[發明專利]一種動車組運行優化方法、裝置、設備及可讀存儲介質

有效

• 申請號: 202010873612.7
• 申請日: 2020-08-26
• 公開（公告）號: CN112528550B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 陳釘均;梁玲玲;倪少權;呂紅霞;呂苗苗;潘金山;張杰;陳韜;李雪婷;郭秀云;廖常宇;謝春
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G06Q10/04;G06Q50/30;G06F111/04
• 代理公司: 北京集智東方知識產權代理有限公司 11578
• 代理人: 陳亞斌;關兆輝

1.一種動車組運行優化方法，其特征在于，包括：

獲取動車組的基本信息和交路段的基本信息，構建動車組擔當交路段的接續成本計算公式；

以動車組接續交路段總成本最少為目標，建立動車組運用優化模型；

通過動車組運用優化模型，采用匈牙利算法計算出每天的動車組運用方案；

根據動車組的基本信息和當天列車運行線的基本信息，構建動車組運用接續網絡；

獲取實際客流需求，分別以動車組運用數量最少、接續成本最少和動車組利用效率最高為目標，建立列車運行圖選線與動車組運用協同優化模型；

通過設計遺傳算法求解模型，得出每條運行線狀態以及動車組擔當的運行線序列；

其中，所述獲取動車組的基本信息和交路段的基本信息，構建動車組擔當交路段的接續成本計算公式，包括：

獲取動車組車型、編組信息以及動車組交路段可用車型、編組集合；

構建動車組擔當交路段時的車型、編組影響公式：

m_i∈M_j且b_i∈B_j(1)公式(1)中：I表示當日所有可用動車組集合，i為動車組索引，i∈I；J表示當日所有交路段集合，任一交路段需要有動車組去擔當，j為交路段索引，j∈J；m_i表示動車組i的車型；M_j表示交路段j的可用車型集合；b_i表示動車組i的編組；B_j表示交路段j的可用編組集合；

獲取當日動車組中所有動車的初始累計運行里程、當日動車組中所有動車的初始累計運行時間、當日動車組交路段運行里程、運行時間、規定的動車組檢修里程周期標準和規定的動車組檢修時間周期標準；

構建動車組擔當交路段后的累計運行里程、時間計算公式：

L_ij＝L_i+L_j??????????????????(2)

T_ij＝T_i+T_j????????????????????(3)

公式(2)、(3)中，

L_ij表示動車組i擔當交路段j后的累計運行里程；L_i表示動車組i的初始累計運行里程；L_j表示交路段j的運行里程；T_ij表示動車組i擔當交路段j后的累計運行時間；T_i表示動車組i的初始累計運行時間；T_j表示交路段j的運行時間；

構建動車組擔當交路段時的檢修影響公式：

L_ij≤L^mc且T_ij≤T^mc?????????????????(4)

公式(4)中：L^mc表示規定的動車組一級檢修里程周期；T^mc表示規定的動車組一級檢修時間周期，I表示當日所有可用動車組集合，J表示當日所有交路段集合；

獲取動車組初始所在站點、動車組初始所在站點的到達時間、交路段始發站點、到達始發站點的時間、站點檢修能力信息、站點間調車時間、動車組擔當交路段的最小時間間隔和動車組檢修作業時間；

構建不同情況下動車組擔當交路段時的必要作業時間計算公式：

公式(5)中：表示動車組i擔當交路段j的必要作業時間，T^cn表示動作組擔當交路段的最小時間間隔；T_m表示動車組檢修作業時間；表示動車組i初始所在站點；表示交路段j始發站點，S_m表示具有檢修能力的站點集合；表示在站點與之間的調車時間，同理；

構建動車組擔當交路段時的必要作業時間影響公式：

公式(6)中：表示動車組i到達初始站點的時間；表示交路段j的始發時間；

獲取檢修里程和時間在檢修成本中的權重參數和站點間調車成本；

構建動車組檢修成本計算公式：

公式(7)中：α₁和α₂分別表示檢修里程和檢修時間在計算檢修成本中的權重參數；

構建動車組擔當交路段的接續成本計算公式：

公式(8)中：C_ij表示動車組i擔當交路段j的接續成本；表示在站點與之間的調車成本，同理；M表示一個無窮大的正數；

其中，所述根據動車組的基本信息和當天列車運行線的基本信息，構建動車組運用接續網絡，包括：

獲取當日可用動車組的數量和編號，以及運行圖中列車運行線的數量和編號；

構建動車組運用接續網絡中點類型判斷公式：

公式(13)中：V表示當日任務點集合，i為任務點索引；為點類型判斷變量，取值為0或1；表示v_i為動車組初始狀態點，v_i∈V^b，表示為其他類型點；表示v_i為動車組結束狀態點，v_i∈V^o，表示為其他類型點；表示v_i為檢修任務點，v_i∈V^m，表示為其他類型點；表示v_i為列車任務點，v_i∈V^r，表示為其他類型點；

