整理06年全国数学建模B题列车调度问题.docx
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整理06年全国数学建模B题列车调度问题
2006年全国大学生数学建模竞赛夏令营题目
（A、B、C三题任选一题）
B题：
铁路大提速下的京沪线列车调度
我国铁路自1997年以来先后进行了５次大提速，以前客车的最高时速为60至80公里/小时，到2004年4月18日的第５次提速后，京沪等部分干线客车的最高时速达到了160至200公里/小时。
据悉，在2006年实施第6次大提速后，将使部分干线上运行客车的最高时速都提高到200公里/小时。
另外，我国在“十一五”期间将修建京沪高速客运专线铁路，计划运行初期的最高时速为300公里/小时（参看附件1）。
目前，我国铁路大都采用客货混运的机制，目前主要干线铁路客车最高时速可达160公里/小时，货车最高时速为80公里/小时，客车与货车的运行数量比例大约为5：
7。
根据铁路安全规程的要求，既有线路同方向相继列车的间隔时间不得少于7分钟。
京沪线是我国最繁忙的铁路线之一，贯通北京至上海，途经40多个城市，全长1463公里（参看附件2）。
目前全线采用上行线和下行线独立双向运行方式，分别运行着175趟和176趟客车，最高时速160公里/小时，具体的车次和时刻表如附件3和附件4所示。
请你研究以下问题（第1，2题必须做，其它题中至少选做1个）：
（1）从京沪全线选择一个区间段，如济南至徐州，或南京至上海，根据现行的列车时刻表最多能安排多少趟货车，并制订出具体的“列车运行图”。
（2）对现行的列车时刻表进行分析，如果要在客流增加时（如春运和黄金周期间）在北京至上海、北京至南京、天津至上海、北京至合肥、北京至青岛间各增开一对临时客车，在不改变现行列车时刻表及尽量减少对货车影响的条件下，制订出临时客车的时刻表（只安排京沪线区间）及“列车运行图”（只考虑客车）。
（3）如果在即将实行的第6次大提速时将京沪线上的客车的最高时速提高到200公里/小时，货车的最高时速提高到120公里/小时，制订出相应的客车时刻表和“列车运行图”。
按照第1题选择的区间段进行估计，与提速前相比货车可以提高多少运力？
（4）针对预计到2010年投入运行的京沪高速铁路客运专线（现京沪线用作货运），如果高速列车时速达到300公里/小时，普通列车提速到200公里/小时。
在安全行车规程的要求之下（同方向相继列车的间隔距离不得少于4500米），并考虑各经过城市的客运需求量，给出现有客车相应的时刻表，同时还能至少增加多少客车，运行时刻表如何？
（5）如果某一列客车因故晚点，就会影响到后续列车的正常运行，给出可行的实时调整相关列车的运行策略，使得造成的影响最小，并就某一列客车进行分析检验。
附件1:
背景材料
附件2:
京沪铁路车站及里程表
附件3:
京沪铁路客运列车（下行）
附件4:
京沪铁路客运列车（上行）
附件1:
背景资料
（以下资料是根据最近部分报纸或互联网上的相关报道整理而成，仅供参考）
目前，中国铁路线路总营业里程为7.2万公里，人均5.5厘米，占世界总线路120万公里的6%，世界排名第三位；完成运量为23%，居世界第二位；而运输效率居世界第一位。
中国铁路现有客运座位240万个，而最高日客运量达到340万人次，货运需求量800万吨/日，而实际运量只达到480万吨/日。
无论是客运，还是货运，供需矛盾都是十分突出的。
为此，火车提速，进一步利用现有资源提高运行效率是必要的。
1994年12月，我国第一条时速达160公里的广深准高速铁路建成，为我国铁路提速奠定了基础。
1995年10月，铁道部在繁忙干线沪宁线上进行提速试验获得成功，开行了最高时速为１４０公里的提速客车，在既有繁忙干线实施提速取得了突破。
此后，京秦、沈山、沈大等繁忙干线的提速试验相继取得成功。
这些试验为此后进行的我国铁路大规模提速奠定了观念和技术上的基础。
1997年4月１日，低速行驶了几十年的中国铁路列车第一次普遍提速。
京哈、京广、京沪三大干线开行的快速列车，最高时速达140公里，货车最高时速达80公里。
1998年10月１日，我国铁路进行第二次大面积提速，京哈、京广、京沪线最高时速达到140至160公里，全路旅客列车平均旅行时速达到55.16公里。
2000年10月21日，我国铁路进行第三次大提速，集中在陇海、兰新线，以及京九线和浙赣线上。
提速后旅客特快列车时速达140公里以上，全国旅客列车平均时速提高25.4％。
这次提速后，我国铁路构成了京哈、京广、京沪、京九线纵向提速通道，陇海（兰新）、浙赣线横向提速通道的”四纵两横”提速网络，提速线路总里程近１万公里，覆盖全国铁路主要干线。
2001年11月21日0时，铁路实施第四次大规模提速，提速范围覆盖了全国较大城市和大部分地区，对武昌至成都，京广线南段、京九线、浙赣线、沪杭线和哈大线等进行了大面积的提速.
