1绪论
如果仅仅是发展迅速，我国的高速铁路运营部门还能充分借鉴国外高速铁路运营的相关经验。但是，截至2013年年底，我国投入运营高速铁路路网规模约占世界高速铁路总里程的一半。同时，我国投入运营高速铁路平均线路里程均长于其他国家，导致我国高速铁路旅客出行平均运距明显高于其他各国。因此，我国旅客出行所面临的情况与其他各国都有所不同，会导致我国的高速铁路很多在运营中遇到的问题，可能都是其他国家没有经历过的，需要我国铁路系统工作人员和相关科研人员去积极探索解决。随着我国乘客收入水平的提髙，乘客对于运输服务中安全、舒适性和旅行时间等服务质量方面的要求越来越提高。然而，目前高速铁路服务还有待改善。例如，相关调查表明目前旅客选择中转换乘比例仍然较低，只有占调查总人数6.4%的旅客选择中转换乘，主要原因为列车衔接不佳、列车晚点较多等导致中转成本较大。在近几十年来，旅客出行的需求也日益旺盛，我国铁路运输长期存在着“客货混跑、运能紧张”的局面。一方面客货混跑造成运能极大浪费，另一方面运输需求的日益高涨令运能紧张问题变得更加严峻。因此，长期以来，我国铁路运营部门都是以优化运能配置，以运能最大化为主要规划目标。然而，高速铁路运营将带来城市间铁路运能的释放，为提升服务质量提供可能性。同时，旅客对出行的舒适性、正点率和换乘方便性的要求越来越高。
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2列车开行方案与列车运行图协调优化基本理论
2.1旅客运输规划流程
按照该要求，高速铁路运输组织计划一般按照旅客需求分析、开行方案、列车运行图、动车组运用计划和乘务员排班等步骤来完成。表2-1为各步骤的决策内容。旅客运输规划流程就是将整个运输任务制定的过程逐步分解，转化为层层递进的优化阶段。从表2-1中各阶段决策内容可知，列车开行方案是整个运输规划中处理旅客需求与铁路运输服务的关键环节。列车开行方案就是在分析整理旅客需求的基础上，以运输服务的形式来表现旅客需求的过程。以列车开行方案制定的运输服务为基础，列车运行图根据相关安全运输的约束和规则，将运输服务具体化，将运输服务实现为旅客出行所需要的列车时刻表。车辆运输计划和乘务计划为保证运输服务的实施而进行的。综上可见，列车开行方案与列车运行图之间的关系是整个运输规划流程中，处理旅客需求与运输服务之间最为重要的环节。
2.2列车开行方案与列车运行图冲突分析
列车开行方案的目标一般需要综合考虑旅客出行成本和运营部门成本，运营成本主要涉及的是动车组运用和乘务员的排班情况，该成本最小化需要在动车组运用计划和乘务员排班计划中具体分析。列车开行方案与列车运行图优化目标的冲突主要体现在旅客出行成本上。列车开行方案一般要求旅客总出行成本最小，列车运行图的目标函数一般为列车总旅行时间最小。但是，考虑到有旅客在出行过程中存在换乘、等车等环节，且不同开行线路运输旅客数量是不同的，所有列车总旅行时间最小并不一定能保证旅客总出行时间最小。同时，相同列车总旅行时间下，旅客总出行成本也是不一样的。
3考虑列车运行图协调信息的系统最优条件下列车开行方案优化设计方法.........37
3.1符号定义............37
3.2列车开行方案设计理论分析.......42
3.3旅客出行分析.........44
4考虑列车运行图协调信息的用户平衡条件下列车开行方案优化设计方法............77
4.1符号定义............77
4.2用户平衡客流分配方法............78
4.3基于用户平衡的开行方案优化设计模型..........91
5考虑列车开行方案协调信息的列车运行图优化编制方法..............101
5.1符号定义........101
5.2时空网络的构建.............103
6实例验证
6.1实例背景
我国经过多年的高速铁路建设和对既有铁路的高速化改造，“四纵四横”干线网络基本成型，如图6-1为我国现阶段高速铁路的发展情况。所研究路网中，南京南到上海虹桥存在平行线路京沪高速铁路和沪宁城际铁路，因此，结合实际运营情况，对两条线路进行分工。从北京、青岛方向来车走行京沪高铁，而汉口、合肥方向来车走行沪宁城际铁路。同时，某些地区或者城市可能包含多个可办理高速列车接发车作业的车站，本文主要选取的是主要服务对应高速线路的车站。如武汉同时存在武汉、汉口和武昌三个车站，但是汉口主要服务合武客专方向列车，武汉主要服务京广高铁的列车，武昌服务既有线京广线列车。因此，实例中选择汉口站作为研究对象。具体枢纽内部分工不作为本文研究内容。
6.2实例基本数据与参数设置
从图6-5中可知，两者协调迭代的过程，就是开行方案与列车运行图阶段之间相互影响因素协调作用的过程。开行方案的目标值不断上升的原因是，在列车开行方案的开行量在协调过程中没有改变的条件下，列车发车时段延后导致旅客出行时间增加。而该调整下，列车开行方案设计结果与列车运行图的实际要求越来越符合，列车延后发车减少，因而列车运行图总成本是不断下降的。最后，当列车运行图对应列车开行方案的目标值与原开行方案的值接近时，整个协调过程得到收敛。第5章已经通过算例介绍过协调信息参数设置方法的影响分析，此处不再做详细分析。
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7结论与展望
本文对高速铁路列车开行方案和列车运行图协调优化理论与方法进行研究，主要得到以下结论：
（1）列车开行方案和列车运行图优化目标和约束的对比分析表明列车开行方案与列车运行图协调优化的必要性。对比运用协调信息的协调优化体系和列车开行方案与列车运行图综合优化方法，表明列车开行方案与列车运行图协调优化的可行性。通过分析，区间通过能力修正系数、可调整的停站方案、分时段给定列车开行线路信息、分等级列车开行线路、开行线路换乘关系等协调信息能有效的对列车开行方案与列车运行图之间冲突进行疏解，以此构建协调优化体系，并给出具体流程。
（2通过与现有列车开行方案优化方法对比，改进的基于时段旅客出行服务网络能更加完整的描述旅客出行决策的影响因素，反映旅客出行波动特点。因此，基于时段旅客出行服务网络构造的列车开行方案设计模型更符合旅客的出行特点，求解结果更加科学合理。算例表明，对基于时段的系统最优旅客分配问题的大规模特性，所设计的列生成方法比传统的优化方法有着更高的适应性。
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参考文献（略）