【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及轨道交通技术，具体涉及一种高速铁路典型扰动与调度指挥的互馈响应方法。
技术介绍
1、高速铁路客运系统作为一种关键的现代交通工具，已经成为人们日常生活的不可或缺部分。然而，高速铁路系统的运营中面临一系列复杂的挑战，其中，需求方的典型扰动与供给方的调度指挥问题，尤其是在考虑供需双方互馈响应的情况下，还缺乏有效的协同编制方法。
2、高速铁路运营管理优化问题一直是学者们研究的重点，在既有研究中通常将优化对象分为供给端与需求端，具体的研究对象包括列车与旅客。其中，高速铁路运营系统中的典型扰动主要包括需求端乘客的出行选择行为，而调度指挥问题作为高速铁路运营管理中的重要环节，设计与调整的目标包括列车开行方案、旅客出行路径以及客流分配方案等。在高速铁路列车开行方案研究方面，目前大多数学者将高速铁路列车开行方案与网络设计进行一体化优化，但缺乏对于旅客需求的考虑，因此有学者将旅客需求分配纳入开行方案设计问题。旅客出行行为的优化需要考虑旅行时间、换乘次数以及旅客自身异质性等各项因素。目前，基于供给端开行方案进一步进行旅客出行路线与出发时间的客流分配问题成为需求端优化的研究重点，相关研究主要分为基于列车频率与基于列车时刻表两大类，其中基于时刻表的研究由于能够给出具体的列车运行时刻表，更受学者们的青睐，纷纷建立优化模型进行研究。然而，总体来说，现有研究中对高速铁路运营系统供给端与需求端的研究相对独立，仅有较少研究综合考虑了以旅客行为选择为代表的需求端典型扰动与以列车开行方案设计为代表的供给端调度指挥之间的对立统一关系，且缺乏对于
3、现有技术缺点：
4、1)现有绝大多数高速铁路运营管理研究中，将供给端与需求端问题分成独立的两部分进行研究，忽略了两者之间的耦合关系，即在设计供给端列车开行方案时，缺乏对于旅客出行行为等典型扰动的考虑，在分析需求端旅客出行行为时，缺乏对已有列车服务对旅客需求分布影响的考虑，难以建立起互馈的优化机制。
5、2)在分析旅客选择行为时，通常假设一对起讫点之间只有一条最短路线供旅客选择，忽略了一个起讫点之间存在多条路径且最短路可能随开行方案变化的情况，也没有考虑换乘次数等因素对于旅客路径选择的影响。
6、3)在进行动态客流分配匹配旅客出行需求与列车时空资源的过程中，缺乏对于旅客出行时间变化的考虑，且缺乏对于过饱和客流场景的考虑及刻画。
技术实现思路
1、本专利技术旨在提供一种高速铁路典型扰动与调度指挥的互馈响应方法，用于解决以上问题。
2、本专利技术的技术方案是：一种高速铁路典型扰动与调度指挥的互馈响应方法，包括如下步骤：
3、s1，定义高速铁路互馈模型中的集合、索引、参数、决策变量；
4、s2，建立旅客出行时空网及高速铁路列车运行时空网络；
5、s3，建立并优化高速铁路互馈模型。
6、优选地，步骤s1中，具体为：
7、s11，定义模型中的集合；包括
8、n：高铁网络中的节点集合；l：高铁网络中的链路集合；lp：高铁网络中的路径p的链路集合；lfifo：高铁网络中的旅客进站和换乘弧集合；y：时空网络中的顶点集合；e：时空网络中的弧集；a：旅客集合；t：时间间隔集合；f：高铁时刻表集合；k：线路集合；w：起点-终点(od)的集合；pw：od对w的路线子集；
9、s12，定义模型中使用的索引；包括
10、i，j：节点索引，i，j∈n；(i，j)：两个相邻节点之间的链接索引，(i，j)∈l；(i，t)：时空顶点索引，(i，t)∈v；(i，j，t，t′)：时空弧索引，(i，j，t，t′)∈e；a：旅客索引，a∈a；t，t′：时间索引，t，t′∈t；f：高铁时刻表索引，f∈f；k：线路索引，k∈k；o(a)：旅客a的出行起点索引；d(a)：旅客a的出行终点索引；w(a)：旅客a的出行od对索引，w(a)∈w；p：路线索引，p∈pw(a)；r：虚拟起点索引；s：虚拟终点索引；
11、s13，定义模型中使用的参数；包括：
