考虑企业需求的列车运行计划生成方法技术

本发明专利技术提供了一种考虑企业需求的列车运行计划生成方法。该方法包括：建立与路网结构对应的时空网络；基于所述与路网结构对应的时空网络，以列车在途运输时间总和最小为目标函数，以货车出发站、货车到达站、中间节点站、通过能力及中间节点容量作为约束条件，建立考虑企业需求的列车运行计划优化模型；使用数学规划算法求解所述列车运行计划优化模型，根据求解结果确定列车运行计划。本发明专利技术的方法考虑到达站卸车能力，同时考虑了对到达货物列车货物品类别的区分，保证不同品类货物配比到达，避免货物列车到达无规律或集中到达，降低车底周转时间，减少企业原料库存成本，提升铁路运输服务质量。

Generation method of train operation plan considering enterprise demand

The invention provides a train operation plan generation method considering the enterprise requirements. The method includes: establishing the space-time network corresponding to the road network structure; based on the space-time network corresponding to the road network structure, taking the total time of train in transit as the objective function, taking the truck departure station, truck arrival station, intermediate node station, passing capacity and intermediate node capacity as constraints, establishing the optimization model of train operation plan considering the needs of enterprises; using The mathematical programming algorithm solves the train operation plan optimization model, and determines the train operation plan according to the solution results. The method of the invention considers the unloading capacity of the arrival station, at the same time, it considers the classification of the goods categories of the arriving freight trains, ensures the arrival of the goods of different categories in proportion, avoids the irregular or centralized arrival of the goods trains, reduces the turnover time of the vehicle bottom, reduces the cost of the enterprise's raw material inventory, and improves the service quality of railway transportation.

【技术实现步骤摘要】
考虑企业需求的列车运行计划生成方法
本专利技术涉及铁路调度指挥
，尤其涉及一种考虑企业需求的列车运行计划生成方法。
技术介绍
在“公转铁”政策推动下，铁路货运增量显著，同时也对铁路货车周转提出了更高要求。现有的基础设施及技术条件下，货车入线前停留时间成为影响车辆周转时间的主要因素，到达端车流积压问题亟需解决。同时无规律的列车到达也给企业带来更高的库存成本。列车运行计划能够表示列车在区间的运行情况和经过车站的到达时间、出发时间及停站时间等。列车运行计划的制定是否符合企业生产需要，将不仅影响到货车入线前停留时间，进而影响铁路车辆周转时间，企业原料的库存成本，还将影响到企业对铁路运输服务质量的满意度。目前，国内针对企业方面需求，对考虑列车到达优化的车流组织进行了系统研究，并取得了丰富成果。但是，既有研究只考虑一段时间内对到达列车总量的需求，缺少对每列列车最佳到达时间并具体到每列列车相应的运行过程的细化，同时对于不同品类货物的列车也没有做区分，颗粒度较大，并不能满足企业实际的生产需要。为此，亟需提供一种考虑企业需求的列车运行计划生成方法。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供了一种考虑企业需求的列车运行计划生成方法，以克服现有技术的问题。为了实现上述目的，本专利技术采取了如下技术方案。一种考虑企业需求的列车运行计划生成方法，包括：建立与路网结构对应的时空网络；基于所述与路网结构对应的时空网络，以列车在途运输时间总和最小为目标函数，以货车出发站、货车到达站、中间节点站、通过能力及中间节点容量作为约束条件，建立考虑企业需求的列车运行计划优化模型；使用数学规划算法求解所述列车运行计划优化模型，根据求解结果确定列车运行计划。优选地，所述的建立与路网结构对应的时空网络，包括：构建与路网结构对应的二维的时空网络，该时空网络上的弧包含各车站对应的节点、列车运行弧及列车停留弧，所述节点是由物理路网结构上的车站在离散的时间轴上表示；所述列车运行弧表示列车在区间的运行过程，其始端节点和终端节点根据编组计划和列车区间运行时分确定；所述列车停留弧表示列车在能够停留的中间节点的停留过程，其始端和终端都为列车所停留的车站。优选地，所述的基于所述与路网结构对应的时空网络，以列车在途运输时间总和最小为目标函数，包括：以列车总旅行时间最小为目标函数，所述列车总旅行时间包括列车的区间运行时间和在中间节点站的停留时间两部分，所述目标函数的表示如下：式中：Z为列车总旅行时间，a为时空网络中的弧，L为所有弧的集合，k为列车装运的货物品类，Ca为弧a的长度，为非负整数决策变量，代表弧a上装运k品类货物的列车数量。优选地，所述的以货车出发站、货车到达站、中间节点站、通过能力及中间节点容量作为约束条件，建立考虑企业需求的列车运行计划优化模型，包括：(1)货车出发站的列车出发约束如下：对于货车出发站但不是中间节点的站，发出的货车列数等于该时段计划发车列数：式中，Lr为列车运行弧集合，Bi，t为i站t时段内流出弧集合，di，k，t为i站t时段内k品类需求发车列数，O为货车始发站的集合，T为中间节点站的集合；对于货车出发站同时也是中间节点的站，本时段发出货车列数不小于需求发车列数：(2)货车到达站的到达约束如下：对于每种品类货物货车，根据货物实际消耗速度为其设定相应到达间隔Δtk，在连续Δtk时间段内到终到站弧上的列数不大于1，保证每种品类列车均匀到达：式中，Δtk为k品类货车到达间隔，为i站t时段开始，连续Δtk时段内流入弧集合，D为货物终到站集合。对于任意时段到终到站的弧上所有品类货物列车数之和不大于卸车能力：式中，Ai，t为i站t时段内流入弧集合，Cap卸为终到站卸车能力。对于每个终到站需保证只到达本站需要的品类的货车，其余品类列车均不到达：式中，Ki为i到达站到达货物品类集合。(3)中间节点站的车流平衡约束如下：中间节点对于每种品类列车，流入弧上的列车数与需要发出的列车数之和等于流出弧上的列车数：(4)区间通过能力的约束如下：对于不同区间在不同时间段内，走行弧上的列车数不大于该弧段所能通过的最大列车数：式中，Capa为弧a的通过能力。(5)中间节点站容量的约束如下：对于中间节点站停留的列车，中间节点停留弧上的列车数不大于节点的容量：式中，Capi为i站的容量，Ld为列车停留弧。上述公式1、公式2、公式3、公式4、公式5、公式6、公式7、公式8和公式9构成了列车运行计划优化模型。优选地，所述的使用数学规划算法求解所述列车运行计划优化模型，根据求解结果确定列车运行计划，包括：使用数学规划软件ILOGCplex求解所述列车运行计划优化模型。在数学规划软件Cplex中通过使用OPL语言将所述列车运行计划优化模型输入，Cplex运行求解得到求解结果，该求解结果中包含决策变量即弧a上装运k品类货物的列车数量的值，将所有决策变量进行综合得到路网中所有列车的运行过程。由上述本专利技术的实施例提供的技术方案可以看出，本专利技术实施例提出了一种考虑企业需求的列车运行计划生成方法，该方法考虑到达站卸车能力，同时考虑了对到达货物列车货物品类别的区分，保证不同品类货物配比到达，避免货物列车到达无规律或集中到达，降低车底周转时间，减少企业原料库存成本，提升铁路运输服务质量。本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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为本专利技术实施例提供的一种构建路网对应的时空网络示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种考虑企业需求的列车运行计划生成方法的处理流程图；图3为本专利技术实施例提供的一种所选路网结构示意图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的参数或具有相同或类似功能的参数。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能解释为对本专利技术的限制。本
技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本专利技术的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作和/或它们的组。本
技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种考虑企业需求的列车运行计划生成方法，其特征在于，包括：/n建立与路网结构对应的时空网络；/n基于所述与路网结构对应的时空网络，以列车在途运输时间总和最小为目标函数，以货车出发站、货车到达站、中间节点站、通过能力及中间节点容量作为约束条件，建立考虑企业需求的列车运行计划优化模型；/n使用数学规划算法求解所述列车运行计划优化模型，根据求解结果确定列车运行计划。/n

