• ISSN 0258-2724
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基于组合策略的城市轨道交通运营中断列车运行调整模型

周玮腾 李卓一 冉江亮 韩宝明 宋立新 范国荣

周玮腾, 李卓一, 冉江亮, 韩宝明, 宋立新, 范国荣. 基于组合策略的城市轨道交通运营中断列车运行调整模型[J]. 西南交通大学学报. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20240174
引用本文: 周玮腾, 李卓一, 冉江亮, 韩宝明, 宋立新, 范国荣. 基于组合策略的城市轨道交通运营中断列车运行调整模型[J]. 西南交通大学学报. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20240174
ZHOU Weiteng, LI Zhuoyi, RAN Jiangliang, HAN Baoming, SONG Lixin, FAN Guorong. Train Rescheduling Model Based on Combination Strategy for Urban Rail Transit Operation Interruption[J]. Journal of Southwest Jiaotong University. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20240174
Citation: ZHOU Weiteng, LI Zhuoyi, RAN Jiangliang, HAN Baoming, SONG Lixin, FAN Guorong. Train Rescheduling Model Based on Combination Strategy for Urban Rail Transit Operation Interruption[J]. Journal of Southwest Jiaotong University. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20240174

基于组合策略的城市轨道交通运营中断列车运行调整模型

doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20240174
基金项目: 国家自然科学基金项目(72471023);中央高校基本科研业务费(2024JBZX030)
详细信息
    作者简介:

    周玮腾(1988—),男,高级实验师,研究方向为交通运输规划与管理,E-mail:zhouwt@bjtu.edu.cn

    通讯作者:

    韩宝明(1963—),男,教授,研究方向为交通运输规划与管理,E-mail: bmhan@bjtu.edu.cn

  • 中图分类号: U268.6

Train Rescheduling Model Based on Combination Strategy for Urban Rail Transit Operation Interruption

  • 摘要:

    运营中断是城市轨道交通实际运营过程中不可忽略的安全因素. 针对城市轨道交通单向运营中断下的列车运行调整问题,本文提出“反向运行 + 小交路”组合调整策略. 从乘客时间价值的角度出发,以乘客在站等待时间最小为优化目标,分中断阶段和恢复阶段建立单向运营中断下城市轨道交通列车运行调整两阶段模型;考虑到模型复杂度以及调整问题对求解效率的需求,设计适用于所构建模型的不同交路选择自适应大规模邻域搜索算法,实现对大规模算例的有效求解. 案例研究表明:单向运营中断条件下基于“反向运行 + 小交路”策略组织列车运行调整,比采用反向运行策略的乘客等待时间减少5.19%;相较于封闭中断方向线路,可使全线乘客的在站等待时间减少19.80%,且上下行方向的运输服务更加均衡;此外,当中断持续时长超15 min时,与封闭中断方向线路相比,采用“反向运行 + 小交路”策略组织列车运行调整可以取得更好的效果.

     

  • 图 1  “反向运行 + 小交路”调整策略

    Figure 1.  “Reverse operation + short turning” adjustment strategy

    图 2  中断阶段的列车交路

    Figure 2.  Train routing in interruption phase

    图 3  恢复阶段的列车交路

    Figure 3.  Train routing in recovery phase

    图 4  算法流程图

    Figure 4.  ALNS algorithm procedure

    图 5  案例线路

    Figure 5.  Rail transit line in case

    图 6  目标函数值变化趋势

    Figure 6.  Trend of objective function values

    图 7  上行调整运行图

    Figure 7.  Adjusted train operation of uplink

    图 8  下行调整运行图

    Figure 8.  Adjusted train operation of downlink

    图 9  不同中断持续时间下两种策略的调整效果对比图

    Figure 9.  Comparison of adjustment effects of two strategies under different interruption durations