12、ttij：链路(i，j)的出行时间；cijtt，：弧(i，j，t，t′)的出行成本；cpt：出发时间为t的路线p的路线旅行时间；δ(a)：旅客a出发时间的时间窗；m：作为辅助参数，一个极大值；capk：线路k的运输能力；ρkf，ijtt，：0-1参数，表示线路和弧之间关系的参数；如果弧(i，j，t，t′)属于高铁时刻表时间为f的线路k，则该参数等于1，否则，该参数为0；0-1参数，表示路径和链路之间的关系；如果链路(i，j)属于路径p，则该参数等于1，否则，该参数为0；
13、s14，定义高铁互馈模型中的决策变量；包括
14、旅客分配变量，如果旅客a被分配到弧(i，j，t，t′)，则变量为1；否则，变量为0；
15、ykf：列车开行方案选择变量，如果线路k在高铁时刻表f下运行列车，则为1；否则，变量为0；
16、旅客路线和出发时间选择变量，如果旅客a在时间t出发并选择路线p，则为1；否则，变量为0。
17、优选地，步骤s2中，
18、s21，建立旅客出行时空网并定义弧线；具体为：在高速铁路路网中，一次旅客出行过程包括以下五个阶段，对应五种类型的弧线：(a)进站弧(r，o(a)，0，t)，即旅客进入车站，从高铁始发站出发，其中t∈δ(a)，出发时间窗口δ(a)被认为是旅客a的出行时间偏好，旅客从一组备选进站弧中选择特定的进站弧进入高速铁路路网；(b)等待弧(i，i，t，t+1)，即旅客在车站等待列车，可表示为从节点i的顶点(i，t)到顶点(i，t+1)，候车时间为一个时间单位；(c)运输弧，即高铁列车运行过程，每段运输弧的容量与列车运载能力相关联；(d)换乘弧(i，j，t，t′)，即在车站内换乘至不同列车，可表示为从时间t的节点i到时间t′的节点j，其中(t′-t)对应于换乘时间；(e)出站弧(d(a)，s，t，|t|)，即旅客离开高铁站，该弧连接旅客a的目的站d(a)和虚拟目的节点；注意，在有多条线路的高速铁路路网中，完成每个旅客出行od对都有不同的备选路线；
19、s22，建立高速铁路列车运行时空网并定义弧线；具体为：从时间t的节点i到时间t′的节点j的列车时刻表用列车运行时空弧(i，j，t，t′)表示，其中(t′-t)是链路(i，j)的用时。
20、优选地，步骤s3具体包括：
21、s31；建立高速铁路互馈模型；具体为：
22、从旅客角度来看，运营商应尽量减少旅客出行的总用时，如式(1)所示：
23、
24、s32，建立流平衡约束；具体为：
25、在时空网络中，每位旅客a都需要满足流平衡约束条件，该约束条件表示为式(2)至式(4)；
26、对于任意虚拟原点顶点(r，0)：
27、
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【技术保护点】
1.一种高速铁路典型扰动与调度指挥的互馈响应方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种高速铁路典型扰动与调度指挥的互馈响应方法，其特征在于，步骤S1中，具体为：
3.根据权利要求1所述的一种高速铁路典型扰动与调度指挥的互馈响应方法，其特征在于，步骤S2中，
4.根据权利要求1所述的一种高速铁路典型扰动与调度指挥的互馈响应方法，其特征在于，步骤S3具体包括：
【技术特征摘要】
1.一种高速铁路典型扰动与调度指挥的互馈响应方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种高速铁路典型扰动与调度指挥的互馈响应方法，其特征在于，步骤s1中，具体为：
3...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱晓宁，禚思雨，王力，商攀，徐恺，周琪，王帅，高睿洁，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：
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