一种基于运行图抽象结构的高铁通过能力获取方法技术

本发明专利技术属于高速铁路技术领域，公开了一种基于运行图抽象结构的高铁通过能力获取方法，包括如下步骤：获取高铁的路网基础数据，构建抽象列车运行图，并基于抽象列车运行图，生成虚拟铺图平面；基于虚拟铺图平面，根据高铁的路网基础数据，生成抽象路径备选网络；根据抽象路径备选网络，生成虚拟链路；对虚拟链路进行列车开行顺序还原，得到最终列车运行图，并根据最终列车运行图，得到高铁通过能力值。发明专利技术解决了现有技术存在的难以系统全面地找到更加高效合理的运输组织方式，建模精度有限，求解得到的运输能力值不够精确，难以适应当今复杂路网条件下的运输组织难题的问题。复杂路网条件下的运输组织难题的问题。复杂路网条件下的运输组织难题的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于运行图抽象结构的高铁通过能力获取方法


[0001]本专利技术属于高速铁路
，具体涉及一种基于运行图抽象结构的高铁通过能力获取方法。

技术介绍

[0002]高速铁路通过能力是铁路运输组织的约束条件，也是其有序性和高效性的保证。只有科学精准计算铁路通过能力，才能全面掌握不同运输组织条件下的能力变化规律，确保运营管理中合理调整运输组织方式，对所投入的资源进行高效、有序的组织，实现车站和线路能力的协调匹配，保证运输组织的稳定性、可靠性以及适应性。铁路区段通过能力主要受列车速度等级、越行和停站等运行方案、追踪时间等因素影响，比较常见的方法包括以扣除系数、最小平均间隔、排队论等理论依据进行计算，或者是通过压缩运行图、图解、仿真等基于运行图的计算方法，在高速铁路通过能力的计算上，多直接建立整数规划模型进行求解，以保证通过能力的可兑现性。
[0003]现有关于高铁运输能力获取研究，往往难以系统全面地找到高效合理的运输组织方式；同时，从建模角度来看，既有研究对能力计算问题的建模精度有限，求解得到的运输能力值不够精确，难以适应当今复杂路网条件下的运输组织问题。由于大规模的列车运行图编制问题属于NP难问题(NP
‑
hard problem)，难以直接对问题求解得到最优解。因此，对运行图分时间段进行分块求解是目前处理大规模列车运行图编制问题的一个热门方向。然而，由于在拼接处的列车运行线很有可能处于能力利用率较低的铺画顺序，甚至可能产生运行冲突，所以对局部模块的最优解直接拼合并不意味着找到了全局的最优解。因此，在采用按时间域进行分块求解的列车运行图编制过程中，需要处理好拼接处的列车运行线。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术存在的难以系统全面地找到更加高效合理的运输组织方式，建模精度有限，求解得到的运输能力值不够精确，难以适应当今复杂路网条件下的运输组织难题的问题，本专利技术目的在于提供一种基于运行图抽象结构的高铁通过能力获取方法。
[0005]本专利技术所采用的技术方案为：
[0006]一种基于运行图抽象结构的高铁通过能力获取方法，包括如下步骤：
[0007]获取高铁的路网基础数据，构建抽象列车运行图，并基于抽象列车运行图，生成虚拟铺图平面；
[0008]基于虚拟铺图平面和抽象列车运行图结构特征，根据高铁的路网基础数据，生成抽象路径备选网络；
[0009]根据抽象路径备选网络，生成虚拟链路；
[0010]对虚拟链路进行列车开行顺序还原，得到最终列车运行图，并根据最终列车运行图，得到高铁通过能力值。
[0011]进一步地，获取高铁的路网基础数据，构建抽象列车运行图，并基于抽象列车运行
