基本信息
- 项目名称：
- 京沪高速铁路的数量优化以及调度方案
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 数理
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本文是建立在短时间内京沪高速铁路沿线城市流动人口数量基本不变的情况下拟建的多目标函数的数学建模，然后再通过垂直指示图表和水平指示图表进行对京沪高铁列车数量和运行时间的优化。 写本文的目的是为了给有关铁路部门提供一个京沪高速铁路的调度可行性方案，为以后错综复杂的“四纵三横”高铁网的列车调度和数量优化提供基础。
- 详细介绍：
- 为了解决列车的调度问题，本文采用了先分部讨论，后综合求解的方法。在问题的解决中，首先在假设京沪高速铁路沿线城市流动人口数量在短时间内保持不变的前提下，分别对可能存在的京沪高速铁路乘客量的计算、乘客下车的概率分布、下车乘客量、乘客进车站的泊松修正分布函数、乘客到达车站数量分布演绎、乘客的上下车以及车辆的运行规律、载客率、平均等待时间进行模拟和计算，接着再考虑高铁有关部门和乘客的利益，其中包含有多个衡量指标，但是其中的载客率和乘客的滞留时间是其核心。所以为解决本问题，本文采用了数学建模的思想，将其作用为两个目标形成多目标规划，最后再灵活的将多目标规划问题其转化为单目标规划问题。在数值求解中还用了非线性规划中的模矢法原理找到了本列车的满意度。然后再根据目标函数的求解结果，结合着各车次列车运行状态，制作出京沪高速铁路列车在一个周期日内的上行方向和下行方向的垂直指示图表（即运行图）。最后根据上行方向和下行方向的运行特点使每辆列车都得到充分的利用，制作出水平指示图表。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 在假设京沪高速铁路各沿线城市流动人口不变的情况下拟建高速列车的运行规律，再转化成多目标函数的问题进行模型求解，拟建出各车次列车的垂直指示图表（即运行图），最后用水平指示图表优化出列车的数量。
科学性、先进性及独特之处
- 该数学模型是根据各因素之间的相互制约的关系建立起来的，模型的建立较为细致，将高速列车的运行规律进行了量化求解。
应用价值和现实意义
- 本文是为了给铁路部门提供一个京沪高铁列车的调度可行性方案，为以后错综复杂的“四纵三横”高铁网的列车调度和数量优化提供基础。
学术论文摘要
- 为了解决列车的调度问题 ，本文采用了先分部讨论，后综合求解的方法。在问题的解决中，首先在假设京沪高速铁路沿线城市流动人口在短时间内保持不变的前提下，分别对可能存在的京沪高速铁路乘客量 的计算、乘客下车的概率分布 、在 站上车在 站下车乘客量、乘客进车站的泊松修正分布函数、第 站乘客到达第 站乘客数量分布 演绎、乘客的上下车以及车辆的运行规律、载客率、平均等待时间进行模拟和计算，接着再考虑高铁有关部门和乘客的利益，其中包含有多个衡量指标，但是我认为其中的载客率和乘客的滞留时间是其核心。所以为解决本问题，我采用了数学建模的思想，将其作用为两个目标形成多目标规划，最后再灵活的将多目标规划问题其转化为单目标规划问题。在数值求解中我用了非线性规划中的模矢法原理找到了本列车的满意度。然后再根据目标函数的求解结果，结合着各车次列车运行状态，制作出京沪高速铁路列车在一个周期日内的上行方向和下行方向的垂直指示图表（即运行图）。最后再根据上行方向和下行方向的运行特点使每辆列车都得到充分的利用，制作出水平指示图表。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 无
参考文献
- [1]吴赣昌，《概率论与数理统计（理工类 第三版）》，中国人民大学出版社，2009年6月。 [2]吴赣昌，《线性代数（理工类 第三版）》，中国人民大学出版社，2009年6月。 [3]同济大学数学系，《高等数学（第六版 上、下册）》，高等教育出版社，2008年4月。 [4]钱颂迪,《运筹学（第三版）》，清华大学出版社，2005年6月。 [5]石生萍,《城市流动人口合理规模的层次分析模型》，西南农业大学学报，第22卷第1期，2000年2月。 [6]《2006年统计年鉴》，2007年版。 [7]姜启源，《数学建模（第三版）》，清华大学出版社，2008年6月。 [8]把建军、胡思继、许红、刘东，《京沪高速铁路列车运行图编制基本理论的研究》，北方交通大学学报，第26卷第2期，2002年4月。 [9]重庆大学、同济大学、哈尔滨工业大学合编，天津大学主审《土木工程施工（第二版）》，中国建筑工业的出版社，2008年8月。
同类课题研究水平概述
- 之前，有不少人研究过京沪普通铁路列车的客运和货运的运行图，但是这些只限于已知车次数量、速度和终始站进行调度的规划。而京沪高铁将全部使用“和谐号”高速列车，这就导致京沪铁路运营机制全部进行了改变，而且本论文又加入了乘客和高速铁路相关部门的利益的权衡，使问题更加的复杂。在以往的公交车调度方案研究中，由于公交车是先到先上的原则，这与高速列车的上车机制有所不同，而且公交车上车乘客的数量必须根据调查给定了才能制定出调度方案，区域特征性不是很明显，因此上车乘客数量相同的车站没有特征参数进行衡量，但是高速铁路上的车站具有一定的区域性，我们可以通过以往的京沪铁路的运载能力对各车站上车乘客的数量的进行合理的分配。 现今铁路列车运行图（即垂直指示图表）的基本理论和绘制已经成熟。但是本文采用了独特的数量优化方法，即水平指示图表。