    表  1  停站时间参数

    Table  1.   Train operation parameters

    车站 停站时间/s 运行时间/s
    上行 下行 上行 下行
    BBS 30 30 120 120
    YQL 40 30 140 140
    WKS 40 40 130 130
    WSL 45 40 100 110
    GZF 45 40 100 100
    JSBWG 40 40 100 100
    MXD 30 30 120 120
    NLSL 30 30 80 60
    FXM 50 45 120 240
    XD 30 40 90 90
    TAMX 30 30 90 90
    TAMD 30 30 90 90
    WFJ 30 30 80 80
    DD 45 45 110 110
    JGM 45 45 120 120
    YAL 30 30 70 70
    GM 50 45 120 120
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    表  2  运行区间参数

    运行区间 运行时间/s
    上行 下行
    BBS→YQL 120 120
    YQL→WKS 140 140
    GM→DWL 120 120
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    表  3  模型其他参数

    Table  3.   Other model parameters

    参数 取值 参数 取值
    上行列车数/列 17 研究时间长度/min 90
    下行列车数/列 17 最小运行间隔/min 2
    时间粒度/min 1 最小折返时间/s 120
    最小停站时间/s 25 通过渡线时间/s 20
    最大停站时间/s 90 道岔转换时间/s 10
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    表  4  单向运营中断下不同策略的列车运行调整结果对比

    Table  4.   Comparison of train operation adjustment results under unidirectional interruption

    列车运行策略 目标函数/min 上行乘客等待时间/min 下行乘客等待时间/min
    封闭线路 576997 222946 354051
    反向运行 488086 279796 208290
    “反向运行 + 小交路”组合策略 462750 271222 191528
    效果对比(封闭线路)/% −19.80 +21.65 −45.90
    效果对比(反向运行)/% −5.19 −3.06 −8.05
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  • [1] WANG X H, JIN J G, SUN L J. Real-time dispatching of operating buses during unplanned disruptions to urban rail transit system[J]. Transportation Research Part C: Emerging Technologies, 2022, 139: 103696. doi: 10.1016/j.trc.2022.103696
    [2] GHAEMI N, CATS O, GOVERDE R M P. A microscopic model for optimal train short-turnings during complete blockages[J]. Transportation Research Part B: Methodological, 2017, 105: 423-437. doi: 10.1016/j.trb.2017.10.002
    [3] CANCA D, BARRENA E, ZARZO A, et al. Optimal train reallocation strategies under service disruptions[J]. Procedia-Social and Behavioral Sciences, 2012, 54: 402-413. doi: 10.1016/j.sbspro.2012.09.759
    [4] CANCA D, BARRENA E, LAPORTE G, et al. A short-turning policy for the management of demand disruptions in rapid transit systems[J]. Annals of Operations Research, 2016, 246(1): 145-166. doi: 10.1007/s10479-014-1663-x
    [5] 王丹丹. 城市轨道交通运营中断下面向乘客的列车运行调整研究[D]. 北京: 北京交通大学, 2020.
    [6] 周玮腾, 钱蕾, 韩宝明, 等. 运营区间双向中断下城市轨道交通列车运行调整[J]. 东南大学学报(自然科学版), 2022, 52(4): 770-779.

    ZHOU Weiteng, QIAN Lei, HAN Baoming, et al. Train rescheduling of urban rail transit under bi-directional interruption in operation section[J]. Journal of Southeast University (Natural Science Edition), 2022, 52(4): 770-779.
    [7] YIN H D, HAN B M, LI D W, et al. Modeling and simulating passenger behavior for a station closure in a rail transit network[J]. PLoS One, 2016, 11(12): e0167126. doi: 10.1371/journal.pone.0167126
    [8] 刘峰博, 周庭梁, 王小敏. 城市轨道交通故障下客流分布计算及评估方法[J]. 西南交通大学学报, 2021, 56(5): 921-927, 966.

