一种基于网络演化的列车开行控制方法与系统技术方案

本发明专利技术公开一种基于网络演化的列车开行控制方法，所述方法包括：S1：根据列车客流和路网数据，构建铁路网络模型，并对网络模型进行特性分析，输出网络特性参数；S2：根据所述网络特性参数和车流网演化规则生成车流网；S3：分析所述车流网与开行方案的映射关系，生成初始开行方案；S4：对所述初始开行方案进行评价和优化，得到列车开行方案，本发明专利技术同时公开了一种基于网络演化的列车开行控制系统，适用于大规模成网条件下的列车开行控制，克服了传统只针对单条线路且依赖于人工编制开行控制方案的缺点，为列车开行提供了更为实用、高效的控制手段。

【技术实现步骤摘要】
一种基于网络演化的列车开行控制方法与系统
本专利技术涉及列车开行控制领域。更具体地，涉及一种基于网络演化的列车开行控制方法与系统。
技术介绍
随着铁路的快速发展，尤其我国十三五期间提出加强铁路基础设施建设，铁路固定资产投资规模将达3.5至3.8万亿元，建设新线3万公里。至2020年，全国铁路营业里程将达到15万公里，其中高速铁路3万公里，铁路网络化运行特性越专利技术显。现有的列车开行控制方式主要依赖于人工编制的列车开行方案，对列车开行方案的研究也局限于单条铁路线路，列车网络化开行控制的研究基础相对薄弱，形成有别于传统控制方法的新型控制系统与方法是列车控制领域亟待解决的问题，并且对提高铁路运输经济效益等方面都具有十分重要的意义。因此，需要提供一种基于网络演化的列车开行控制方法与系统，解决目前列车开行方案存在的人工编制效率低、局限于单条线路等问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的一个技术问题是提供一种基于网络演化的列车开行控制方法，以解决传统列车开行控制只能依赖于人工编制列车开行方案的问题，同时能够考虑多条线路得到方案最优的列车开行控制方案，本专利技术要解决的另一个技术问题是提供一种基于网络演化的列车开行控制系统。为解决上述技术问题，本专利技术采用下述技术方案：一种基于网络演化的列车开行控制方法，其特征在于，所述方法包括：S1：根据列车客流和路网数据，构建铁路网络模型，并对网络模型进行特性分析，输出网络特性参数；S2：根据所述网络特性参数和车流网演化规则生成车流网；S3：分析所述车流网与开行方案的映射关系，生成初始开行方案；S4：对所述初始开行方案进行评价和优化，得到列车开行方案。优选的，所述S1包括：S11：根据列车客流和路网数据，构建包括铁路地理网和铁路客流网的铁路网络模型；S12：对网络模型进行特性分析，输出网络特性参数，所述网络特性参数包括节点群落关系度量矩阵、节点物理连接矩阵和车站重要程度矩阵。优选的，所述铁路地理网以车站作为网络节点，以连接两个车站之间的轨道作为连接两个网络节点的边。优选的，所述铁路客流网将有旅客乘降的两个车站的连线为边，以所述两个车站之间的客流量作为边权。优选的，所述节点群落关系度量矩阵为所述节点物理连接矩阵为所述车站重要程度矩阵为其中，ωij为铁路网络模型中区间ij的客流量的参数，pij为铁路网络模型中区间ij的客流量，η为列车满载率，L为列车定员。优选的，所述S2包括：S21：根据所述网络特性参数，计算任意两个车站间连接概率为Fij＝αijpij(si+sj)其中，Fij为两个车站之间的客流引力，pij两个车站ij间的客流量，αij为两个车站ij间的群落关系度量参数，βij为两个车站ij间的物理连接参数，si、sj为车站i、j的重要程度参数；S22：选择所述连接概率最大的两个车站连接，此时两个车站的边权加1，同时将铁路网络模型中两个车站ij间的边权减1；S23：重复S21-S22直至所述铁路网络模型中所有边权均为负结束演化，将演化后的铁路网络模型作为车流网。优选的，所述S3包括：S31：根据所述车流网，将同一列车运行线路上的所有车站设为一个群落；S32：列举出每个群落的所有列车停站方案，根据保证直达列车的开行、站间剩余权重反馈生成直通列车、考虑择站停列车和站间剩余所有权重反馈生成逐站停列车的规则生成所有备选开行方案，每生成一个备选开行方案将该群落内两个车站间的权重减1；S33：将所有群落均按S32生成所有备选开行方案，得到所有群落的初始开行方案。优选的，所述S4包括：S41：计算每个所述初始开行方案的评价指标值，根据列车开行方案评价指标体系对每个所述初始开行方案进行指标打分；S42：采用适应度函数判断每个所述初始开行方案所处等级，若所述初始开行方案符合要求，则作为列车开行方案；若所述初始开行方案不符合要求，则对所述初始开行方案进行优化，重复S41，直到得到符合要求的所有初始开行方案作为列车开行方案。优选的，所述适应度函数为其中，yl为初始开行方案l的评价指标值，γl为初始开行方案l的指标打分。本专利技术同时公开了一种基于网络演化的列车开行控制系统，其特征在于，所述系统包括：网络模型构建模块：用于根据列车客流和路网数据，构建铁路网络模型，并对网络模型进行特性分析，输出网络特性参数；网络模型演化模块：用于根据所述网络特性参数和车流网演化规则生成车流网；开行方案生成模块：用于分析所述车流网与开行方案的映射关系，生成初始开行方案；开行方案评价模块：用于对所述初始开行方案进行评价和优化，得到列车开行方案。本专利技术的有益效果如下：1、克服了传统列车开行控制依赖人工编制的问题，能够快速实现列车开行控制。2、支持网络化列车开行控制问题，提高了列车开行方案的实用性。3、在保证单条线路列车开行控制方案最优的同时，又兼顾了路网整体列车开行控制方案的最优。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明。图1示出一种基于网络演化的列车开行控制方法的流程图。图2示出一种基于网络演化的列车开行控制系统的示意图。具体实施方式为了更清楚地说明本专利技术，下面结合优选实施例和附图对本专利技术做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本专利技术的保护范围。如图1所示，本专利技术一方面公开了一种基于网络演化的列车开行控制方法，所述方法包括：S1：根据列车客流和路网数据，构建铁路网络模型，并对网络模型进行特性分析，输出网络特性参数。S11：根据列车客流和路网数据，构建包括铁路地理网和铁路客流网的铁路网络模型。其中，所述铁路地理网以车站作为网络节点，以连接两个车站之间的轨道作为连接两个网络节点的边；所述铁路客流网将有旅客乘降的两个车站的连线为边，以所述两个车站之间的客流量作为边权。S12：对网络模型进行特性分析，输出网络特性参数，所述网络特性参数包括节点群落关系度量矩阵、节点物理连接矩阵和车站重要程度矩阵。其中，所述节点群落关系度量矩阵为所述节点物理连接矩阵为所述车站重要程度矩阵为其中，ωij为铁路客流网中区间ij的客流量的参数，pij为铁路网络模型中区间ij的客流量，η为列车满载率，L为列车定员。S2：根据所述网络特性参数和车流网演化规则生成车流网。S21：根据所述网络特性参数，计算任意两个车站间连接概率为Fij＝αijpij(si+sj)其中，Fij为两个车站之间的客流引力，pij两个车站ij间的客流量，αij为两个车站ij间的群落关系度量参数，属于同一群落则趋于1，否则取趋于0的某个数值，βij为两个车站ij间的物理连接参数，i、j存在物理连接取1，否则为0，si、sj为车站i、j的重要程度参数；S22：选择所述连接概率最大的两个车站连接，此时两个车站的边权加1，同时将铁路网络模型中两个车站ij间的边权减1；S23：重复S21-S22直至所述铁路网络模型中所有边权均为负结束演化，将演化后的铁路网络模型作为车流网。S3：分析所述车流网与开行方案的映射关系，生成初始开行方案。S31：根据所述车流网，将同一列车运行线路上的所有车站设为一个群落；S32：列举出每个群落的所有列车停站方案，根据保证直达列车的开行、站间剩余权重反馈生成直通列车本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于网络演化的列车开行控制方法，其特征在于，所述方法包括：S1：根据列车客流和路网数据，构建铁路网络模型，并对网络模型进行特性分析，输出网络特性参数；S2：根据所述网络特性参数和车流网演化规则生成车流网；S3：分析所述车流网与开行方案的映射关系，生成初始开行方案；S4：对所述初始开行方案进行评价和优化，得到列车开行方案。

