市域铁路列车停站方案与运行图一体化优化方法技术

本发明专利技术公开了一种市域铁路列车停站方案与运行图一体化优化方法，准备数据，并设置参数；计算预设的两站之间的运行时间和列车停站时间、列车之间的到发间隔、列车容量、列车数量、各次列车的停站次数、车站的停靠列车总数；通过设定时刻表算子和停站方案算子并执行破坏和修复操作，得到旅客等待时间、车上延误时间和加权列车运行时间之和最小的最优运输组织方案。本发明专利技术在不预先确定停站方案的基础上，利用较短的计算时间得到旅客等待时间、车上延误时间和加权列车运行时间之和最小的最优运输组织方案。优运输组织方案。优运输组织方案。

【技术实现步骤摘要】
市域铁路列车停站方案与运行图一体化优化方法


[0001]本专利技术属于铁路运输组织
，涉及一种市域铁路列车停站方案与运行图一体化优化方法。

技术介绍

[0002]旅客出行效率和候车时间及在车旅客因列车停站而产生的延误时间有关，且二者相互冲突。许多模型是在给定停站计划的基础上，通过最小化乘客总等待时间或旅行时间优化列车时刻表，但这不能清楚地反映受停站计划影响的乘客旅行效率。因此，以旅客在站等待时间、车上延误时间和列车运行时间整体最小为目标，综合优化列车停站方案与列车时刻表，建立模型并提出针对大规模一体化优化模型的算法，是市域铁路运输组织方案优化中必须解决的问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种市域铁路列车停站方案与运行图一体化优化方法，综合优化列车停站方案和时刻表。
[0004]本专利技术所采用的技术方案为：
[0005]市域铁路列车停站方案与运行图一体化优化方法，具体包括以下步骤：
[0006]1)数据准备：准备旅客OD需求矩阵及现有时刻表；
[0007]2)参数设置：确定列车在首站的发车时间范围、允许的最大列车数量、车站服务频率、列车总运行时间的权重、列车运行间隔、列车能力、起停附加时分、停站时间上下限、列车停站次数上下限和车站服务频率上下限；
[0008]3)根据参数设置，计算预设的两站之间的运行时间和列车停站时间、列车之间的到发间隔、列车容量、列车数量、各次列车的停站次数、车站的停靠列车总数；
[0009]4)设定时刻表算子和停站方案算子，时刻表算子为列车运行线插入算子和列车运行线移除算子，停站方案算子为停站算子和跨站算子；
[0010]5)通过算子执行破坏和修复操作；
[0011]6)比较新得到的可行解与当前解；取较小者为当前解；
[0012]7)重复步骤5和步骤6，进行迭代；若达到迭代终止条件，则停止计算，得到旅客等待时间、车上延误时间和加权列车运行时间之和最小的最优运输组织方案。
[0013]目标函数为最小化旅客在站等待时间、车上延误时间和加权列车运行时间之和，即
[0014][0015]其中，旅客在站等待时间：
[0016][0017]车上延误时间：
[0018][0019]列车运行时间：
[0020][0021]约束条件包括时刻表约束、服务频率约束和中间变量的计算；所述时刻表约束包括时刻表要素约束、安全间隔约束、列车容量约束、列车数约束；所述服务频率约束包括列车服务频率约束、车站服务频率约束。
[0022]时刻表要素约束：用于规定两站之间的运行时间和列车停站时间。其中，运行时间由纯运行时间和因停站而造成的附加时间计算得到；列车停站时间有一个上限和下限。约束公式如下：
[0023][0024][0025][0026][0027]安全间隔约束：用于规定列车之间的到发间隔，以确保安全。约束公式如下：
[0028][0029]列车容量约束：用于限制列车上的旅客数量，使其小于或等于列车容量。约束公式如下：
[0030][0031]列车数约束：用于确保投入使用的列车数量能够保证车辆的正常周转并保持安全间隔。约束公式如下：
[0032][0033][0034]N
max
＝min{(T
m
/2
·
(r+tr))
·
R,T
m
/h
min
}
[0035]列车服务频率约束：用于确保每列车的总停站次数满足最低要求。约束公式如下：
[0036][0037]车站服务频率约束：用于确保每一车站的停靠列车总数满足最低要求。约束公式如下：
[0038][0039][0040][0041]中间变量的计算：用于计算上车、未上车旅客数以及滞留旅客数。其中，每列车的旅客需求：
[0042][0043]首列和非首列车的实际上车旅客数量：
[0044][0045]未能上车的滞留旅客人数：
