一种满足成网运行条件的地铁客货协同运输流程设计方法技术

本发明专利技术属于地下物流领域，具体涉及一种满足成网运行条件的地铁客货协同运输流程设计方法。包括以下步骤：设计包含先到先运原则、打包发车原则、车站负载均衡原则和最小列车利用率原则的地铁货运服务指派流程，构建地铁货物运输服务指派策略模型；制定客货共线运输最小车头时距控制策略、货运车站驻留时间控制策略、货运列车速度控制策略、线路最大货运能力计算方法，形成地铁货运行车调度策略模型；基于多智能体离散时间仿真方法对成网状态下的地铁货运系统实时运行绩效进行模拟评估。本发明专利技术思路新颖、适用性强、易于实现，提高了地铁货运运行效率，并节约运营成本。并节约运营成本。并节约运营成本。

【技术实现步骤摘要】
一种满足成网运行条件的地铁客货协同运输流程设计方法


[0001]本专利技术属于地下物流领域，具体涉及一种满足成网运行条件的地铁客货协同运输流程设计方法。

技术介绍

[0002]地铁货运系统是一种在城市地区通过借用全部或部分客运轨道交通系统富余运力来运输货物的一种全新运输和供应方式。地铁货运系统是城市地下物流的一种特殊系统形式，它不占用地面道路，能够缓解交通拥堵；采用清洁动力，有效减轻城市污染；不受外界条件干扰，运输更加可靠、高效。地铁货运系统要求对现有客运轨道交通线网进行改造和扩建，利用轨道交通的富余运能和高通达性实现自动化货运，相比于独立建设的地下物流系统，地铁货运系统的投资和建设难度更低，能够快速成网并产生效益。另外，地铁货运系统的优势（如高容量、高效率和技术储备）使其在当前阶段具备可行性，为推行城市配送的智能化、自动化和标准化提供了新思路，是未来城市综合运输体系的重要补充 ，也是城市地下物流系统前期发展的主要形态之一。
[0003]一个地铁货运系统网络主要包含城市物流园区、同时具备客运服务和物流处理功能的“地铁货运车站”、具备实现货物转运功能的地铁换乘车站以及城市末端物流网点等节点设施。在运输流程上，通过卡车或轨道方式将物流园区的货物送往地铁终点站，在地铁终点站进行打包、装箱，并为货物指派运输计划，货物随地铁网络运往指定的地铁货运车站，经过站内物流处理形成独立可交付的包裹，最后，通过地面人工配送或二级地下管道运输的方式发往末端网点，完成签收。
[0004]在地铁线路上运输货物主要有两种模式。第一种称为“共线分离”地铁运行模式，“货运专列”与客运列车在隧道中保持共线错班行驶，在站点处，两种列车停靠在不同的站台实现客货装卸（上下车）过程分离；第二种模式定义为“共线拖挂”地铁运行模式，即向原客运列车添加额外的货运专用车厢，货物随列车行驶，当“拖挂式列车”停靠在地铁车站站台时，保持乘客上下车与货物装卸在短时间内同步完成。
[0005]鉴于网络化运行条件下的地铁货运组织方式复杂，行车调度时效性高，设计一个科学的地铁货运服务指派与列车调度模式以实现地铁客运与货运的高效协同具有重要意义。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种满足成网运行条件的地铁客货协同运输流程设计方法。
[0007]实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种满足成网运行条件的地铁客货协同运输流程设计方法，包括如下步骤：
[0008]步骤（1）：将地铁货运服务分配过程定义为一个随时间变化的离散事件，基于先到先运原则、打包发车原则、车站负载均衡原则、最小列车利用率原则的地铁货物运输服务指
派流程，构建地铁货物运输服务指派策略模型；
[0009]步骤（2）：考虑最小车头距离限制、靠站装卸时间限制、有限数量列车循环、货运专列“站不经停”因素，设计“共线分离”地铁运行模式下的地铁货运列车调度策略，构建由“邻近客货班次最小车头时距控制策略”、“地铁货运列车车站驻留时间控制策略”、“地铁货运列车速度控制策略”、“地铁线路最大货运能力计算方法”组成的地铁货运行车调度策略模型；
[0010]步骤（3）：针对地铁货物运输服务指派策略模型、地铁货运行车调度策略模型开展仿真，测试地铁货运网络的运行绩效。
[0011]进一步的，步骤（1）中的先到先运原则具体为：
[0012]越早达到“出发就绪状态”的标准箱具有越高的地铁运输优先级，表达式如下：
[0013]ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（1）
[0014]式中，：0
