Question B : Problème d'optimisation des horaires des trains de transport ferroviaire urbain
Le problème de l'optimisation des horaires des trains est l'un des problèmes classiques d'organisation des trains dans le domaine du transport ferroviaire. L'horaire des trains stipule l'heure d'arrivée et de départ (ou de passage) des trains à chaque gare, qui est généralement représentée par un schéma de train en fonctionnement réel. La figure 1 est un exemple de diagramme de marche. Chaque ligne de la figure représente un train, l'axe horizontal représente une gare et l'axe vertical représente le temps. Chaque ligne reflète la position relative d'un train à différents moments, également appelée course. doubler. Par exemple, la ligne rouge sur l'image indique que le train part de la gare D à 9h02, arrive à la gare C à 9h05, part après être resté 1 minute, arrive à la gare B à 9h09 et part après être resté 1 minute Arrivé à 10h03
Gare A.
Figure 1 : Schéma de principe du schéma d'exploitation du train
En exploitation réelle, avant de dessiner le schéma d'exploitation du train, il faut d'abord déterminer le plan d'exploitation du train Le plan d'exploitation du train comprend trois parties : le plan de formation des trains, le plan d'arrêt des trains et le plan de passage des trains.
Le plan de formation du train stipule le type de train et le nombre de formations (c'est-à-dire le nombre de sections du train).Dans ce problème, un type unifié de type et de nombre de formations est utilisé.
Le plan d'arrêt du train est un plan qui stipule à quelles gares le train s'arrête. Dans ce problème, le plan d'arrêt de la gare est adopté (c'est-à-dire que le train s'arrêtera à chaque gare qui passe).
Le plan d'itinéraire des trains fait référence à la façon dont les trains circulent sur les lignes d'exploitation spécifiées, c'est-à-dire qu'il spécifie les gares entre lesquelles les trains circulent et le nombre de trains. Le mode de trafic grand et petit est un mode de trafic couramment utilisé dans les opérations ferroviaires urbaines et fait référence à la longueur et à la longueur des lignes de transport ferroviaire urbain. En termes simples, un grand passage à niveau signifie que le train parcourt toute la distance, et un petit passage à niveau signifie qu'un certain nombre de deux gares dans tout le trajet sont utilisées comme points de départ ou points d'arrivée temporaires (gare) peuvent être utilisées comme point de départ ou point final de l'intersection. La figure 2 est un diagramme schématique d'un schéma de grand et petit carrefour, qui montre que 10 paires de trains circulent sur le grand carrefour à partir de la gare A et se terminent à la gare D, et 5 paires de trains circulent sur le petit carrefour à partir de la gare A et se terminant à la station C.
Dans le schéma de grand et petit croisement, le nombre de rangées et de trains de grands et petits trains de croisement est généralement de 1: n ou n: 1, c'est-à-dire qu'après chaque n grands (petits) trains de croisement, un petit (grand) train de croisement , et le nombre de gares traversées par les petites voies de croisement doit être limité : un petit tronçon de voie de traversée trop court entraînera des rebroussements fréquents des trains, ce qui augmentera les coûts d'exploitation ; un trop long tronçon de voie de petite traversée ne sera pas reflètent le mode de fonctionnement des grandes et petites routes traversantes.
effet.
Figure 2 : Diagramme schématique des grandes et petites intersections
Dans le mode de fonctionnement des grands et petits carrefours, les passagers sont généralement divisés en 6 types, comme le montre la figure 3,
Parmi eux, 
!− 
n est l'intervalle de grande intersection, et 
a− 
b est l'intervalle de petite intersection.
Les passagers des catégories I, II et III commencent tous à [ 
! , 
a], et quelle que soit la section dans laquelle se trouve le point d'arrivée, les passagers ne peuvent prendre que des trains transversaux à grande échelle.
Les passagers des classes IV et V commencent à [ 
a, 
b]. Parmi eux, le terminal des voyageurs de catégorie IV est situé à [ 
a, 
b], et les voyageurs peuvent prendre soit des trains à grand échange, soit des trains à petit échange; le terminal des voyageurs de catégorie V est situé à [ 
b, 
n], les voyageurs peuvent prendre les petits trains d'échange Aller à 
b pour transférer, ou prendre directement le train Dajiao.
Les passagers de classe VI commencent à [ 
b, 
n] et se terminent à [ 
b, 
n]. Les passagers ne peuvent emprunter que Dajiao Road
former.
Figure 3 : Diagramme schématique de la classification des types de passagers
Dans l'élaboration du plan d'exploitation du train, il est nécessaire de répondre aux besoins du flux de passagers avec le coût d'exploitation minimum et le niveau de service maximum (temps à bord des passagers et temps d'attente des passagers). les coûts (le nombre de véhicules nécessaires) et le coût variable (le nombre total de kilomètres parcourus par le train) se composent de deux parties. En raison des contraintes de capacité des gares et des exigences de niveau de service, le nombre de trains partant dans un certain laps de temps est également limité.
