【《沪昆高铁快运开行方案的设计案例》3700字】

I沪昆高铁快运开行方案的设计案例目录TOC\o"1-3"\h\u31549沪昆高铁快运开行方案的设计案例 1164801.1高铁快运产品开行方案设计内容和思路 1314121.1.1开行方案设计内容 131801.1.2开行方案设计思路 2151941.2高铁快运量分析 2204171.2.1异地快运量 217021.2.2高铁快运量组合预测 3160271.2.3城市间高铁快运OD量 356331.3高铁快运开行方案模型 447181.3.1前提假设 4214961.3.2变量定义与参数描述 4283761.3.3目标函数及约束条件 6132901.4案例分析——以沪昆高铁为例 81.1高铁快运产品开行方案设计内容和思路1.1.1开行方案设计内容高铁快运列车开行方案的设计包括列车开行方式、运行路径、运行节点、编组内容等。开行方案设计的目标首先要考虑运输企业利益最大化和货主的满意程度，这就要求高铁快运的开行尽可能少的包含中间运营环节，从而使高铁快运列车提高运输服务效率和质量，保障其运输收入。（1）开行区段高铁快运列车的运行区段包括：列车始发站、运行路径和列车终到站，是列车在整个周期内所经过的路径的完整表示。（2）开行列数高铁快运列车使用动车组车底，其列车固定编组为8节编组及16节重联编组。（3）列车直达随着高铁快运的迅速发展，高铁快运资源将会越来越宝贵，列车停站会降低列车速度，从而增加占用线路的运输成本。因此为了避免列车中途停站，高铁快运应当尽可能开行直达快运列车，避免过多的中途停站作业。（5）停站方案一般来说，停站方案是基于中间的货运量，在货运快运中，直达运输效率最高，停站次数的增加将导致运营时间的增加，降低列车平均速度，同时增加运营成本，大大降低了区段通行能力。因此，有必要根据列车在区间的运量设计合理的停站方案。1.1.2开行方案设计思路高铁快运列车在高铁网络中运行，形成高铁快运的服务网络。高铁快运开行方案的编制是在考虑运输需求的基础上，以铁路运营企业运输收益最大化、货主满意度最高为最终目标，根据货流量分配结果确定快运列车的开行区间、开行数量和停留次数。高铁快运开行方案设计思路图如图5—1所示。图5-1高铁快运开行方案设计思路1.2高铁快运量分析1.2.1异地快运量一般而言，快递消费者在选择同城快运运输方式的时候，会选择公路运输而非选择高铁运输来提供同城快运服务，因此，我们假设高铁的运输方式只能适用于城市之间的远距离快速运输业务。因此，本文在对相关数据收集和处理后，得出城市的异地快运量占快运业务总量的比例，从而得出城市的异地快运量。1.2.2高铁快运量组合预测为结合各种预测方法的优缺点，将方法分为方差倒数法、算术平均法、标准差法三种方法进行比较，组合预测的模型计算公式如下：（5-1）公式中，——第i种预测方法所占的权重；——第i种预测方法的预测值。各种方法确定权重方法如下：（1）方差倒数法i=1，2，3，n（5-2）公式中，——第i个模型误差平方和，（2）算术平均法i=1，2，3，n（5-3）（3）标准差法i=1，2，3，n（5-4）公式中：——第i个模型的标准差，——第i个模型预测值的平均值1.2.3城市间高铁快运OD量高铁快运在城市间的分布是指在高铁快运量的基础上，各城市OD点之间的高铁快运量的交流量。在选定高铁快运站点并建立高铁快运网络之后，将这些车站之间的高铁快运运行交流量作为计算数据进行计算。虽然各个城市之间的高铁快运OD量的基础数据很难获得，但是高铁快运量与各城市的国民生产总值、社会消费品零售总额等因素有着密切的关系，高铁快运在城市中的吸引力可以通过使用这些因素来计算。本文考虑到城市间的运输距离和城市间货源的吸引强度这两个重要因素，采用用双重约束重力模型进行计算，模型如下：（5-5）（5-6）其中：为城市i到城市j的高铁快递的交通量；为城市i的高铁快递量；指城市i到城市j的交通阻抗；为发送城市i的国民生产总值；为到达城市j的社会消费品零售总额；指城市i到城市j的运输距离。1.3高铁快运开行方案模型1.3.1前提假设通过上述分析中可知，列车开行方案有多种影响因素，为了达到本文的研究目标，需对下列方面进行假定：（1）假设高铁快运货流量是确定的，计划期间内货物流量不变。（2）不考虑节点能力约束。所有高铁车站都具备货运装卸作业的场所条件，作业能力满足了高铁快运列车运行的需求，高铁线路能力和通过能力满足了高铁快运列车开行的需求。（3）研究并不涉及列车的开行时刻、到达时刻等时间信息。（4）假设高铁货运列车固定编组数量，且按直达化的方式来开行。1.3.2变量定义与参数描述（1）集合G——运输网络，G=（S,E）；S——高铁快运站点集合，；——高铁快运网络中的站点；X——高铁快运网络中的动车组集合，；——从站点到的动车组集合；OD——高铁快运网路中高铁快运运量集合，；Q——表示到通过高铁快运运量；——高铁快运网路中高铁快运需求集合，；——表示到高铁快运需求。