图，生成虚拟铺图平面，包括如下步骤：
[0012]获取高铁的路网基础数据；路网基础数据包括运行图基本参数和分时段的真实列车运行图的列车停站方案需求；运行图基本参数包括区间运行时分、列车起停附加时分、列车追踪间隔时间以及车站间隔时间；
[0013]构建抽象列车运行图，并设置抽象列车运行图的运行图资源；
[0014]基于抽象列车运行图及其运行图资源，生成虚拟铺图平面。
[0015]进一步地，构建抽象列车运行图，并设置抽象列车运行图的运行图资源，包括如下步骤：
[0016]将坐标化表示列车运行时间和位置的真实列车运行图抽象为一组按顺序相连的链状节点，得到抽象列车运行图；
[0017]设置抽象列车运行图的运行图资源。
[0018]进一步地，基于抽象列车运行图及其运行图资源，生成虚拟铺图平面，包括如下步骤：
[0019]基于抽象列车运行图，生成初始的虚拟铺图平面，并将初始的虚拟铺图平面划分为若干虚拟子铺图平面；
[0020]获取初始的虚拟铺图平面的总可用运行图资源；
[0021]根据总可用运行图资源，为初始的虚拟铺图平面中的每个虚拟子铺图平面分配对应的子可用运行图资源，得到最终的虚拟铺图平面。
[0022]进一步地，基于虚拟铺图平面，根据路网基础数据，生成抽象路径备选网络，包括如下步骤：
[0023]基于抽象列车运行图结构特征，初始化抽象路径备选网络，建立初始顶点集合、初始弧集合以及初始权重集合；
[0024]根据路网基础数据中的列车停站方案需求，在虚拟铺图平面中生成抽象节点，并将抽象节点记入初始顶点集合，得到更新后顶点集合；
[0025]根据抽象节点，在虚拟铺图平面中生成对应的备选开行有向弧，将备选开行有向弧记入初始弧集合，得到更新后弧集合；
[0026]根据路网基础数据中的运行图基本参数，获取备选开行有向弧的弧费用，将弧费用作为备选开行有向弧的权重记入初始权重集合，得到更新后权重集合；
[0027]根据更新后顶点集合、更新后弧集合以及更新后权重集合更新初始抽象路径备选网络，得到更新后抽象路径备选网络，并对更新后抽象路径备选网络进行简化，得到最终的抽象路径备选网络。
[0028]进一步地，抽象节点包括抽象起点、抽象终点以及抽象运行点；
[0029]备选开行有向弧包括备选开行顺序弧和备选开行连接弧；
[0030]位于同一个虚拟子铺图平面中的任一抽象运行点与其它抽象运行点之间的备选开行有向弧为备选开行顺序弧；
[0031]位于抽象起点与第一个子铺平面的任一抽象运行点之间的备选开行有向弧为备选开行连接弧；
[0032]位于最后一个子铺图平面的任一抽象运行点与抽象终点之间的备选开行有向弧为备选开行连接弧；
[0033]位于两个时间段相邻的子铺图平面的任一抽象运行点之间的备选开行有向弧为备选开行连接弧。
[0034]进一步地，根据抽象节点，在虚拟铺图平面中生成对应的备选开行有向弧，将备选开行有向弧记入初始弧集合，得到更新后弧集合，包括如下步骤：
[0035]在每个虚拟子铺图平面中，在任一抽象运行点与其它抽象运行点之间分别设置一对备选开行顺序弧，将备选开行顺序弧记入初始弧集合；
[0036]在抽象起点与第一个子铺平面的任一抽象运行点之间、最后一个子铺图平面的任一抽象运行点与抽象终点之间以及两个时间段相邻的子铺图平面的任一抽象运行点之间，分别设置一条备选开行连接弧，将备选开行连接弧记入初始弧集合，得到更新后弧集合。
[0037]进一步地，根据路网基础数据中的运行图基本参数，获取备选开行有向弧的弧费用，将弧费用作为备选开行有向弧的权重记入初始权重集合，包括如下步骤：
