潮汐客流需求驱动的地铁列车不成对运行图节能优化方法

来源：交通运输系统工程与信息杂志2024年第5期北京时间：

作者：孙元广, 邓澄远, 彭磊, 陈虹兵, 李纵然, 柏赟

单位：1. 广州地铁设计研究院股份有限公司，交通规划分院，广州 510010；2. 北京交通大学，综合交通运输大数据应用技术交通运输行业重点实验室，北京 100044

摘要：针对城市轨道交通客流潮汐现象引起的大客流方向乘客滞留和小客流方向运力虚靡且牵引能耗高的问题，本文提出一种结合快慢车和变编组的不成对运输组织策略，并结合变编组技术提升运力供给灵活度的同时减少运能浪费，此外，开行部分跨站快车加速车底周转。基于此，构建开行方案、时刻表与车底运用计划协同优化模型，决策列车的双向开行频率、编组类型、停站方案、首站发车时刻及车底周转计划，从而最小化乘客的总旅行时间和全线总牵引能耗成本；并设计定制的变邻域搜索算法求解混合整数非线性规划模型。广州地铁14号线案例结果表明：与实际的成对运输方案相比，本文不成对运行方案可以将乘客总旅行时间减少6.52%，全线总牵引能耗降低34.20%，总目标函数减少11.40%；快车的开行加速了车底周转，减少了6列上线列车单元数量，可以更好地实现不成对运输组织；变编组技术可以进一步提升不成对运输计划的灵活性，大幅缩减上线列车单元数量，使线路的平均满载率提升约20%，线路总牵引能耗优化率提升约33%。结合快慢车和变编组技术的不成对运输策略实现运力精准灵活配置的同时节约列车运行能耗成本，达到运营降本增效的目的。

关键词：城市交通,不成对运输组织,混合整数非线性规划,潮汐客流,列车运行图,变编组

基金资助：中央高校基本科研业务费专项资金(2023JBCZ002)；国家自然科学基金(71971016)；中国国家铁路集团有限公司科技研究开发计划(K2023X013)。