（2）基本参数C——开行列车的总成本；——开行列车的总固定成本；——开行一列列车的固定成本；——开行列车的总变动成本；——开行列车的单位变动成本：P——高铁快运产品运价；R——高铁快运的总利润；D——站点之间的运输距离；B——实际高铁列车承担高铁快运货物载重力；W——列车装载率；M——区段通过能力；——高铁快运需求量；R——列车编号；（3）决策变量N——列车开行的数量；Q——高铁快运运量。1.3.3目标函数及约束条件（1）高铁快运经研效益最大化高铁快运成本由固定成本和变动成本构成。固定成本与购置或改造动车组等基础设施的成本和折旧成本有关；变动成本仅考虑列车在线路上运行时产品的成本。则高铁快运成本C可由下公示式表示：（5-7）（5-8）（5-9）N表示OD间列车开行的数量；表示开行一列列车的固定成本；Q表示OD第R列车的运量；表示产品里程运费；D表示从到的运输距离。（2）高铁快运列车开行数量最小化为减少对线路能力的占用，需对高铁快运运输网络中运行的高铁快运列车数N加以限制，其开行数量用表示。（5-10）（3）高铁快递运量满足率最大化为保证高铁快运企业的经济效益，在OD间采用任意开行方案，被送到目的地的高铁快运量Q占全部高铁快运量的比重用表示。（5-11）（4）列车载运能力约束高铁快运动车组的载运量受到列车标定载重量的限制，另外，高铁快运市场处于培养阶段，列车装运量可能达不到列车满载的程度，但必须达到一定的装载率限制，从而避免列车资源的浪费。因此，高铁快运动车组的载运量约束如下：（5-12）B表示实际高铁列车承担高铁快运货物载重力；W表示列车装载率。（5）区间通过能力约束路网中各区间列车开行数目N应不大于区段的通过能力。（5-13）（6）货运量约束路网中的货物需求不一定全部满足，允许一定数量的货物不被运输。（5-14）（7）其他约束列车装载率是高铁快运运量和高铁快运需求量的比值，取值在0-1之间。（5-15）列车开行的数量和区间通过列车数量的能力是整数。（5-16）综上所诉，本文的目标函数为：（5-17）（5-18）（5-19）s.t.（5-20）（5-21）（5-22）（5-23）（5-24）（8）算法求解在满足约束条件的前提下，本文以高铁快运产品的最近运行距离作为初始目标，在选择运行径路时，采用逐步搜索的方法，计算城市间OD量和快运量得到开行方案。1.4案例分析——以沪昆高铁为例本文选取沪昆铁路上5个典型的城市：上海、杭州、南昌、长沙、昆明进行分析，对沪昆铁路进行高铁快运产品设计和开行方案的设计。通过快运运量组合预测方法，城市间高铁快运OD量等，根据相关单位在沪昆高铁段统计的数据预测计算2023年上海、杭州、南昌、长沙、昆明五个城市的快运运量和城市间高铁快运年OD量，如表5-2，5-3所示。表5-2预测高铁快运运量铁路局路局快运运量（万吨）城市快运业务占全国份额（%）高铁快运运量（万都）上海局946.97上海6.28%59.20杭州1.32%12.24南昌局351.87南昌0.87%3.12广州局250.13长沙1.53%8.64昆明局309.98昆明7.88%46.46表5-3沪昆高铁快运产品主要城市间OD量（吨/年）OD上海杭州南昌长沙昆明上海071762.8234931.4750768.52121483.14杭州25176.6207461.4210341.3626413.51南昌15480.539473.5206729.4116022.42长沙29459.6418096.158826.15031042.37昆明169283.14105438.1650438.6273148.230将预测得2023年沪昆高铁主要城市间快运产品年OD量转换为日OD量，以便后续设计开行方案，如表5-4所示表5-4沪昆高铁快运产品主要城市间OD量（吨/日）OD上海杭州南昌长沙昆明上海0196.5491.68139.28332.62杭州69.02020.6629.7471.52南昌42.4621.74018.3643.80长沙82.3449.3624.41083.65昆明463.95283.64138.52200.410将沪昆高铁主要城市间快运产品日OD量转换为日车流量，动车组载重为17吨/车，8车为一列短编组，两列短编组可以组成一列长编组。如表5-5所示。表5-5沪昆高铁快运产品主要城市间OD量（车/日）OD上海杭州南昌长沙昆明列数车数列数车数列数车数列数车数列数车数上海1短编461短编11长编4杭州5224南昌3213长沙5323昆明1长编41长编11长编11短编41短编根据上述信息，设计沪昆高铁快运产品开行方案，如下表5-6。表5-6沪昆高铁快运产品运输开行方案设计方向始发城市经停城市终到城市开行方案下行上海（16）杭州（16）长编组1列上海（16）杭州（4）、南昌（6）、长沙（1）长沙（