獲取各類型點的對應參數，所述參數包括，任務對應過程的起始站點、起始時刻、終到站點、終到時刻、動車組走行里程和動車組運用時間；

構建動車組運用接續網絡中有效弧判斷公式：

公式(14)中：ξ_ij表示點v_i與v_j之間弧有效性參數，ξ_ij＝1表示v_i與v_j之間存在有效弧，ξ_ij＝0表示不存在；分別表示點v_i對應過程的起始站點、起始時刻、終到站點、終到時刻，v_j同理；

構建弧費用值計算公式：

公式(15)中：c_ij表示點v_i與v_j之間弧的費用值；所述弧費用值，為網絡中弧所對應的代價，此處以任務點間接續所需消耗的時間表示；

獲取各點對應走行里程、各點對應時間參數、弧里程和弧時間參數；

構建有效弧起點時刻累計走行里程和終點時刻累計走行里程計算公式；

公式(16)和公式(17)中：x_ij表示動車組是否選擇弧(i,j)，x_ij＝1表示動車組選擇弧(i,j)，動車組擔當完點v_i對應的任務后繼續擔當點v_j對應的任務，x_ij＝0表示不選擇，x_ki＝1同理；表示弧(i,j)起點時刻累計走行里程，表示弧(i,j)終點時刻累計走行里程，同理；表示初始狀態點v_i對應動車組的累計走行里程；z_i表示是否在v_i點安排動車組檢修，z_i＝1表示進行檢修，z_i＝0表示不進行檢修；

構建有效弧起點時刻累計走行時間和終點時刻累計走行時間計算公式；

公式(18)和公式(19)中：表示弧(i,j)起點時刻累計走行時間，表示弧(i,j)終點時刻累計走行時間，同理；表示初始狀態點v_i對應動車組的累計走行時間；

其中，所述獲取實際客流需求，分別以動車組運用數量最少、接續成本最少和動車組利用效率最高為目標，建立列車運行圖選線與動車組運用協同優化模型，包括：

構建動車組參與運用的數量最少計算公式：

公式(20)中，min?Z₁表示動車組參與運用的最少數量，x_ij表示動車組是否選擇弧(i,j)，x_ij＝1表示動車組選擇弧(i,j)，動車組擔當完點v_i對應的任務后繼續擔當點v_j對應的任務；

構建動車組運用的總接續費用最少計算公式：

公式(21)中，min?Z₂表示動車組運用的最少總接續費用，c_ij表示點v_i與v_j之間弧的費用值；

構建動車組的利用效率最高計算公式：

公式(22)中，maxZ₃表示動車組的最高利用效率；

構建動車組運用過程累計運行里程和累計運行時間不得超過規定的檢修周期標準的約束條件公式：

公式(23)和公式(24)中，

構建列車運行線狀態唯一性的約束條件公式：

公式(25)和公式(26)中，y_i表示點v_i對應列車運行線是否取消，y_i＝1表示取消，y_i＝0表示不取消，y_j同理；

構建動車組運用接續網絡流平衡的約束條件公式：

其中，

構建動車組運用總量平衡的約束條件公式：

公式(28)和公式(29)中，

獲取各時段各區間客流需求參數；

構建列車運行圖選線與動車組運用協同優化過程滿足客流需求的約束條件公式：

公式(31)中，表示T表示當日所有時段集合，t為時段索引，t∈T；OD表示當日所有區間集，od為區間索引，od∈OD；表示t時段區間od的客流需求參數；

構建變量約束條件公式：

x_ij＝{0,1}??????????????????(32)

y_i,y_j＝{0,1}????????????????(33)

z_i,z_j＝{0,1}????????????????(34)

公式(32)、(33)和公式(34)中，