京交通大学交通运输学院 正文： ? 　　一、引言 　　运输业的发展导致了运输市场的激烈竞争。近年来，铁路通过提高列车运行速度，推出夕发朝至、朝发夕归、城际列车等多种方便出行的品牌，实行计算机联网售票等多种现代化服务手段，大大增强了铁路运输的市场竞争力。目前，除进一步加大提速和信息化管理的步伐外，客运专线是铁路发展中新的热点。自2004年3月国务院通过《中长期铁路规划》，明确指出要修建“四纵四横”的铁路客运专线开始，我国客运专线建设进入了快速发展时期。 　　客运专线的修建是为了解决铁路既有线路通过能力紧张状况，形成具有较大运输能力的铁路客运通道，提高铁路客货列车旅行速度，改善铁路运输服务质量，提高铁路竞争力。伴随着客运专线的建设，客运专线旅客列车的开行方案需要进行及时研究，从而为客运专线的建设和运营组织提供科学的理论依据和技术支持。 　　客运专线旅客列车的开行方案是旅客列车运营组织工作的重要组成部分，它以客运量为基础，以客流性质和规律为依据，以运输市场为导向，科学合理地安排旅客列车运行区段、经由线路、列车种类、开行对数、编组内容、停站方案、列车席位利用、动车组运用等内容。客运专线旅客列车开行方案的制订考虑因素较多，但“按流开车”是确定开行方案首要的和基本的原则，同时还必须方便旅客旅行，尽可能减少旅客的换乘次数与在途时间，同时经济合理地使用车底，使线路长短结合、客流分布均匀，充分发挥运载工具的运输能力和铁路运输固定设备的利用率等。 　　如何制订一个合理的客运专线旅客列车开行方案，是铁路旅客运输面临的亟待解决的核心问题。客运专线旅客列车开行方案要能较好地反映铁路旅客运输的经营策略和服务质量水平，好的客车开行方案能够提高铁路旅客运输的经营效果和效益，尤其是在市场经济条件下旅客列车开行方案还是与其他运输方式竞争实力的体现。 　　二、国外研究情况 　　发达国家和地区对旅客列车开行方案的成本、收益和数学描述等方面的研究相对深入一些，学者们争相发表了一系列的学术论文。其中理论方面的研究很多是建立多目标或单目标数学规划模型。对于求解方法主要有：经过对模型的简化处理再进行求解；利用线性规划求解软件；分步骤求解的方法；分支定界法；有哪些信誉好的足球投注网站算法；以及模糊数学求解方法等。 　　德国学者Bussieck等研究了具有周期时刻表的开行方案优化问题，主要用于铁路运行线路的优选。他们认为线路优化问题的目标在于建立一个使目标函数最优化的灵活的线路系统，由此建立了混合整数线性规划模型，经过对模型的松弛和简化，利用真实数据，采用解线性规划软件CPLEX3.0对其求解，证明了模型的有效性。 　　美国亚利桑那州立大学的 Keivan Ghoseiri等人建立了旅客列车开行方案的多目标优化模型，能解决铁路客运网络中带有不同车站能力的单条和多条路径的优选，从铁路客运部门和旅客两方面考虑，目标函数包括燃料耗费最低和总旅客旅行时间最短，模型的求解分两步，首先用￡约束方法确定Pareto前沿解集，然后基于三种类型的距离，采用基于距离的方法在所获得的Pareto前沿解集中逐步进行多目标优化。 　　荷兰的M.T.Claessens等几位学者为荷兰铁路系统建立了优化运行费用的旅客列车方案模型。目前荷兰的旅客列车运行线路的设置是基于直达旅客运送数量最大化，M.T. Claessens等人提出了一种考虑运行费用的替代方法，数学规划模型目标是最小化运行费用，约束是服务限制和能力需求，模型用于求解运行线路、线路类型、路径、发车频率及编组数量。首先建立整数非线性规划模型确定运行线路，该模型转换为双决策变量的整数线性规划模型，并用分支定界法求解，算法应用于荷兰铁路系统的一个子网络，证明了模型能有效节省铁路运行费用。 　　美国马里兰大学的周学松等针对现有网络中的高速铁路客运专线，建立了开行方案优化的多目标规划模型，目标函数是最小化高速列车的等待时间和最小化高速列车与中速列车总的旅行时间。算法采用了分支定界法，和基于效用评价的有哪些信誉好的足球投注网站算法。 　　比利时的P.Vansteenwegen等人建立了使等待时间费用最少的旅客列车时间表优化模型，所谓的等待时间费用包括运行附加时间、不同类型的等待时间以及晚点带来的费用。方法应用于比利时整个城间铁路网络，包括连接比利时主要城市的14条快速铁路。算法的第一阶段，计算理想的运行附加时间，以确保支线列车晚点时的线路正常运营，该附加时间基于列车的延误分布、旅客数量、其他类型的附加等待时间。第二阶段，利用连续非线性规划模型修正列车时刻表。仿真评价不同的时刻表，并进一步改进。在城间网络案例中，建立的最终时刻表不仅换乘时刻合理而且减少了40％的等待时间费用。 　　澳洲蒙纳士大学的ChungHsmg Yeh联合台湾的两位学者