【技术特征摘要】
1.一种考虑企业需求的列车运行计划生成方法，其特征在于，包括：
建立与路网结构对应的时空网络；
基于所述与路网结构对应的时空网络，以列车在途运输时间总和最小为目标函数，以货车出发站、货车到达站、中间节点站、通过能力及中间节点容量作为约束条件，建立考虑企业需求的列车运行计划优化模型；
使用数学规划算法求解所述列车运行计划优化模型，根据求解结果确定列车运行计划。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的建立与路网结构对应的时空网络，包括：
构建与路网结构对应的二维的时空网络，该时空网络上的弧包含各车站对应的节点、列车运行弧及列车停留弧，所述节点是由物理路网结构上的车站在离散的时间轴上表示；所述列车运行弧表示列车在区间的运行过程，其始端节点和终端节点根据编组计划和列车区间运行时分确定；所述列车停留弧表示列车在能够停留的中间节点的停留过程，其始端和终端都为列车所停留的车站。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的基于所述与路网结构对应的时空网络，以列车在途运输时间总和最小为目标函数，包括：
以列车总旅行时间最小为目标函数，所述列车总旅行时间包括列车的区间运行时间和在中间节点站的停留时间两部分，所述目标函数的表示如下：



式中：Z为列车总旅行时间，a为时空网络中的弧，L为所有弧的集合，k为列车装运的货物品类，Ca为弧a的长度，为非负整数决策变量，代表弧a上装运k品类货物的列车数量。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的以货车出发站、货车到达站、中间节点站、通过能力及中间节点容量作为约束条件，建立考虑企业需求的列车运行计划优化模型，包括：
(1)货车出发站的列车出发约束如下：
对于货车出发站但不是中间节点的站，发出的货车列数等于该时段计划发车列数：



式中，Lr为列车运行弧集合，Bi，t为i站t时段内流出弧集合，di，k，t为i站t时段内k品类需求发车列数，O为货车始发站的集合，T为中间节点站的集合；
对于货车出发站同...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟令云，苗建瑞，李宝旭，孙健，樊亚夫，王晓博，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：北京;11