基于节能和面向乘客服务的城市轨道交通车辆选型模型研究

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1、分类号:U231.9210710-2015121296硕士学位论文基于节能和面向乘客服务的城市轨道交通车辆选型模型研究常旭导师姓名职称陈宽民教授申请学位类别工学硕士学科专业名称交通运输规划与管理论文提交日期2018年4月16日论文答辩日期2018年5月10日学位授予单位长安大学StudyontheModelofUrbanRailTransitVehicleSelectionBasedonEnergySavingandServiceofPassengerAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：ChangXuSupervisor：Prof.C

2、henKuanminChang’anUniversity,Xi’an,China摘要城市轨道交通具有快速、准时、便利、大运量的特点，在大、中型城市缓解交通拥堵方面发挥着重要作用。城市轨道交通车辆选型是决定城市轨道交通发展规模、工程投资大小、服务水平高低的重要因素，影响着区间限界、通信及信号设备设施、牵引供电设备、区间及车站施工难度及工程量，决定了列车编组计划和列车运行计划，所以如何选择合适的城市轨道交通车辆型式变得非常关键。车辆选型是个系统而复杂的问题，在目前的工程实践中通常依据高峰小时最大断面客流，根据车辆运能满足客流需求的原则进行选型。但列车运能不仅受车辆型式限制，还与列车编组、列车发

3、车间隔时间和车厢内站席密度有密切关系。因此，本文从客流需求出发，基于节能和面向乘客服务的角度，以最常见的、技术规格相近具有相对可比性的地铁制式A、B型车为例，展开车辆选型研究。本文首先分析城市轨道交通车辆选型的供需矛盾。分析了城市轨道交通车辆制式选择的主要因素，提出车辆制式选择是车辆型式选择的前置条件，并引出现状车辆型式选择的难点；分析了城市轨道交通客流在时间和空间维度分布不均衡特性，并基于此特性分析不同车辆型式、编组及列车运输计划对乘客方和运营方的影响；分析了车辆选型问题中乘客方与运营方存在的供需矛盾，指出基于节能和面向乘客服务的车辆选型的实质就是对不同车辆选型方案下的乘客和运营方成本的

4、博弈，并建立了基础目标函数。其次，对车辆选型问题中乘客出行成本进行分析和建模。对乘客在城市轨道交通系统中的具体行为特性进行分析，并根据本文所重点研究的内容而详细分析了乘客候车行为和乘车行为；对乘客候车时间成本进行了分析，建立了乘客候车时间成本模型；分析了乘客车厢内拥挤的变化规律，建立了乘客舒适度模型和乘客拥挤成本模型。再次，对车辆选型问题中运营方牵引能耗成本进行分析。对城市轨道交通系统中运营成本进行系统分析，针对本文所研究的车辆选型问题，筛选出列车牵引能耗作为主要运营方成本指标；对列车牵引能耗主要影响因素进行筛选和分析；对列车在空载、不考虑客运需求以及客运需求恒定的三种状况下的列车总质量、

5、载客人数、满载率、站席密度、列车发车间隔时间、列车发车对数等与牵引能耗的关系以及指标之间的互动关系进行了详细分析。然后，建立并求解了基于节能和面向乘客服务的城市轨道交通车辆选型模型。介绍了建模的基本思路，指出就是以城市轨道交通车辆型式、编组计划、早高峰、晚高峰和i平峰发车间隔时间作为决策变量，构建整个城市轨道交通系统总成本最小的单目标优化模型。在本模型的假设条件下，建立目标函数并设定约束条件，最终建立了总模型。由于现有客流预测数据与本模型输入不匹配，故对客流预测数据进一步处理使其适应本模型。确定采取编程的方法、“遍历”的理念求解本问题的每一可行解，进而从中选出最优解完成模型的求解。最后，本

6、文以西安地铁6号线为例应用本文所构建的车辆选型模型进行计算分析，验证模型。关键词：轨道交通，车辆选型，候车时间，拥挤成本，节能iiAbstractNowsdays,urbanrailtransitplaysanimportantroleinrelievingtrafficcongestioninlargeandmedium-sizedcitiesbecauseofitscharacteristicsoffast,punctual,convenientandbig-traffic-volume.Theselectionofurbanrailtransitvehiclesisanimporta

7、ntfactorindeterminingthescaleofurbanrailtransitdevelopment,thesizeofprojectinvestment,andthelevelofservice,affectingthegauge,communicationandsignalequipmentandfacilities,tractionandpowersupplyequipment,constructi