城市轨道交通列车编组方案研究综述.docx

城市轨道交通列车编组方案研究综述

摘要：城市轨道交通是现代城市重要的公共交通方式，而列车编组优化则是提高城市轨道交通效率、降低运营成本的重要手段。文章对现代城市轨道交通列车编组的优化研究进行了综述分析，首先，介绍了列车编组的概念及其对运营管理优化的重要性，主要是关于目前存在的固定编组、大小编组、灵活编组、虚拟编组等几种编组模式的及其特性差异。其次，介绍了列车编组的优化模型，主要对现有列车编组相关研究文献中模型的目标函数、约束条件和模型求解方法等几个方面进行分析和研究。基于现有研究，发现现有学者并未过多涉及合理的列车编组与节能环保之间的关系，因此，文章提出将节能、环保等角度作为目标函数之一，并充分利用人工智能算法或启发式算法调用求解器的精确算法求解模型。

关键词：城市轨道交通；列车编组；优化模型；节能；环保

0??引??言

城市轨道交通是城市公共交通中的重要组成部分，具有快速、安全、便捷、环保等优势。而轨道交通列车编组方案的优化研究是轨道交通系统运营中的关键环节，对提高运行效率、减少能源消耗、提升服务质量具有重要意义。城市轨道交通是城市公共交通中的重要组成部分，具有快速、安全、便捷、环保等优势。而轨道交通列车编组方案的优化研究是轨道交通系统运营中的关键环节，对提高运行效率、减少能源消耗、提升服务质量具有重要意义。

在当前城市轨道交通系统的迅速发展的背景下，列车编组方案的优化研究越来越受到关注。通过对列车编组方案的研究，可以实现列车的合理组织，从而提高列车运能运量的匹配度，降低运行成本，缩短列车运行时间，提升列车的服务质量。此外，通过对不同行车模式、运行间隔等因素的综合考虑，制定出更为合理的列车编组方案，能降低地铁日常运营的运营成本和能耗，如上海、北京[1-2]等城市已开始实行灵活的列车编组。

本文介绍了目前存在的固定编组、大小编组、灵活编组、虚拟编组等几种编组模式的概念和各自的特性差异，并提出了列车编组的优化模型，主要对现有列车编组相关研究文献中模型的目标函数、约束条件和模型求解方法等方面进行分析研究。

1??编组模式分类

1.1??固定编组

固定编组运行比较简单，即在固定的编组方式下，确定列车的编组数量，并根据旅客每个时间段的出行需求量，确定相应列车运行对数。

郑亚珺[3]从运营成本、服务水平、客流特点等方面，以企业和旅客的角度出发为目标函数对固定编组进行了运能运量的匹配性分析，并提出运营优化方案。陈浩然[4]提出通过对折返线进行优化，引进先进的信号系统等，并建议采用最小列车运行间隔和最大行车密度来实现高密度行车组织方案。程晓青[5]通过对线路开通前中后期不同阶段的客运需求进行量化，并通过对比不同编组数下列车发车对数、发车间隔、列车运用数等指标，优化了线路在不同阶段的列车编组计划。朱宇婷等[6]将模型的目标定为同时实现乘客出行费用和运营成本最小，考虑列车满载率、发车间隔时间以及编组长度等约束条件，建立出城轨开行方案的多目标规划模型。

1.2??大小编组

大小编组是基于线路的乘客出行需求分布情况，相对应地在不同时段以及区段内采取大编组、小编组或大小编组混跑的编组方式。该运行方式是根据一天内各时段客流的变动情况，以及日客流的平峰时段和高峰时段，采取多种组合运行方式，既能满足旅客出行需求，又能减少运行费用。

李宇东[7]分析了在非高峰运营时段的车辆运能浪费情况，得出列车开行小编组不仅能满足客流需求，还能够提高企业经济效益，论证开行编挂辆数少的“短列”的可行性和经济效益。Cadarso等[8]考虑到列车不同编组形式所占比例，对综合运营成本的各组成部分进行了详细分析，以综合成本最小为目标，并通过综合案例的计算和分析得到了优化方案，可以降低企业运行成本、提高满载率。李重武[9]针对某条城市轨道交通线路的客流变化情况，对比分析采用单一编组与混合编组乘客服务水平与企业利益，得出混合编组可以更好地兼顾乘客利益与企业效益。王树文[10]重点分析城市轨道交通客流时空分布的具体特性，提出行车间隔及开行对数优化模型，并利用有序样品最优分割法对运营时段进行划分，从而达到优化全日行车计划的目的。

1.3??灵活编组

灵活编组是为了满足全天不同时段、不同区段客流的差异化、非均匀性，确保不同时段的运能总量协调一致，在列车运行中通过对不同编组长度的列车进行联挂、解编作业，实现列车编组长度的灵活调节。利用这种灵活的调度方法，对每一时段、每一区段的列车进行合理优化，从而有效解决了能源浪费[11-13]和低水平服务的问题。

通过灵活编组的行车组织方式，根据不同时空上的客流需求匹配合适的运能，在满足服务水平的前提下，最大程度地取消了不需要开行的列车或调整了运能过剩的大编组列车，大幅度降低了能耗和成本，提高了运行效率和能源利用率。周厚盛等[14]