[0038]根据路网基础数据中的运行图基本参数，获取所有备选开行顺序弧的弧费用，将弧费用作为对应的备选开行顺序弧的权重记入初始权重集合；
[0039]根据路网基础数据中的运行图基本参数，获取所有备选开行连接弧的弧费用，将弧费用作为对应的备选开行连接弧的权重记入初始权重集合，得到更新后权重集合。
[0040]进一步地，基于抽象路径备选网络，构建虚拟链路规划模型，并使用虚拟链路规划模型生成虚拟链路，虚拟链路规划模型包本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于运行图抽象结构的高铁通过能力获取方法，其特征在于：包括如下步骤：获取高铁的路网基础数据，构建抽象列车运行图，并基于抽象列车运行图，生成虚拟铺图平面；基于虚拟铺图平面和抽象列车运行图结构特征，根据高铁的路网基础数据，生成抽象路径备选网络；基于抽象路径备选网络，构建虚拟链路规划模型，并使用虚拟链路规划模型生成虚拟链路；对虚拟链路进行列车开行顺序还原，得到最终列车运行图，并根据最终列车运行图，得到高铁通过能力值。2.根据权利要求1所述的基于运行图抽象结构的高铁通过能力获取方法，其特征在于：获取高铁的路网基础数据，构建抽象列车运行图，并基于抽象列车运行图，生成虚拟铺图平面，包括如下步骤：获取高铁的路网基础数据；所述的路网基础数据包括运行图基本参数和分时段的真实列车运行图的列车停站方案需求；所述的运行图基本参数包括区间运行时分、列车起停附加时分、列车追踪间隔时间以及车站间隔时间；构建抽象列车运行图，并设置抽象列车运行图的运行图资源；基于抽象列车运行图及其运行图资源，生成虚拟铺图平面。3.根据权利要求2所述的基于运行图抽象结构的高铁通过能力获取方法，其特征在于：构建抽象列车运行图，并设置抽象列车运行图的运行图资源，包括如下步骤：将坐标化表示列车运行时间和位置的真实列车运行图抽象为一组按顺序相连的链状节点，得到抽象列车运行图；设置抽象列车运行图的运行图资源。4.根据权利要求2所述的基于运行图抽象结构的高铁通过能力获取方法，其特征在于：基于抽象列车运行图及其运行图资源，生成虚拟铺图平面，包括如下步骤：基于抽象列车运行图，生成初始的虚拟铺图平面，并将初始的虚拟铺图平面划分为若干虚拟子铺图平面；获取初始的虚拟铺图平面的总可用运行图资源；根据总可用运行图资源，为初始的虚拟铺图平面中的每个虚拟子铺图平面分配对应的子可用运行图资源，得到最终的虚拟铺图平面。5.根据权利要求2所述的基于运行图抽象结构的高铁通过能力获取方法，其特征在于：基于虚拟铺图平面和抽象列车运行图结构特征，根据路网基础数据，生成抽象路径备选网络，包括如下步骤：基于抽象列车运行图结构特征，初始化抽象路径备选网络，建立初始顶点集合、初始弧集合以及初始权重集合；根据路网基础数据中的列车停站方案需求，在虚拟铺图平面中生成抽象节点，并将抽象节点记入初始顶点集合，得到更新后顶点集合；根据抽象节点，在虚拟铺图平面中生成对应的备选开行有向弧，将备选开行有向弧记入初始弧集合，得到更新后弧集合；根据路网基础数据中的运行图基本参数，获取备选开行有向弧的弧费用，将弧费用作
为备选开行有向弧的权重记入初始权重集合，得到更新后权重集合；根据更新后顶点集合、更新后弧集合以及更新后权重集合更新初始抽象路径备选网络，得到更新后抽象路径备选网络，并对更新后抽象路径备选网络进行简化，得到最终的抽象路径备选网络。6.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：周含笑，周磊山，郭彬，韩昌，赵文强，王泽宇，杨露，
申请(专利权)人：周含笑，
类型：发明
国别省市：