2004年4月18日铁路实施了第五次大提速，三大干线京广、京沪铁路最高行车速度要达到每小时160至200公里，京九铁路设计最高时速要达到140至160公里。
这次铁路大提速应用了多项新技术、新工艺。
如部分旧道岔更换成为具有国际先进水平的国产新型提速道岔、加大列车转弯处的曲线半径、使用超长无缝钢轨等，在提高列车行驶速度的同时减弱列车行进的颠簸和噪音。
据了解，第五次大提速的主要是四纵两横六大干线（京广、京沪、京九、京哈、陇海和浙赣），其线路总长约为8000公里，占国家铁路的12.1％，但其完成的旅客运输量占国家铁路的50.1％，完成的货物运输周转量占到34.3％，运输密度是全国铁路平均的3.1倍，是俄罗斯的5倍，日本的6倍，美国的7倍，德国的20倍，英国的22倍，可以说是全世界最繁忙的铁路干线。
我国经济的持续快速发展，使这些繁忙干线过去就紧张的运输能力更显得捉襟见肘。
中国铁路2006年还将实施第六次大面积提速。
第六次大面积提速将使部分提速干线列车时速提高到200公里，达到发达国家的提速目标值。
这对于抓好内涵扩大再生产、快速提高路网质量、满足运输市场需求，具有战略意义。
技术经济分析表明，实施时速200公里的提速，技术上可行，经济上合算。
本报讯昨天，全国政协委员、铁道部副部长孙永福在住地接受了本报记者的独家专访。
他向记者展望了我国铁路在“十一五”期间发展的宏伟目标。
同时，他在介绍有关京沪高铁的情况时说，京沪高铁的国产化率将达到70%以上，最低时速300公里，也就是说，从北京到上海只需5个小时就能到达。
京沪高速铁路2010年投入使用
经历了长达十几年的动议及讨论，京沪高速铁路建设即将拉开序幕。
铁道部昨天宣布，全长约1318公里的京沪高速铁路预计年内动工，2010年投入运营，届时，从北京南站出发到上海全程运行时间为5个小时，比目前从北京站到上海的直达列车快9小时。
北京南站将成为始发站
贯通北京到上海的京沪高速铁路将从北京南站始发，而目前既有的京沪铁路北京始发站是北京站。
目前北京南站改造工程正在紧张的建设之中，预计2008年前投入使用。
据铁道部新闻发言人王勇平介绍，京沪高速铁路所通过的地区纵贯北京、天津、上海三大直辖市和河北、山东、安徽、江苏四省，连接环渤海和长江三角洲两大经济区，也是东北、华北通往华东的必经之地，其间分布着全国四大直辖市中的三个，省会城市两个，人口100万以上的大城市11个，是我国经济发展最活跃和最具潜力的地区，也是我国客货运输最繁忙、增长潜力巨大的交通走廊。
全线共设置21个客运站
铁道部总工程师何华武向记者介绍说，京沪高速铁路是《中长期铁路网规划》中投资规模最大、技术含量最高的一项工程，也是我国第一条具有世界先进水平的高速铁路，静态投资每公里为1亿元人民币，正线全长约1318公里，与既有京沪铁路的走向大体并行，全线为新建双线，设计时速350公里，初期运营时速300公里，共设北京南、天津西、新济南、新徐州、新蚌埠、南京南、虹桥（上海）站等21个客运车站。
现京沪铁路变成货运线
2010年建成后的京沪高速铁路将成为一条客运专线，而原来的京沪铁路将变为货运主线。
王勇平说，现有的京沪铁路运输能力长期紧张，运输密度是全国铁路平均水平的4倍，一直处于超负荷运行和限制型运输状态，京沪高速铁路建成后将与既有京沪铁路实现客货分流。
2010年京沪高速铁路投入运营后，年输送旅客单方向可达8000余万人，而既有京沪线单向年货运能力达1.3亿吨以上，届时京沪间将真正实现“人便其行、货畅其流”。
王勇平表示，京沪高速铁路不会影响其他普通列车，时速不小于200公里列车都可以在京沪高速铁路上运行。
票价大约是机票的一半
至于票价，何华武说，预计会比目前京沪铁路的票价高一些。
“它仍然是大众化的交通工具，高速、高安全性、高舒适度、高准点运行，同时老百姓也坐得起，非常适合百姓乘坐。
”记者了解到，京沪全线的票价将为飞机票价的50%到60%。
京沪高速铁路运营初期，每天在京沪之间发出110对到120对高速列车，一趟列车可载客1000人到1200人。
“京沪高铁建成后，将实现客货运分离，届时北京到上海直达只需5小时，将比目前京沪铁路上的直达列车缩短9小时，而且列车发车时间短，高峰期将实现3分钟一列，确保旅客随时乘坐、随时有座位。
”
高速机车已实现国产化
