[發(fā)明專利]一種基于基于自適應(yīng)大鄰域搜索算法的城軌列車時(shí)刻表節(jié)能優(yōu)化方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110299785.7
• 申請(qǐng)日: 2021-03-19
• 公開（公告）號(hào): CN113065239B
• 公開（公告）日: 2023-10-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高學(xué)金;閆曉東;高慧慧;韓華云
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;G06Q50/30;G06F111/06
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 張慧

1.一種基于自適應(yīng)大鄰域搜索算法的城軌列車時(shí)刻表節(jié)能優(yōu)化方法，其特征包括“模型構(gòu)建”和“算法設(shè)計(jì)”兩個(gè)階段，具體步驟如下：

A.模型構(gòu)建階段：

步驟1：時(shí)刻表模型構(gòu)建：構(gòu)建時(shí)刻表模型的目的為計(jì)算相鄰兩輛列車的牽引制動(dòng)重疊時(shí)間，使重疊時(shí)間在約束條件內(nèi)達(dá)到最大，列車運(yùn)行高峰期以及非高峰期，列車的發(fā)車間隔，停站時(shí)間會(huì)有顯著不同，故在建立模型時(shí)分別建立在列車運(yùn)行高峰期以及非高峰期的模型；

(1.1)列車運(yùn)行高峰期：列車運(yùn)行高峰期，由于列車發(fā)車間隔小，相鄰列車間隔較近，通常運(yùn)行在同一個(gè)區(qū)間；在階段1,列車i正在牽引加速離開第n站前往第n+1站，同一時(shí)刻，列車i+1正在制動(dòng)減速停往n站；階段2，列車i正在制動(dòng)減速準(zhǔn)備停往n+1站；同一時(shí)刻，列車i+1正在牽引加速離開n站；定義F₁(T,B)為列車運(yùn)行高峰期階段1的牽引制動(dòng)重疊時(shí)間計(jì)算函數(shù)，計(jì)算公式為：

其中n代表第n個(gè)車站，i代表第i輛列車，表示第i輛列車在第n站的出站時(shí)刻；代表第i輛列車到達(dá)第n站的時(shí)刻；代表第i輛列車在區(qū)間(n,n+1)牽引工況結(jié)束時(shí)刻；代表第i輛列車在區(qū)間(n,n+1)制動(dòng)工況開始時(shí)刻；

定義F₂(T,B)為列車運(yùn)行高峰期階段2的牽引制動(dòng)重疊時(shí)間計(jì)算函數(shù)，計(jì)算公式為：

經(jīng)總結(jié)，列車運(yùn)行高峰期的牽引制動(dòng)重疊時(shí)間的可以用F_p表示：

其中N代表車站數(shù)，I代表列車數(shù)；當(dāng)?shù)趎-1站與第n站位于同一個(gè)供電區(qū)間時(shí)λ(n-1,n)＝1，否則λ(n-1,n)＝0；

(1.2)列車運(yùn)行非高峰期：列車運(yùn)行非高峰期，發(fā)車間隔大，相鄰列車間隔較遠(yuǎn)，通常運(yùn)行于不同區(qū)間；在階段1，列車i+1正在制動(dòng)減速停往n站，同一時(shí)刻，列車i在牽引加速駛離n+1站；階段2，列車i正在制動(dòng)減速準(zhǔn)備停往n+2站，同一時(shí)刻，列車i+1正在牽引加速駛離n站；定義F₃(T,B)為列車運(yùn)行非高峰期階段1的牽引制動(dòng)重疊時(shí)間計(jì)算函數(shù)，計(jì)算公式為：

定義F₄(T,B)為列車運(yùn)行非高峰期階段2的牽引制動(dòng)重疊時(shí)間計(jì)算函數(shù)，計(jì)算公式為：

經(jīng)總結(jié)，列車運(yùn)行非高峰期的牽引制動(dòng)重疊時(shí)間的可以用F_op表示：

步驟2：模型化簡(jiǎn)：步驟1的得到列車時(shí)刻表模型涉及的決策變量有四個(gè)分別為決策變量太多導(dǎo)致計(jì)算量增大，模型變復(fù)雜，故考慮將模型進(jìn)行簡(jiǎn)化；定義h為列車的發(fā)車間隔，t_(n,n+1)為列車運(yùn)行在區(qū)間(n,n+1)運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)，為列車在區(qū)間(n,n+1)處于牽引工況的時(shí)長(zhǎng)，為列車在區(qū)間(n,n+1)處于制動(dòng)工況的時(shí)長(zhǎng)，x_n為列車在第n站的停站時(shí)間，其中i＝1,2,3,…,I，n＝1,2,3,…,N；

可以知道：將以上表達(dá)式代入公式(3)和(6)得到：

其中x＝x_n＝(x₁,x₂,x₃,...,x_N-1)

步驟3：得出目標(biāo)函數(shù)：

經(jīng)過上述分析，得到最終的時(shí)刻表優(yōu)化目標(biāo)：

約束條件有四個(gè)，第一個(gè)為停站時(shí)間約束，其上、下限分別為l_h和u_h；第二個(gè)約束為列車在每站的駐留時(shí)間，其上、下限分別為l_n和u_n；第三個(gè)約束為正整數(shù)約束，Z代表正整數(shù)集合；第四個(gè)約束條件為總行程時(shí)間的約束，其上、下限分別為l_T和u_T，r_(n,n+1)代表列車在區(qū)間(n,n+1)的運(yùn)行時(shí)間；

B.算法設(shè)計(jì)階段：

步驟4：利用自適應(yīng)大鄰域搜索算法對(duì)模型進(jìn)行求解，得到優(yōu)化后的時(shí)刻表。