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1决策变量，当需要发往地铁货运车站q和城市末端配送网点j的托盘单元被装入第s批次标准箱，且该标准箱交由地铁线路r上的第i班次货运列车运输时，取值为1；否则为0；和表示标准箱批次集合；表示地铁线路r上的货运列车班次集合；表示地铁货运末端配送网点集合；表示地铁货运车站集合；表示地铁线路集合；
[0015]任意标准箱在地铁换乘车站被标记为“换乘就绪状态”的时刻等于该箱从原地铁线路货运列车中被卸下的时刻加上标准箱的站内搬运时间，表达式如下：
[0016]ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（2）
[0017]式中，：0
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1决策变量，当承载末端网点j货物的第s批次标准箱在地铁线路r上的换乘车站k处转运至其他地铁线路，则取值为1；否则为0；：承载末端网点j货物的第s批次标准箱沿着地铁线路r运达换乘车站k处的时间；：地铁线路r上第i班次货运列车到达换乘车站k的时间；：换乘车站k站内货物搬运所需时间；表示地铁换乘车站集合。
[0018]进一步的，步骤（1）中的打包发车原则具体为：
[0019]地铁列车的货运车厢配备若干标准箱舱位，每个舱位安置一个标准箱，发往同一末端网点的货物在物流园区整合为托盘单元，根据末端网点与地铁货运车站的归属关系对托盘单元整合，形成地铁货运标准箱，随列车运往目的地地铁货运车站；在一定时间内产生的货运需求视为同一装箱批次，并在该批次货物打包完成后加入地铁线路货运服务等候队列，根据“先到先运”原则确定同一批次标准箱的地铁运输优先级；打包发车原则表达式如下：
[0020]ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（3）
[0021]式中，和均为0
‑
1决策变量，分别表示在t1和t2时刻产生的末端网点j地铁货运需求是否允许被同时打包进入第s批次标准箱，允许则取值为1；否则为0；：第s批次标准箱的装箱完成时刻。
[0022]进一步的，步骤（1）中的车站负载均衡原则具体为：
[0023]当某一地铁车站的物流处理负载过高时，要求从货运源头对发往该车站的货物量进行限制，表达式如下：
[0024]ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（4）
[0025]式中，：当进行第i班次货运列车始发装箱时，观测到的在地铁货运车站q处排队等待处理的标准箱数量；：地铁货运车站的物流处理负载控制系数；：地铁货运车站q的物流堆存能力。
[0026]进一步的，步骤（1）中的最小列车利用率原则具体为：
[0027]地铁货运服务分配要求合理控制每辆货运列车分配给不同类型货物的运力，即“随当前线路直达车站的标准箱”和“需要转运至其他线路的标准箱”，规定：低于最小货物装载率的列车不允许发车，表达式如下：
[0028]ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（5）
[0029]式中，：地铁货运列车利用率系数；：第i班次货运列车提供的货物运力；：0
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1变量，当地铁货运车站q位于地铁线路r上时，取值为1；否则为0；：0
‑
1变量，当地铁换乘车站k衔接地铁线路r和线路时；：地铁去程运输阶段，第i班次货运列车分配用于运输“以地铁线路r上地铁货运车站为目的地的标准箱”的舱位数；：地铁返程运输阶段，第i班次货运列车分配用于运输“来自地铁线路r且以线路r
’
地铁货运车站为目的地的标准箱”的舱位数；：第i班次货运列车回程时在地铁换乘车站k装本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种满足成网运行条件的地铁客货协同运输流程设计方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤（1）：将地铁货运服务分配过程定义为一个随时间变化的离散事件，基于先到先运原则、打包发车原则、车站负载均衡原则、最小列车利用率原则的地铁货物运输服务指派流程，构建地铁货物运输服务指派策略模型；步骤（2）：考虑最小车头距离限制、靠站装卸时间限制、有限数量列车循环、货运专列“站不经停”因素，设计“共线分离”地铁运行模式下的地铁货运列车调度策略，构建由“邻近客货班次最小车头时距控制策略”、“地铁货运列车车站驻留时间控制策略”、“地铁货运列车速度控制策略”、“地铁线路最大货运能力计算方法”组成的地铁货运行车调度策略模型；步骤（3）：针对地铁货物运输服务指派策略模型、地铁货运行车调度策略模型开展仿真，测试地铁货运网络的运行绩效。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）中的先到先运原则具体为：越早达到“出发就绪状态”的标准箱具有越高的地铁运输优先级，表达式如下：
