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基于铁路货运能力的集港集装箱班列组织优化

连峰 杜怡颖 杨忠振

连峰, 杜怡颖, 杨忠振. 基于铁路货运能力的集港集装箱班列组织优化[J]. 交通运输工程学报, 2022, 22(2): 277-286. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2022.02.022
引用本文: 连峰, 杜怡颖, 杨忠振. 基于铁路货运能力的集港集装箱班列组织优化[J]. 交通运输工程学报, 2022, 22(2): 277-286. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2022.02.022
LIAN Feng, DU Yi-ying, YANG Zhong-zhen. Operation optimization of container train liner based on railway freight capacity[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2022, 22(2): 277-286. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2022.02.022
Citation: LIAN Feng, DU Yi-ying, YANG Zhong-zhen. Operation optimization of container train liner based on railway freight capacity[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2022, 22(2): 277-286. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2022.02.022

基于铁路货运能力的集港集装箱班列组织优化

doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2022.02.022
基金项目: 

国家自然科学基金项目 72072097

详细信息
    作者简介:

    连峰(1965-),女,辽宁大连人,宁波大学教授,工学博士,从事海铁路联运系统规划研究

    通讯作者:

    杨忠振(1964-),男,辽宁凌海人,宁波大学教授,工学博士

  • 中图分类号: U294.3

Operation optimization of container train liner based on railway freight capacity

Funds: 

National Natural Science Foundation of China 72072097

More Information
  • 摘要: 基于大数据挖掘的方法估算了铁路车站间OD客流,调查分析了铁路乘客对高铁和普铁的选择偏好,确定了高铁开通后普铁线路客运的供需关系与均衡,把普铁线路上的客流转换成相应的旅客列车列数,以此计量客运占用的普铁的通过能力;评估了各普铁路段的总通过能力,基于扣除系数法计算普铁各路段剩余的货运能力,并进一步在普铁线网上根据集装箱进港量确定集装箱班列枢纽站的候选集;将候选枢纽站的班列发车频率作为离散的内生变量,基于现实中的干线公路网络和普铁网络构建枢纽站选址和发班频率优化模型,求解模型,确定集装箱铁路集港服务网络的经济技术指标;以上海港和宁波港及其腹地为案例进行数值分析。计算结果表明:在案例的空间范围内的普铁运输线上,日均通过能力最小为79列,最大为137列;基于普铁各路段剩余的货运能力,计算得出各集装箱班列枢纽站的日均发班频率最小为6列,最大为19列;由计算得到的普铁路段上的流量可以看出,铁路运送到上海港和宁波港的日均集装箱量分别为13 677、12 094 TEU,分别占2个港口日均到达总量的25%和33%,相比目前占比5%~7%有大幅度增加。

     

  • 图  1  腹地内普铁的客流分配结果

    Figure  1.  Passenger flow assignment result of non-high speed railways in hinterland

    图  2  最佳发班频率下铁路集装箱集港量

    Figure  2.  Port access container flows by railways under optimal departure frequencies

    表  1  部分车站间的日均客流数据

    Table  1.   Daily passenger flow data between some stations

    发站 到站 客流/人次 发站 到站 客流/人次 发站 到站 客流/人次
    蚌埠 嘉兴 358 重庆 蚌埠 145 长沙 上海 1 156
    常州 金华 264 郑州 合肥 512 镇江 常州 1 099
    达州 九江 148 长沙 杭州 285 九江 宁波 322
    恩施 丽水 272 宜昌 恩施 120 芜湖 合肥 1 614
    阜阳 洛阳 167 徐州 杭州 463 苏州 长沙 658
    杭州 温州 299 信阳 郑州 337 丽水 上海 394
    合肥 南充 185 西安 郑州 544 绍兴 杭州 2 131
    黄冈 南昌 195 武汉 洛阳 240 台州 温州 219
    吉安 南京 148 上海 武汉 553 无锡 重庆 611
    上饶 商丘 129 宁波 孝感 247 无锡 郑州 759
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    表  2  式(2)的标定结果

    Table  2.   Calibration results of Eq.(2)

    参数 参数值 标准误差 t 显著性水平 样本数 R2
    C 2.512 0.854 2.94 0.042 110 0.74
    α1 0.494 0.095 5.20 0.001
    α2 0.368 0.104 3.53 0.010
    β 0.141 0.068 2.08 0.042
    γ 0.386 0.098 -3.96 0.001
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    表  3  式(7)的标定结果

    Table  3.   Calibration results of Eq.(7)

    参数 参数值 标准误差 t 显著性水平 样本数 R2
    θe -2.719 0.856 -3.176 0.049
    θt -9.461 0.768 -12.319 0.001 168 0.78
    θm 0.217 0.027 8.037 0.004
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    表  4  车站间高铁和普铁的OD客流量

    Table  4.   Station-to-station passenger flows of high-speed and non-high-speed railways

