一种列车运行方案优化方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种列车运行方案优化方法及系统，本发明专利技术在建立列车运行优化模型的基础上，对停站方案、列车时刻表、列车运行轨迹进行分步求解，得到最终满足目标函数的结果，使得各列车的总运行时间和各列车的总运行能耗最小化。本发明专利技术无需对车辆本身进行改造，在满足交通运输需求的基础上，对各列车运行方案进行优化，从而实现减少列车的能源消耗，进一步实现交通领域的碳减排。现交通领域的碳减排。现交通领域的碳减排。

【技术实现步骤摘要】
一种列车运行方案优化方法及系统


[0001]本专利技术属于列车运行优化
，具体涉及一种列车运行方案优化方法及系统。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]随着经济的快速发展，区域间经济文化交流日益频繁，居民对快速、准点、舒适出行的需求日益增加。近年来，高速铁路具有方便、快捷、安全等明显优势，正逐渐改变着居民中长距离出行方式。
[0004]在高速铁路运输方式给居民出行提供便捷的同时，其运行能耗不容忽视。据有关研究表明，相同里程耗能，高铁是普通列车的三倍之多。在全球环境问题日趋严重的今天，为了应对气候变化，为实现“碳达峰”、“碳中和”目标，交通领域的碳减排十分重要。因此，提高轨道交通运行效率，高质量地满足乘客出行需求，降低能耗成为轨道交通运营时代主要目标。
[0005]但据专利技术人了解，目前轨道交通的碳减排一般集中在对车辆结构改造、供能系统的改造或节能设备的增加等方面，需要投入的成本较高，且对于包含停站方案、列车时刻表、列车运行轨迹等节能的列车本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种列车运行方案优化方法，其特征是：包括以下步骤：建立列车运行优化模型，基于所述优化模型确定列车运行的优化方案；其中，所述优化模型的目标函数包括最小化各列车的总运行时间和最小化各列车的总运行能耗，决策变量包括停站方案、列车时刻表和列车运行轨迹三个方面；求解列车运行优化模型的过程如下：获取轨道交通线路中，各个车站位置、各个区间长度和各个OD旅客出行需求；对各车站进行编号，对时间和速度离散化，构建空间
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时间
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速度三维网络，以描述各列车的运行过程；建立列车运行能耗与列车进入、离开区间速度及运行时间的关系表；在给定列车进入、离开区间速度及运行时间条件下确定最优列车区间运行轨迹；以列车运行能耗和总运行时间的组合为广义费用，在空间
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时间
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速度三维网络中采用最小广义费用路径算法计算列车不同停站方案下最优空间
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时间
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速度三维路径以及对应的最小广义费用；基于所述最优空间
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时间
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速度三维路径以及对应的广义费用，建立列车停站方案与时刻表一体优化模型，求解满足旅客出行OD需求的最小广义费用的空间
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时间
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速度三维路径组合和列车自由时刻表；判断决策出的列车自由时刻表是否存在冲突，如果是，调整存在冲突的列车时刻表，形成最终的停站方案和列车时刻表。2.如权利要求1所述的一种列车运行方案优化方法，其特征是：列车运行优化模型的约束条件包括：列车运行区段约束、旅客需求约束、列车停站时间约束、列车站间运行时间约束、列车安全间隔约束、列车运行速度约束、列车运行时间约束、列车运行距离约束和牵引力约束。3.如权利要求1所述的一种列车运行方案优化方法，其特征是：确定最优列车运行轨迹的具体过程包括：根据所述关系表，建立基于区间的列车运行轨迹优化模型，并采用CPLEX求解，所述列车区间运行轨迹优化模型以各运行阶段的平均作用力和运行距离的乘积之和最小为目标函数；约束条件包括：各运行阶段牵引力约束、各运行阶段时间约束、各区间内的加减速速度约束、最大加减速约束；计算列车所有运行状态下最优速度控制方案，即不同进入、离开区间速度以及不同运行时间所对应的能源消耗。4.如权利要求1所述的一种列车运行方案优化方法，其特征是：计算列车不同停站方案下最优空间
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时间
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速度三维路径以及对应的最小广义费用的具体过程，即最小广义费用路径算法包括：(1)在时间
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空间
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速度三维网络中，输入每辆列车的停站方案、最早出发时间节点、最晚到达时间节点；(2)初始化广义费用，首先设置三维网络中每个列车每个节点的广义费用为无穷大；(3)更新每个列车起点的广义费用为0；(4)对每个列车，找出其在每个区间广义费用小于无穷大的时间节点，也就是每个列车的时间起点节点，判断每个列车在下一个站点是否停站：(5)遍历所有列车，所有区间，找出每辆列车在终点站上最小广义费用节点，逐步追溯回起节点，得到每辆列车在时间
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空间
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速度三维网络中的最小广义费用路径以及每条路径
对应的广义费用。所述步骤(4)中，若列车在前方站点停站，考虑列车的停车弧在广义费用中加入列车停车广义费用，然后遍历每个可行的运行状态，以第一个可行状态为初始可行状态，若下一个可行的运行状态的广义费用小于之前的广义费用，更新该节点广义费用，并保存此时的节点；若列车在前方站点不停站，遍历每个可行的运行状态，以第一个可行状态为初始可行状态，若下一个可行的运行状态的广义费用小于之前的广义费用，更新该节点广义费用，并保存此时的节点。5.如权利要求1所述的一种列车运行方案优化方法，其特征是...

【专利技术属性】
技术研发人员：许琰，刘婕，孙立山，熊杰，李同飞，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：