文献综述
一、研究的背景及意义
近年来，随着人们生活水平的提高、城市经济的发展以及城市化进程的加快，我国城市人口密度也逐渐增大、住房越发紧张、空气污染严重。因此，城市轨道交通的大力发展有利于改善城市结构，缓和城市经济发展与社会需求之间的矛盾，同时也符合可持续发展原则，绿色环保。除此之外也具有节省资源、占地较公路交通较少、运输能力强、对环境污染较少、行车速度快以及有较高准时性等特点。
地铁系统作为城市轨道交通中的核心系统，其能适应的单向最大高峰小时客流量为3万~6万人次。截至2019年12月10日，中国内地已有北京、上海、广州、昆明、南京、成都、深圳等42个城市拥有轨道交通运营线路。截止至2018年12月，其运营里程已达到5376.89km。
随着我国城市轨道交通突飞猛进的发展，对地铁系统也提出了更高的要求。全日行车计划作为地铁列车行车组织的基础环节，它确定了轨道交通线路的日常运输任务，为编制列车运行图，计算运输工作量和确定车辆运用提供了的基础资料。全日行车计划建立在客流需求的基础上，同时有需要考虑运营企业的运营效益和线路的运输能力。因此，研究制定一个合理、可行的全日行车计划对地铁的高效运营是十分必要的。
二、相关概念
列车开行计划是由全日行车计划、列车开行方案、列车运行图和车辆运用计划组成。其中全日行车计划是营业时间内各个小时开行的列车对数计划，是编制列车运行图和确定车辆运用的基础资源，其编制的主要依据有营业时间计划、全日分时最大客流断面分布、列车运载能力以及设计满载绿等。同时它也规定了轨道交通线路的日常作业任务，是科学地组织运送乘客的办法。本课题将对地铁全日行车计划进行优化设计，及对其编制的主要依据进行优化和改进，以达到“保证行车和乘客的安全，提高行车效率”的目的。
三、国内外研究现状
国内学者在全日行车计划的优化设计方面的研究有很多，一般集中在列车开行优化、客流时空分布特性、列车运行图、时刻表等方面。在列车开行方面，文献[1]以城市轨道交通直径线和放射线为研究对象，提出了城市轨道交通大小交路列车开行方案优化方法和列车时刻表优化方法，总结了影响城市轨道交通大小交路列车开行方案编制的关键因素。文献[2]分析大小交路模式乘客出行成本和企业运营成本的计算方法，得出小交路折返站的选取对成本影响显著，且小交路区段客流比重越高，开行大小交路模式越有利于降低运输成本的结果。文献[3]提出城市轨道交通列车开行计划运能匹配性评估方法。文献[4]分析首班列车、末班列车、峰时列车的运行特点，建立城市轨道交通首末班及峰时列车换乘等待时间整合模型。文献[5]提出了城市轨道交通网络列车运行计划一体化编制理论框架，设计了基于线路分散自治与路网层次交互协作的路网列车运行计划一体化编制机制及流程。文献[6]提出网络换乘的主动衔接和被动衔接概念利 利用逐步优化的思路对列车行车计划进行优化，优先针对换乘客流大的换乘方向进行衔接，按换乘客流大小依次衔接网络上剩余换乘方向。在客流时空分布特性方面，文献[7]总结出了各类线路客流的时空分布特性及产生的原因，提出了列车开行时段和客流区段的划分方法。文献[8]提出行车间隔及开行对数优化模型，利用有序样品最优分割法对运营时段进行划分。在列车运行图方面，文献[9]构建了关于共线交路列车运行图编制的双层规划模型，实现了列车运行图与车底交路计划的一体化编制。文献[10]提出了以离散时间为横轴、以列车编号为纵轴的列车状态图，建立了列车运行图调整模型，设计了两阶段优化算法。文献[11]介绍了城市轨道交通列车运行计算的动力学基础、列车多质点模型、线路工程数据及限速数据结构，阐述了列车节能、节时驾驶算法。设计了列车运行仿真系统的结构体系，构建了路网模型、信号模型、列车追踪运行模型及仿真结果动态显示模型在时刻表方面，文献[12]以模块化对时刻表系统进行设计，生成的时刻表应用遗传算法对它进行优化。文献[13]基于正态分布的换乘客流到达规律，结合基本行车约束和准确划分换乘客流的计算方法，构建了带有0-1决策变量的列车时刻表同步协调的优化模型，并提出了求解算法。文献[14]研究了城市轨道交通客流的形成、影响客流的因素及客流的时间和空间分布特征，建立了乘客等待时间最小化的列车时刻表优化模型。
除此之外，国外学者对城市轨道交通全日行车优化设计等也进行过大量的分析与研究文献。文献[15]提出了混合整数线性规划模型。并从成本导向和乘客导向两个角度考虑了城市轨道交通系统中的重要因素（时效性需求，换乘站，转弯和所用列车的技术特性），提出了一种新的数学方法来解决地铁地铁网络中线路规划和时间表问题。文献[16]提出列车调度和环流模型应该扩展以适应乘客需求的不确定性，并制定了列车循环模型来调整由列车调度模型获得的出发和到达时间，以减少所需的列车数量。文献[17]提出了一个新综合模型，其可以根据需求分析和线路计划生成的给定服务模式，同时优化列车时刻表和循环计划。文献[18]提出了一种在地铁双向路线上结合乘客控制策略的地铁列车时刻表和列车连接的协同优化方法，找到良好解决列车时刻表和列车连接的问题，平衡列车服务连接的数量以及站内和车厢内的拥挤情况。文献[19]提出新的用于每个车站的每趟列车的出发时间和乘客负载演变的耦合状态空间模型，提出一个使地铁线路的时间表和行车路线偏差最小化动态优化方案。