记者了解到，京沪高速铁路的线路、桥梁、隧道、涵洞等工程技术已形成完全独立的技术标准和自主知识产权。
高速动车组通过引进消化吸收再创新，目前已经实现了国产化。
何华武介绍说，“高速动车组在起步的时候将采取‘1、2、7模式’，即10%整车引进，20%散件组装，70%实现国产化。
按照‘引进先进技术，联合设计生产，打造中国品牌’的要求，通过引进消化吸收再创新，京沪高铁采用具有世界先进水平的国产化客运动车组。
”
为确保高速列车运行安全，京沪高速铁路全线实现道口的全立交和线路的全封闭确保高速列车运行安全。
另外京沪高速铁路全线将优先采用以桥代路方式节约东部地区土地资源。
建设资金采取融资方式
记者了解到，京沪高速铁路的建设意味着中国开始迈向“高速铁路”时代，这项工程采用国产化的技术装备，还将采取市场化融资方式解决建设资金。
投资超千亿元的京沪高铁，如何保证融资及时到位，是一个极其重要的问题。
对此，何华武说，将组建京沪高速铁路有限责任公司，专门建设和运营这条高速铁路。
何华武表示，京沪高铁将充分调动各方面积极性，采用货币、实物、知识产权、土地使用权等多种出资方式，利用国内外资本市场进行权益、债务融资，实现多元投资主体、多种筹资渠道、多样融资方式。
规划环境影响评价技术导则由国务院环境保护主管部门会同国务院有关部门制定；规划环境影响评价技术规范由国务院有关部门根据规划环境影响评价技术导则制定，并抄送国务院环境保护主管部门备案。
（一）安全评价的内涵
（2）规划实施中所采取的预防或者减轻不良环境影响的对策和措施有效性的分析和评估；
1.环境的概念
2.环境影响评价工程师职业资格制度
附件2:
京沪铁路车站及里程表
序号
在评估经济效益不能直接估算的自然资源方面，机会成本法是一种很有用的评价技术。
机会成本法特别适用于对自然保护区或具有唯一性特征的自然资源的开发项目的评估。
自北京起公里
始发站
（7）环境影响评价的结论。
自上海起公里
专项规划工业、农业、畜牧业、林业、能源、水利、交通、城市建设、旅游、自然资源开发有关的专项规划。
环境影响报告书0
0
北京
2.环境影响评价技术导则1463
2.环境价值的度量——最大支付意愿1
7
北京南
1456
2
17
丰台
1446
3
33
黄村
1430
4
72
廊坊
1391
5
108
杨村
1355
6
133
天津北
1330
7
137
天津
1326
8
147
天津西
1316
9
162
杨柳青
1301
10
189
静海
1274
11
213
唐官屯
1250
12
231
青县
1232
13
262
沧州
1201
14
301
泊头
1162
15
321
东光
1142
16
354
吴桥
1109
17
376
德州
1087
18
410
平原
1053
19
442
禹城
1021
20
497
济南
966
21
568
泰山
896
22
603
磁窑
860
23
653
兖州
810
24
673
邹城
790
25
713
腾州
750
26
747
枣庄西
716
27
814
徐州
649
28
875
符离集
588
29
889
宿州
574
30
936
固镇
527
31
979
蚌埠
484
32
1003
凤阳
460
33
1040
明光
423
34
1104
滁州
359
35
1160
南京
303
36
1166
南京西
309
37
1225
镇江
238
38
1254
丹阳
209
39
1298
常州
165
40
1337
无锡
126
41
1379
苏州
84
42
1414
昆山
49
43
1457
上海西
5
44
1463
上海
0
附件3:
京沪铁路客运列车（下行）
序号
车次
始发
终到
区间起点
区间终点
备注
1
Z1
北京19:
35
上海07:
47
经停无锡
2
Z5
北京19:
14
上海07:
12
3
Z7
北京19:
21
上海07:
19
4
Z9
北京18:
53
杭州08:
23
北京18:
53
苏州
经过苏州
5
Z13
北京19:
07
上海07:
05
6
Z21
北京19:
00
上海06:
58
7
Z29
北京21:
37
扬州08:
04
北京21:
37
南京
经过南京
8
Z41
天津20:
40
上海07:
40
9
Z49
北京21:
44
南京07:
22
10
