铁路快运班列开行方案与车底运用的协同优化方法技术

本发明专利技术提供了一种铁路快运班列开行方案与车底运用的协同优化方法，包括：建立基于货物流量分配和班列车底接续的协同优化模型和参数约束条件；获取快运班列的已知数据，并根据所述已知数据、所述协同优化模型和所述参数约束条件建立时间‑空间‑班列三维服务网络；对所述三维服务网络进行分解生成多个三维服务子网络并确定每个三维服务子网络的最小费用路径，根据最小费用路径信息生成班列开行方案和车底运用计划。本发明专利技术可以减少空车走行，提高车底资源的利用率，降低铁路部门的运营成本，保障快运班列日常运输组织工作的顺利开展；而且考虑二者的有机联系而得到的协同优化结果可为快运班列运行时刻表的编制提供更为可靠的输入信息。

【技术实现步骤摘要】
铁路快运班列开行方案与车底运用的协同优化方法
本专利技术实施例涉及铁路运输
，具体涉及一种铁路快运班列开行方案与车底运用的协同优化方法。
技术介绍
随着物流行业的快速发展，铁路快运班列面向的货源呈现出小批量、多批次、高时效的特点，对开行方案提出了更高的要求。为适应货源特点，以及面对日趋复杂的运输组织工作，如何制定合理的运输组织方式成为值得量化考究的问题。此外，铁路快运班列由于时效性、运载货物特殊性等原因，可供使用的车底资源呈现出紧缺状态。车底资源是班列开行方案兑现质量的保障，而开行方案的质量体现了货运需求的匹配程度，直接决定了班列的运营效益，因此如何在有限的车底资源约束下，实现开行方案的效益最大化成为另一个需要探讨的问题。现有的优化方式通常将开行方案与车底运用两个问题割裂考虑，打破了顶层计划与底层资源的关联，导致优化结果难以落实到实际。因此，亟需提供一种铁路快运班列开行方案与车底运用的协同优化方法，提高优化方法的普适性与优化结果的实用性。
技术实现思路
针对现有技术中的问题，本专利技术提供一种铁路快运班列开行方案与车底运用的协同优化方法，提高优化方法的普适性与优化结果的实用性。为实现上述目的，本专利技术提供以下技术方案：一方面，本专利技术提供了一种铁路快运班列开行方案与车底运用的协同优化方法，包括：建立基于货物流量分配和班列车底接续的协同优化模型和参数约束条件；获取快运班列的已知数据，并根据所述已知数据、所述协同优化模型和所述参数约束条件建立时间-空间-班列三维服务网络；对所述三维服务网络进行分解生成多个三维服务子网络并确定每个三维服务子网络的最小费用路径，根据最小费用路径信息生成班列开行方案和车底运用计划。另一方面，本专利技术还提供了一种电子设备，包括：处理器、存储器、通信接口和通信总线；其中，处理器、通信接口和存储器通过通信总线完成相互间的通信；处理器用于调用存储器中的逻辑指令，以执行上述铁路快运班列开行方案与车底运用的协同优化方法。另一方面，本专利技术还提供了一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行上述铁路快运班列开行方案与车底运用的协同优化方法。本专利技术所述的一种铁路快运班列开行方案与车底运用的协同优化方法，一方面可以减少空车走行，提高车底资源的利用率，降低铁路部门的运营成本；另一方面保障铁路快运班列日常运输组织工作的顺利开展，而且考虑二者的有机联系而得到的协同优化结果可为铁路快运班列运行时刻表的编制提供更为可靠的输入信息。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的一种铁路快运班列开行方案与车底运用的协同优化方法的流程示意图；图2是本专利技术实施例提供的一种铁路快运班列开行方案与车底运用的协同优化方法的具体流程图；图3是本专利技术实施例提供的电子设备的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例提供了一种铁路快运班列开行方案与车底运用的协同优化方法，参见图1，包括：S101：建立基于货物流量分配和班列车底接续的协同优化模型和参数约束条件；在本步骤中，通过数据获取装置采集货物流量数据和班列车底数据，基于货物流量分配和班列车底接续，建立协同优化模型以及协同优化模型中参数应该满足的参数约束条件；其中该数据获取装置中预先记录了货物流量数据和班列车底数据，预先记录的数据是预先采集或输入的。进一步的，所述协同优化模型的优化目标是运营收益最大，其中，协同优化模型为：其中，f为货流，F为货流集合，a为服务弧段，A为服务弧段集合，Av为虚拟服务弧集合，oa为服务弧段a的起始节点，of为货流f的始发节点，rf为货流f的运输收入，为0或1的变量，货流f经由服务弧段a，则否则，为货流f通过服务弧段a的运输成本，v为车辆流，V为车辆流集合，为车辆流v通过服务弧段a的运行成本，为0或1的变量，如果车辆流v经由服务弧段a，则否则，进一步的，所述参数约束条件包括：货物流量约束、货流流量平衡约束、车辆流流量平衡约束、车底运用数量约束、车底与货流的耦合约束和决策变量取值约束。其中，货物流量约束表示被班列服务的货物流量之和须小于等于总的货物流量。由于班列货运需求的不确定性，不能被满足的需求可以由普通货物列车完成，货物流量约束为：其中，f为货流，F为货流集合，a为服务弧段，Av为虚拟服务弧集合，Qf为货流f的流量大小，oa为服务弧段a的起始节点，of为货流f的起始节点，为0或1的变量，货流f经由服务弧段a，则否则，货流流量平衡约束表示各节点的货物流入量与流出量要满足流量守恒关系，同时为0-1变量保证同一支货流在唯一的空间路径上的不可拆分性，货流流量平衡约束为：其中，a为服务弧段，表示从节点n出发的服务弧段集合，n为三维服务网络节点，N为三维服务网络节点集合，F为货流集合，oa为服务弧段a的起始节点，表示到达节点n的服务弧段集合；da为服务弧段a的到达节点，为0或1的变量，货流f经由服务弧段a，则否则，of为货流f的起始节点，df为货流f的到达节点；车辆流流量平衡约束表示各节点的车辆流入量与流出量要满足流量守恒关系，同时为0-1变量保证车辆流在唯一的空间路径上保持接续，即车底固定编组，车辆流流量平衡约束为：其中，a为服务弧段，表示从节点n出发的服务弧段集合，n为三维服务网络节点，oa为服务弧段a的起始节点，表示到达节点n的服务弧段集合；da为服务弧段a的到达节点，为0或1的变量，如果车辆流v经由服务弧段a，则否则，dv为车辆流v的到达节点；N为三维服务网络节点集合，V为车辆流集合；车底运用数量约束表示投入运用的车底数量必须小于或等于可供运用的车底数量，车底运用数量约束为：其中，v为车辆流，V为车辆流集合，a为服务弧段，Av为虚拟服务弧集合，oa为服务弧段a的起始节点，ov为车辆流v的起始节点，为0或1的变量，如果车辆流v经由服务弧段a，则否则，Vmax表示可供使用的车底数量；车底与货流的耦合约束表示服务弧段上的货物流量之和须小于其弧段上的容量大小(由通过弧段的车底的编成辆数和单位车辆的载重量决定)，车底与货流的耦合约束为：其中，v为车辆流，V为车辆流集合，为0或1的变量，如果车辆流v经由服务弧段a，则否则，f为货流，F为货流集合，为0或1的变量，货流f经由服务弧段a，则否则，Qf为货流f的流量大小，Ev为车辆流v的流量，ε为一个车辆的载重；As为运行服务弧集合，Ad为等待服务弧集合；决策变量取值约束表示各决策变量的取值范围，决策变量取值约束为：其中，为0或1的变量，货流f经由服务弧段a，则否则，f为货流，F为货流集合，a为服务弧段，A为服务弧段集合；为0或1的变本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铁路快运班列开行方案与车底运用的协同优化方法，其特征在于，包括：建立基于货物流量分配和班列车底接续的协同优化模型和参数约束条件；获取快运班列的已知数据，并根据所述已知数据、所述协同优化模型和所述参数约束条件建立时间‑空间‑班列三维服务网络；对所述三维服务网络进行分解生成多个三维服务子网络并确定每个三维服务子网络的最小费用路径，根据最小费用路径信息生成班列开行方案和车底运用计划。