[0046][0047]由于列车容量i限制，未能从m站乘上该车到n站的旅客人数:
[0048][0049]从m站出发后，列车i上的旅客数量：
[0050][0051]滞留旅客数根据各个OD对的比例进行计算：
[0052][0053]所述符号及其含义如下：
[0054][0055]本专利技术在不预先确定停站方案的基础上，利用较短的计算时间得到旅客等待时间、车上延误时间和加权列车运行时间之和最小的最优运输组织方案。
附图说明
[0056]图1是本专利技术的算法流程图；
[0057]图2是求解实际例时算法的收敛曲线；
[0058]图3是利用该模型及算法求解实际案例得到的优化时刻表。
具体实施方式
[0059]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。
[0060]本专利技术方法的完整步骤如下：
[0061]1.数据准备：准备旅客OD需求矩阵及现有时刻表。
[0062]2.参数设置：确定列车在首站的发车时间范围、允许的最大列车数量、车站服务频率、列车总运行时间的权重、列车运行间隔、列车能力、起停附加时分、停站时间上下限、列车停站次数上下限和车站服务频率上下限。
[0063]3.根据参数设置，计算预设的两站之间的运行时间和列车停站时间、列车之间的到发间隔、列车容量、列车数量、各次列车的停站次数、车站的停靠列车总数；
[0064]4.设定时刻表算子和停站方案算子，时刻表算子为列车运行线插入算子和列车运行线移除算子，停站方案算子为停站算子和跨站算子；
[0065]5.通过算子执行破坏和修复操作；
[0066]6.比较新得到的可行解与当前解；取较小者为当前解；
[0067]7.重复5、6步骤，进行迭代；
[0068]8.若达到迭代终止条件，则停止计算，得到旅客等待时间、车上延误时间和加权列车运行时间之和最小的最优运输组织方案。
[0069]算法具体流程如下，特征在于：
[0070]共有四组算子执行破坏和修复操作，其中两组为时刻表算子，即列车运行线插入算子和列车运行线移除算子，这些算子在当前时刻表中插入或移除列车。另外两组是停站方案算子，即停站算子和跨站算子，停站方案算子将从当前停站方案中选择每一列车要跨过或停靠的车站。算法流程图见图1。
[0071]1:初始化每个算子函数的权值得分x0＝0,给出初始解z
′
。
[0072][0073]2:最优解z
best
←
中间解z
←
初始解z
′
,初温t
start
←
温度t,迭代次数iter
←
0。
[0074]3:循环1：当(重复加热iter<20)：4:循环2：当(温度t＞终温t
end
，且迭代本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.市域铁路列车停站方案与运行图一体化优化方法，其特征在于：具体包括以下步骤：1)数据准备：准备旅客OD需求矩阵及现有时刻表；2)参数设置：确定列车在首站的发车时间范围、允许的最大列车数量、车站服务频率、列车总运行时间的权重、列车运行间隔、列车能力、起停附加时分、停站时间上下限、列车停站次数上下限和车站服务频率上下限；3)根据参数设置，计算预设的两站之间的运行时间和列车停站时间、列车之间的到发间隔、列车容量、列车数量、各次列车的停站次数、车站的停靠列车总数；4)设定时刻表算子和停站方案算子，时刻表算子为列车运行线插入算子和列车运行线移除算子，停站方案算子为停站算子和跨站算子；5)通过算子执行破坏和修复操作；6)比较新得到的可行解与当前解；取较小者为当前解；7)重复步骤5和步骤6，进行迭代；若达到迭代终止条件，则停止计算，得到旅客等待时间、车上延误时间和加权列车运行时间之和最小的最优运输组织方案。2.根据权利要求1所述的市域铁路列车停站方案与运行图一体化优化方法，其特征在于：所述符号及其含义如下：
3.根据权利要求2所述的市域铁路列车停站方案与运行图一体化优化方法，其特征在于：目标函数为最小化旅客在站等待时间、车上延误时间和加权列车运行时间之和，即其中，旅客在站等待时间：车上延误时间：列车运行时间：4.根据权利要求3所述的市域铁路列车停站方案与运行图一体化...

【专利技术属性】
技术研发人员：姬燕男，王晓栋，陈军团，张凌，胡必松，逯红兵，李兴奎，秦鉴，邹中翔，张文斌，高勋，方华，丁若思，贾祥，李丹，李晨林，
申请(专利权)人：中铁第一勘察设计院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：