Z73
北京21:
30
合肥07:
25
北京21:
30
蚌埠
经过蚌埠
11
Z85
北京19:
28
苏州06:
48
12
T25
北京22:
00
青岛07:
10
北京22:
00
济南02:
44
开出京沪线
13
T31
北京15:
50
杭州07:
00
北京15:
50
上海西05:
06
开出京沪线
14
T35
北京13:
30
济南18:
00
15
T54/51
乌鲁木齐14:
55
上海15:
20
徐州08:
33
上海15:
20
陇海线开来
16
T158/155
哈尔滨06:
52
泰州07:
50
北京18:
18
徐州01:
04
17
T63
北京22:
41
合肥09:
42
北京
蚌埠07:
50
开出京沪线
18
T65
北京21:
52
南京西09:
03
北京21:
52
南京08:
40
开出京沪线
19
T103
北京19:
51
上海09:
23
20
T105
济南21:
14
上海06:
30
21
T109
北京19:
43
上海09:
15
22
T114/111
兰州18:
42
南京西16:
55
徐州13:
02
南京16:
32
23
T118/115
兰州12:
05
上海12:
58
徐州06:
29
上海12:
58
24
T134/131
大连11:
32
上海11:
31
天津21:
59
上海11:
31
25
T140/137
西安18:
44
上海11:
12
徐州
上海11:
12
从徐州开入
26
T177
济南18:
37
杭州06:
51
济南18:
37
上海04:
47
27
T195
北京20:
13
青岛05:
28
北京20:
13
济南东01:
03
经过济南
28
T162/159
青岛09:
02
广州东12:
57
济南13:
29
徐州16:
44
开出京沪线
29
T179
济南19:
36
广州17:
31
济南19:
36
兖州21:
14
开出京沪线
30
K15/18
济南08:
25
重庆13:
17
济南08:
25
徐州12:
22
开出京沪线
31
K33
天津16:
32
上海10:
57
32
K45
北京10:
08
福州19:
25
北京10:
08
南京23:
43
开出京沪线
33
K51
北京22:
25
日照西11:
09
北京22:
25
兖州06:
59
开出京沪线
34
K58/55
哈尔滨12:
15
上海19:
12
天津03:
01
上海19:
12
35
K70/67
青岛18:
48
福州09:
38
济南00:
07
徐州04:
05
36
K78/75
吉林17:
20
宁波07:
14
天津09:
50
上海西01:
59
37
K101/104
北京23:
30
温州05:
30
北京23:
30
南京13:
17
开出京沪线
38
K107
北京20:
30
徐州07:
46
39
K154/151
郑州19:
05
上海08:
36
徐州23:
29
上海08:
36
40
K172/173
青岛08:
45
西宁18:
50
济南14:
50
徐州17:
49
开出京沪线
41
K190/187
沈阳北15:
05
上海17:
58
天津01:
40
上海17:
58
42
K208/205
青岛16:
01
成都08:
10
济南
徐州00:
53
从济南开入
43
K233/236
石家庄14:
13
上海08:
46
徐州23:
44
上海08:
46
44
K258/255
包头09:
08
宁波22:
52
北京西23:
19
上海西17:
14
45
K284/281
成都15:
15
上海06:
41
徐州22:
19
上海06:
41
46
K285
北京16:
36
烟台05:
27
北京16:
36
济南东22:
41
经过济南
47
K292/289
成都18:
40
上海06:
23
徐州22:
28
上海06:
23
48
K296/293
青岛15:
36
上海10:
18
济南
上海10:
18
经过济南
49
K359/362
银川20:
38
上海06:
05
徐州21:
51
上海06:
05
50
K374/371
太原18:
12
上海16:
59
德州01:
42
上海16:
59
51
K378/375
西宁20:
49
上海06:
12
徐州21:
34
上海06:
12
52
1036/1033
沈阳北21:
50
金华西10:
28
天津09:
01
南京22:
27
53
1230/1277
阜新16:
40
上海20:
56
天津01:
21
上海20:
56
54
1344/1341
齐齐哈尔18:
30
杭州09:
22
天津12:
52
上海西5:
46
55
1348/1345
长春14:
05
上海21:
21
天津02:
36
上海21:
21
56
1418/1415
哈尔滨16:
20
济南12:
41
天津08:
14
济南12:
41
57
1425
北京16:
09
南京西09:
40
58
1452/1449
牡丹江15:
41
济南17:
32
天津13:
08
济南17:
32
59
1461
北京15:
00
上海12:
30
60
1472/1469
哈尔滨14:
04
徐州15:
47
天津06:
34
徐州15:
47
61
1477
北京13:
11
镇江07:
16
62
1548/1545
哈尔滨13:
55
德州09:
29
天津06:
06
德州09:
29
63
2517
北京20:
42
威海13:
06
北京20:
42
济南东03:
56
经过济南
64
2558/2555
东营16:
02
南京西06:
44
济南19:
44
南京06:
17
65
2584/2581
烟台09:
10
金华西12:
28
济南16:
43
上海西5:
34
66
2597
北京西07:
52
济南14:
41
廊坊08:
44
济南14:
41
67
1085
济南13:
10
乌鲁木齐20:
38
济南13:
10
徐州17:
28
68
1394/1391
佳木斯17:
30
烟台08:
37
天津18:
41
济南00:
41
69
1408/1405
通化17:
38
青岛19:
20
天津09:
14
济南
经过济南
70
1414/1411
丹东12:
20
青岛11:
55
天津01:
59
济南
经过济南
71
2032/2033
四方16:
33
郑州07:
50
济南
徐州03:
20
经过济南
72
2042/2043
青岛19:
39
武昌18:
44
济南
徐州06:
10
经过济南
73
2130/2131
烟台18:
38
西安19:
05
济南
徐州06:
30
经过济南
74
1354/1351
成都21:
05
上海11:
38
徐州02:
31
上海11:
38
75
1514/1511
宜昌11:
13
无锡11:
14
徐州03:
20
无锡11:
14
76
1591/1594
大同23:
55
杭州10:
40
徐州20:
33
南京03:
05
77
1660/1657
洛阳22:
07
上海14:
08
徐州05:
27
上海14:
08
78
1708/1705
郑州22:
54
杭州16:
20
徐州03:
34
南京08:
53
79
2184/2181
鹰潭14:
55
上海10:
26
南京05:
52
上海10:
26
80
2528/2525
连云港东17:
28
上海05:
32
徐州20:
51
上海05:
32
81
T253
天津12:
43
广州14:
40
天津12:
43
德州15:
11
开出京沪线
82
K213
天津09:
41
西安07:
42
天津09:
41
德州12:
51
开出京沪线
83
1058/1055
沈阳北16:
10
郑州13:
31
天津02:
08
德州05:
22
84
2545
天津13:
35
武昌09:
25
天津13:
35
德州16:
43
85
4424/4425
唐山09:
05
石家庄18:
14
天津11:
02
德州14:
51
86
4445
天津06:
51
德州10:
10
87
4478/4475
唐山21:
28
临汾18:
10
天津23:
10
德州02:
54
88
4481
天津西07:
42
涉县19:
50
天津西07:
42
德州10:
50
89
4483
天津2
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