【技术特征摘要】
1.一种基于网络演化的列车开行控制方法，其特征在于，所述方法包括：S1：根据列车客流和路网数据，构建铁路网络模型，并对网络模型进行特性分析，输出网络特性参数；S2：根据所述网络特性参数和车流网演化规则生成车流网；S3：分析所述车流网与开行方案的映射关系，生成初始开行方案；S4：对所述初始开行方案进行评价和优化，得到列车开行方案。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S1包括：S11：根据列车客流和路网数据，构建包括铁路地理网和铁路客流网的铁路网络模型；S12：对网络模型进行特性分析，输出网络特性参数，所述网络特性参数包括节点群落关系度量矩阵、节点物理连接矩阵和车站重要程度矩阵。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述铁路地理网以车站作为网络节点，以连接两个车站之间的轨道作为连接两个网络节点的边。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述铁路客流网将有旅客乘降的两个车站的连线为边，以所述两个车站之间的客流量作为边权。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述节点群落关系度量矩阵为所述节点物理连接矩阵为所述车站重要程度矩阵为其中，ωij为铁路网络模型中区间ij的客流量的参数，pij为铁路网络模型中区间ij的客流量，η为列车满载率，L为列车定员。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S2包括：S21：根据所述网络特性参...

【专利技术属性】
技术研发人员：王莉，秦勇，贾利民，张兰霞，张惠茹，郭丹，安亚峥，郑姝婷，曾璐，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：北京,11