    LIU Fengbo, ZHOU Tingliang, WANG Xiaomin. Calculation and evaluation method of passenger flow distribution under urban rail transit failure[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2021, 56(5): 921-927,966.
    [9] XU X M, LI K P, YANG L X. Rescheduling subway trains by a discrete event model considering service balance performance[J]. Applied Mathematical Modelling, 2016, 40(2): 1446-1466. doi: 10.1016/j.apm.2015.06.031
    [10] 刘浩江. 单线双向运行在地铁行车组织中的应用[J]. 都市快轨交通, 2008, 21(3): 17-19, 23. doi: 10.3969/j.issn.1672-6073.2008.03.005

    LIU Haojiang. Application of bidirectional operation on single track in subway train operation organization[J]. Urban Rapid Rail Transit, 2008, 21(3): 17-19,23. doi: 10.3969/j.issn.1672-6073.2008.03.005
    [11] XU Y, JIA B, GHIASI A, et al. Train routing and timetabling problem for heterogeneous train traffic with switchable scheduling rules[J]. Transportation Research Part C: Emerging Technologies, 2017, 84: 196-218. doi: 10.1016/j.trc.2017.08.010
    [12] HUANG Y R, MANNINO C, YANG L X, et al. Coupling time-indexed and big-M formulations for real-time train scheduling during metro service disruptions[J]. Transportation Research Part B: Methodological, 2020, 133: 38-61. doi: 10.1016/j.trb.2019.12.005
    [13] VEELENTURF L P, KIDD M P, CACCHIANI V, et al. A railway timetable rescheduling approach for handling large-scale disruptions[J]. Transportation Science, 2015, 50(3): 841-862. doi: 10.2139/ssrn.2472934
    [14] 户佐安, 夏一鸣, 蔡佳, 等. 延误条件下综合多种策略的城轨列车运行调整优化[J]. 吉林大学学报(工学版), 2021, 51(5): 1664-1672.

    HU Zuoan, XIA Yiming, CAI Jia, et al. Optimization of urban rail transit operation adjustment based on multiple strategies under delay[J]. Journal of Jilin University (Engineering and Technology Edition), 2021, 51(5): 1664-1672.
    [15] HUANG Y R, MANNINO C, YANG L X, et al. Coupling time-indexed and big-M formulations for real-time train scheduling during metro service disruptions[J]. Transportation Research Part B: Methodological, 2020, 133: 38-61. doi: 10.1016/j.trb.2019.12.005
    [16] GHAEMI N, CATS O, GOVERDE R M P. Railway disruption management challenges and possible solution directions[J]. Public Transport, 2017, 9(1): 343-364. doi: 10.1007/s12469-017-0157-z
    [17] 孙晴, 张生瑞, 陈恒瑞. 城市轨道交通区间中断下列车运行调整[C]//2019世界交通运输大会论文集(上). 北京: 中国科学技术协会, 2019: 1642-1652.
    [18] LI S K, ZHOU X S, YANG L X, et al. Automatic train regulation of complex metro networks with transfer coordination constraints: a distributed optimal control framework[J]. Transportation Research Part B: Methodological, 2018, 117: 228-253. doi: 10.1016/j.trb.2018.09.001
    [19] PENG S R, YANG X, WANG H W, et al. Dispatching high-speed rail trains via utilizing the reverse direction track: adaptive rescheduling strategies and application[J]. Sustainability, 2019, 11(8): 2351. doi: 10.3390/su11082351
    [20] ROPKE S, PISINGER D. An adaptive large neighborhood search heuristic for the pickup and delivery problem with time windows[J]. Transportation Science, 2006, 40(4): 455-472. doi: 10.1287/trsc.1050.0135
    [21] 徐长安, 李晟东, 李斯涵, 等. 高铁夕发朝至列车开行与天窗设置协同优化[J]. 西南交通大学学报, 2021, 56(4): 744-754.

    XU Chang’an, LI Shengdong, LI Sihan, et al. Collaborative optimization for overnight train operation and maintenance window setting of high-speed railways[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2021, 56(4): 744-754.
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-04-10
  • 修回日期:  2024-12-17
  • 网络出版日期:  2026-01-21

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