基于区段的铁路调度模型：减少发展中国家网络等待时间的经济与环境协同效益

《Sustainability》：A Segment-Based Railway Scheduling Model for Minimizing Waiting Time in Developing-Country Networks: Economic and Environmental Co-Benefits

　　在发展中国家，铁路网络往往因将老旧的单线区段与现代的复线信号化基础设施相结合而产生运营瓶颈。本研究采用基于区段而非基于列车的方法，解决此类混合网络中的列车运行图编制问题。开发了一个混合整数线性规划（MILP）模型，以最小化所有行程区段的总等待时间，并将隔离单线与复线区段的方向性安全间隔以及同向和反向运行纳入考量。列车类型优先级作为目标函数中按类别划分、经调整后的权重纳入，而非刚性的优先规则；从而避免了刚性优先级排序可能对低优先级列车在高度共享资源中所施加的无限延误。由于在全国范围内精确求解MILP模型是不切实际的，因此开发了一种基于区段的启发式方法；经与小型子网络的精确解进行对比验证，该年调整加权启发式方法达到完全最优解所需时间多出35%。该方法应用于土耳其国家铁路网络（109条线路、997个车站或侧线段、2281个区间区段、1539趟每日服务），将每日等待时间从2508小时降至609小时。这相当于每年在燃料和人工成本上节省约1320万美元，并减少24,260吨/年的CO?排放。由于柴油动力服务占成本节省的99%以上，敏感性分析表明这些估计对燃料价格假设具有较强的稳健性。本研究提供了一种在昂贵的基础设施投资之前提高铁路运能的低成本解决方案，并有望推广至类似的异质性国家网络。