Après avoir formulé le plan d'exploitation du train, le schéma d'exploitation du train peut être dessiné selon le plan avec le même objectif de minimiser les coûts d'exploitation de l'entreprise et de maximiser le niveau de service, c'est-à-dire de déterminer le départ et l'arrivée de chaque train
moment précis. Les horaires de train existants sont généralement des graphiques parallèles avec des intervalles égaux, c'est-à-dire que l'intervalle de départ (comme un train toutes les 5 minutes) et l'heure d'arrêt à la même gare sont égaux. Il y aura certaines restrictions sur la durée de l'intervalle de départ : si l'intervalle de départ est trop court, cela affectera la sécurité de l'exploitation du train ; si l'intervalle de départ est trop long, cela augmentera le temps d'attente moyen des passagers, affectant ainsi le niveau de service. De même, le temps d'arrêt doit également être limité : en règle générale, le temps d'arrêt d'un train dans une gare est proportionnel au nombre de passagers qui montent et descendent dans cette gare. De plus, il convient de noter que lorsque deux trains suivent et circulent dans la même section, un certain intervalle de sécurité (intervalle de suivi) doit être respecté.
Dans le schéma de fonctionnement des trains du mode de fonctionnement des grandes et petites intersections, les trains sur les grandes et les petites intersections circuleront généralement en alternance. Par exemple, lorsque le rapport des trains sur les grandes et les petites intersections est de 2: 1, les trains sur trois lignes Il est une combinaison (les 2 premiers trains sont de grands trains traversants, et le troisième train est un petit train traversant).
Dans les problèmes suivants, il suffit de développer un horaire de train à sens unique.
Question 1 : Sous la condition de satisfaire la demande de flux de passagers, et visant à minimiser les coûts d'exploitation de l'entreprise et à maximiser le niveau de service, formuler un plan d'exploitation des trains. Il s'agit de déterminer le nombre de circulation des trains dans la section des grandes routes transversales, l'intervalle de circulation et le nombre de circulation des petites routes transversales. (Le format de sortie est détaillé en Annexe 6)
Question 2 : Dans le cadre du plan d'exploitation ferroviaire formulé à la question 1, nous visons également à minimiser les coûts d'exploitation de l'entreprise, à maximiser le niveau de service et à répondre autant que possible à la demande de flux de passagers, et à formuler un schéma d'exploitation parallèle avec des intervalles égaux. (Pour plus de détails sur le format de sortie, veuillez vous référer à la pièce jointe 7 et télécharger la pièce jointe 7 sur le système de compétition séparément)
Question 3 : Quelles bonnes méthodes ou suggestions votre équipe a-t-elle pour réduire les coûts d'exploitation et améliorer les niveaux de service ? Sur la base des flux de passagers et des données des gares, fournir un support d'analyse quantitative correspondant.
Glossaire:
Temps à bord des passagers : le temps écoulé par les passagers entre la montée dans le train et la descente du train, y compris le temps de parcours de la section du train et l'heure d'arrêt.
Temps d'attente des passagers : C'est le temps d'attente des passagers qui attendent à quai.
Flux transversal de passagers : nombre de passagers traversant une certaine section de la ligne dans le même sens dans une unité de temps.
Comment calculer le nombre de trains nécessaires pour chaque section en fonction du flux de voyageurs de la section : nombre de trains = ⌈flux de voyageurs de la section/capacité des trains ⌉ (arrondi).
Flux de passagers OD : le nombre de passagers de la gare de départ à la gare d'arrivée dans une unité de temps.
Explication supplémentaire sur les intervalles égaux : lors de l'utilisation du mode de fonctionnement des grandes et petites intersections, des intervalles égaux signifient que les intervalles de départ dans les sections qui se chevauchent des grandes et des petites intersections sont égaux.
Données d'entrée et de sortie :
Les données fournies sont les données réelles d'une ligne de transport ferroviaire réelle. Il y a 30 gares le long de l'itinéraire et la période de données sur le flux de passagers est de 7h00 à 8h00. Consultez l'annexe pour plus de détails.
Pièce jointe 1 : Données de la station.xlsx
Pièce jointe 2 : Intervalle de temps d'exécution.xlsx
Pièce jointe 3 : Données sur le flux de passagers OD.xlsx
Pièce jointe 4 : Données transversales sur les flux de passagers.xlsx
Pièce jointe 5 : Autres données.xlsx
Pièce jointe 6 : Exemple de sortie de la question 1.xlsx
Pièce jointe 7 : Exemple de sortie de la question 2.xlsx