    发站 到站 距离/km Ci/元 Ti/min Mi P1 P2 q1/人次 q2/人次
    C1 C2 T1 T2 M1 M2
    蚌埠 嘉兴 481 86.6 221.3 320.4 115.2 6.9 17.7 0.35 0.65 125 233
    常州 金华 392 78.7 180.0 300.8 98.0 6.3 14.4 0.38 0.62 100 164
    达州 九江 1 023 183.4 456.8 701.0 243.2 14.6 36.5 0.42 0.58 62 86
    恩施 丽水 1 244 224.0 572.3 744.0 325.0 17.9 45.8 0.43 0.57 117 155
    阜阳 洛阳 450 81.0 207.0 300.4 102.2 6.5 16.6 0.35 0.65 58 109
    杭州 温州 300 54.4 138.9 201.6 72.6 4.3 11.1 0.26 0.74 77 222
    合肥 南充 1 080 194.4 496.8 720.0 259.2 15.5 39.7 0.39 0.61 72 113
    黄冈 南昌 301 54.2 138.5 201.2 72.2 4.3 11.1 0.26 0.74 51 144
    吉安 南京 800 128.0 320.0 533.3 188.2 10.2 64.0 0.32 0.68 47 101
    上饶 商丘 860 138.0 482.0 573.3 202.4 11.1 38.6 0.32 0.68 41 88
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    表  5  车站间剩余货运能力

    Table  5.   Left freight capacities between stations

    路段节点 不同等级客车数量/列 货车与不同等级客车运行的时间之比 货车与不同等级客车运行的时间之差/h 剩余货运能力/列
    节点1 节点2 快速 特快 快速 特快 快速 特快
    宿州 徐州 5 4 0.73 0.53 0.11 0.18 119
    宿州 蚌埠 4 4 0.73 0.53 0.26 0.45 118
    蚌埠 滁州 10 5 0.73 0.53 0.41 0.69 93
    亳州 阜阳 9 5 0.73 0.53 0.24 0.40 103
    阜阳 淮南 2 1 0.73 0.53 0.26 0.44 132
    徐州 宿迁 6 4 0.73 0.53 0.41 0.71 108
    郑州 开封 7 5 0.73 0.53 0.27 0.46 107
    开封 商丘 9 6 0.73 0.53 0.44 0.75 91
    商丘 亳州 6 4 0.73 0.53 0.44 0.75 107
    商丘 徐州 10 9 0.73 0.53 0.56 0.95 80
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    表  6  候选发车点的发班频率

    Table  6.   Departure frequencies of terminal alternatives

    出发城市 到达港口 发班频率 出发城市 到达港口 发班频率 出发城市 到达港口 发班频率
    重庆 宁波港 一天两班 金华 宁波港 一天三班 宜春 宁波港 一周两班
    苏州 上海港 一天一班 杭州 宁波港 一天一班 台州 宁波港 一天一班
    金华 宁波港 一天四班 绍兴 宁波港 一天一班 温州 宁波港 一天两班
    武汉 宁波港 一周一班 阜阳 宁波港 一天两班 徐州 宁波港 一天一班
    常州 上海港 一天一班 芜湖 宁波港 一天一班 合肥 宁波港 一天一班
    湖州 宁波港 一天一班 郑州 天津港 一周三班 无锡 上海港 一周六班
    丽水 宁波港 一天一班 西安 宁波港 一天一班 长沙 盐田港 一周五班
    滁州 上海港 隔天开班 南通 上海港 一周八班 芜湖 宁波港 隔天开班
    南昌 上海港 一周两班 淮安 上海港 一周两班 南京 上海港 一天一班
    宁波港 一天一班 宁波港 一天一班 宁波港 一周两班
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    表  7  枢纽站及其辐射城市的日均集装箱发生量

    Table  7.   Average daily container generations of terminals and their catchment cities

    枢纽城市 集装箱流量/TEU 辐射城市 集装箱流量/TEU 枢纽城市 集装箱流量/TEU 辐射城市 集装箱流量/TEU
    重庆 764 绵阳 45 徐州 626 蚌埠 129
    遂宁 17 淮南 30
    南充 5 亳州 33
    广元 484 淮北 72
    达州 1 南昌 304 吉安 123
    湘西州 16 新余 50
    郑州 339 济源 14 宜春 312
    焦作 213 九江 316
    开封 70 抚州 92
    商丘 78 南平 238
    许昌 110 西安 216 咸阳 73
    漯河 28 商洛 28
    洛阳 208 安康 2
    三门峡 21 宝鸡 44
    武汉 759 娄底 15 运城 117
    咸宁 53 汉中 6
    黄石 127 南京 1 790 马鞍山 138
    鄂州 27 巢湖 6
    黄冈 121 长沙 306 娄底 15
    荆门 41 湘潭 26
    孝感 88 岳阳 63
    随州 45 株洲 65
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    表  8  枢纽站可能的发班频率

    Table  8.   Potential departure frequencies at terminals

    组号 预设发班频率/(班·周-1) 班列出发城市
    1 5~7 宜昌、荆州、宣城、阜阳、南阳、淮安、
    九江、衢州、盐城、宜春、扬州
    2 8~10 郑州、泰州、无锡、西安、长沙、滁州、丽水
    3 11~13 徐州、宿迁、芜湖、武汉、南通、常州
    4 14~16 镇江、湖州、绍兴、合肥、苏州、重庆、
    台州、南昌
    5 17~20 南京、温州、金华、杭州、嘉兴
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    表  9  枢纽站的最佳班列发班频率

    Table  9.   Optimal departure frequencies at terminals

    组号 发班频率/(班·周-1) 班列出发城市
    设定 最佳
    1 5~7 6 阜阳、南阳、衢州、扬州、宿迁
    2 8~10 10 郑州、泰州、无锡、西安、盐城
    3 11~13 13 湖州、徐州、芜湖、常州、杭州
    4 14~16 16 重庆、台州、南昌、九江
    5 17~20 19 南京、温州、金华、长沙、武汉
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  • 收稿日期:  2021-11-03
  • 刊出日期:  2022-04-25

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