【技术特征摘要】
1.一种铁路快运班列开行方案与车底运用的协同优化方法，其特征在于，包括：建立基于货物流量分配和班列车底接续的协同优化模型和参数约束条件；获取快运班列的已知数据，并根据所述已知数据、所述协同优化模型和所述参数约束条件建立时间-空间-班列三维服务网络；对所述三维服务网络进行分解生成多个三维服务子网络并确定每个三维服务子网络的最小费用路径，根据最小费用路径信息生成班列开行方案和车底运用计划。2.根据权利要求1所述的一种铁路快运班列开行方案与车底运用的协同优化方法，其特征在于，所述协同优化模型的优化目标是运营收益最大。3.根据权利要求2所述的一种铁路快运班列开行方案与车底运用的协同优化方法，其特征在于，所述协同优化模型为：其中，f为货流，F为货流集合，a为服务弧段，A为服务弧段集合，Av为虚拟服务弧集合，oa为服务弧段a的起始节点，of为货流f的始发节点，rf为货流f的运输收入，为0或1的变量，货流f经由服务弧段a，则否则，为货流f通过服务弧段a的运输成本，v为车辆流，V为车辆流集合，为车辆流v通过服务弧段a的运行成本，为0或1的变量，如果车辆流v经由服务弧段a，则否则，4.根据权利要求1所述的一种铁路快运班列开行方案与车底运用的协同优化方法，其特征在于，所述参数约束条件包括：货物流量约束、货流流量平衡约束、车辆流流量平衡约束、车底运用数量约束、车底与货流的耦合约束和决策变量取值约束。5.根据权利要求4所述的一种铁路快运班列开行方案与车底运用的协同优化方法，其特征在于，所述货物流量约束为：其中，f为货流，F为货流集合，a为服务弧段，Av为虚拟服务弧集合，Qf为货流f的流量大小，oa为服务弧段a的起始节点，of为货流f的起始节点，为0或1的变量，货流f经由服务弧段a，则否则，所述货流流量平衡约束为：其中，a为服务弧段，表示从节点n出发的服务弧段集合，n为三维服务网络节点，N为三维服务网络节点集合，F为货流集合，oa为服务弧段a的起始节点，表示到达节点n的服务弧段集合；da为服务弧段a的到达节点，为0或1的变量，货流f经由服务弧段a，则否则，of为货流f的起始节点，df为货流f的到达节点；所述车辆流流量平衡约束为：其中，a为服务弧段，表示从节点n出发的服务弧段集合，n为三维服务网络节点，oa为服务弧段a的起始节点，表示到达节点n的服务弧段集合；da为服务弧段a的到达节点，为0或1的变量，如果车辆流v经由服务弧段a，则否则，dv为车辆流v的到达节点；N为三维服务网...

【专利技术属性】
技术研发人员：李海鹰，苗建瑞，王莹，李新毅，廖正文，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：北京,11