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（1）式中，：0
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1决策变量，当需要发往地铁货运车站q和城市末端配送网点j的托盘单元被装入第s批次标准箱，且该标准箱交由地铁线路r上的第i班次货运列车运输时，取值为1；否则为0；和表示标准箱批次集合；表示地铁线路r上的货运列车班次集合；表示地铁货运末端配送网点集合；表示地铁货运车站集合；表示地铁线路集合；任意标准箱在地铁换乘车站被标记为“换乘就绪状态”的时刻等于该箱从原地铁线路货运列车中被卸下的时刻加上标准箱的站内搬运时间，表达式如下：
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（2）式中，：0
‑
1决策变量，当承载末端网点j货物的第s批次标准箱在地铁线路r上的换乘车站k处转运至其他地铁线路，则取值为1；否则为0；：承载末端网点j货物的第s批次标准箱沿着地铁线路r运达换乘车站k处的时间；：地铁线路r上第i班次货运列车到达换乘车站k的时间；：换乘车站k站内货物搬运所需时间；表示地铁换乘车站集合。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤（1）中的打包发车原则具体为：地铁列车的货运车厢配备若干标准箱舱位，每个舱位安置一个标准箱，发往同一末端网点的货物在物流园区整合为托盘单元，根据末端网点与地铁货运车站的归属关系对托盘单元整合，形成地铁货运标准箱，随列车运往目的地地铁货运车站；在一定时间内产生的货运需求视为同一装箱批次，并在该批次货物打包完成后加入地铁线路货运服务等候队列，根据“先到先运”原则确定同一批次标准箱的地铁运输优先级；打包发车原则表达式如下：
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（3）式中，和均为0
‑
1决策变量，分别表示在t1和t2时刻产生的末端网点j地铁
货运需求是否允许被同时打包进入第s批次标准箱，允许则取值为1；否则为0；：第s批次标准箱的装箱完成时刻。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤（1）中的车站负载均衡原则具体为：当某一地铁车站的物流处理负载过高时，要求从货运源头对发往该车站的货物量进行限制，表达式如下：
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（4）式中，：当进行第i班次货运列车始发装箱时，观测到的在地铁货运车站q处排队等待处理的标准箱数量；：地铁货运车站的物流处理负载控制系数；：地铁货运车站q的物流堆存能力。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤（1）中的最小列车利用率原则具体为：地铁货运服务分配要求合理控制每辆货运列车分配给不同类型货物的运力，即“随当前线路直达车站的标准箱”和“需要转运至其他线路的标准箱”，规定：低于最小货物装载率的列车不允许发车，表达式如下：
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（5）式中，：地铁货运列车利用率系数；：第i班次货运列车提供的货物运力；：0
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1变量，当地铁货运车站q位于地铁线路r上时，取值为1；否则为0；：0
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1变量，当地铁换乘车站k衔接地铁线路r和线路时；：地铁去程运输阶段，第i班次货运列车分配用于运输“以地铁线路r上地铁货运车站为目的地的标准箱”的舱位数；：地铁返程运输阶段，第...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡万杰，董建军，侯龙龙，杜舒仪，任睿，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：