[發(fā)明專利]基于改進模擬退火算法的城際列車開行方案優(yōu)化方法

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• 申請日: 2018-06-28
• 公開（公告）號: CN108985500A
• 公開（公告）日: 2018-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 林立;孟學雷;杜雪靈;宋仲仲;湯霖
• 申請（專利權(quán)）人: 蘭州交通大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/30
• 代理公司: 北京中恒高博知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11249
• 代理人: 劉洪京

本發(fā)明公開了基于改進模擬退火算法的城際列車開行方案優(yōu)化方法，主要包括：步驟S1：構(gòu)建多目標函數(shù)，并建立開行方案優(yōu)化模型；步驟S2：采用線性加權(quán)法將多目標函數(shù)轉(zhuǎn)化為單目標函數(shù)；步驟S3：確認城際列車開行的相關(guān)影響因子；步驟S4：利用改進的模擬退火算法進行列車開行方案的優(yōu)化計算；步驟S5：根據(jù)計算結(jié)果，提取最優(yōu)目標函數(shù)值。本發(fā)明的基于改進模擬退火算法的城際列車開行方案優(yōu)化方法，以實現(xiàn)以期為城際列車開行方案的優(yōu)化提供一種新的方法，同時改善傳統(tǒng)模擬退火算法求解時時間過長、初始溫度較難確定以及搜索過程中因執(zhí)行概率接受準則而導(dǎo)致遺失當前最優(yōu)解等問題，可以更容易地找出全局最優(yōu)解的優(yōu)點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及城際列車開行方案優(yōu)化方法領(lǐng)域，具體地，涉及基于改進模擬退火算法的城際列車開行方案優(yōu)化方法。

背景技術(shù)

隨著近年來我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，城鎮(zhèn)化進程的日益加快，城市已經(jīng)不再是一個獨立的個體，各城鎮(zhèn)間物資、人才交流日益密切，城市的功能定位越來越明確，城市的發(fā)展也越來越依賴于城市群的推動。城市群的發(fā)展所帶來的交通需求特征變化主要體現(xiàn)在：城市對外交通組織具有明顯的區(qū)域化特征；城鎮(zhèn)間的交通需求具有明顯趨向于城市交通的特征；城市群旅客出行空間的分布體現(xiàn)了區(qū)域智能化的趨勢。

城際快速軌道交通系統(tǒng)是我國鐵路客運專線規(guī)劃和建設(shè)的一個重要內(nèi)容，許多城市群的城際鐵路已經(jīng)開通運營。城際快速軌道交通是建設(shè)在人口稠密、經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)的公交化開行的，專門服務(wù)于相鄰城市或者城市群的旅客運輸專線鐵路，它是區(qū)域性的重要交通運輸基礎(chǔ)設(shè)施。城際軌道交通所包涵的不只是城鐵，還有地鐵、輕軌、單軌等。多種出行方式相互補充，共同提高了城市群綜合交通系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量和運行效率。

列車開行方案是客運組織的核心，是運行圖編制的基礎(chǔ)。為了更好的服務(wù)旅客和分配運力資源，制定科學高效的列車開行方案就顯得尤為重要。開行方案旨在確定列車的開行數(shù)量、運行徑路以及停站序列等要素。合理制定列車開行方案能最大化利用鐵路既有設(shè)備，提高運輸效益和旅客服務(wù)水平。

從既有的相關(guān)研究來看，現(xiàn)階段關(guān)于城際鐵路列車開行方案和地鐵列車開行方案的研究已較為成熟。但是，目前既有研究在制定列車開行方案時均只考慮了鐵路系統(tǒng)內(nèi)部因素，未考慮旅客到站后與城市交通的匹配問題。實際上，對于時間價值較重的城際客流，單獨考慮城際鐵路系統(tǒng)內(nèi)部制定開行方案可能會導(dǎo)致旅客到站后無法及時疏散，從而影響整體的服務(wù)質(zhì)量和鐵路運輸效益。

模擬退火算法是80年代初期發(fā)展起來的一種求解大規(guī)模組合優(yōu)化問題的隨機性方法，能解決傳統(tǒng)的優(yōu)化方法難于解決的某些問題，在列車開行方案的優(yōu)化問題中同樣適用。模擬退火算法以優(yōu)化問題的求解與物理系統(tǒng)退火過程的相似性為基礎(chǔ)，利用Metropolis算法并適當?shù)乜刂茰囟鹊南陆颠^程實現(xiàn)模擬退火，從而達到求解全局優(yōu)化問題的目的。

本發(fā)明即是在對既有研究進行分析的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)當前研究存在的問題，提出了一種基于改進模擬退火算法的城際列車開行方案優(yōu)化方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，針對上述問題，提出基于改進模擬退火算法的城際列車開行方案優(yōu)化方法，以實現(xiàn)以期為城際列車開行方案的優(yōu)化提供一種新的方法，同時改善傳統(tǒng)模擬退火算法求解時時間過長、初始溫度較難確定以及搜索過程中因執(zhí)行概率接受準則而導(dǎo)致遺失當前最優(yōu)解等問題，可以更容易地找出全局最優(yōu)解的優(yōu)點。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：基于改進模擬退火算法的城際列車開行方案優(yōu)化方法，主要包括：

步驟S1：構(gòu)建多目標函數(shù)，并建立開行方案優(yōu)化模型；

步驟S2：采用線性加權(quán)法將多目標函數(shù)轉(zhuǎn)化為單目標函數(shù)；

步驟S3：確認城際列車開行的相關(guān)影響因子；

步驟S4：利用改進的模擬退火算法進行列車開行方案的優(yōu)化計算；

步驟S5：根據(jù)計算結(jié)果，提取最優(yōu)目標函數(shù)值。