[發明專利]一種固定列車運行線順序下的列車運行調整優化方法

有效

• 申請號: 202110453176.2
• 申請日: 2021-04-26
• 公開（公告）號: CN113128774B
• 公開（公告）日: 2023-09-19
• 發明（設計）人: 苗建瑞;郝煒寧;包云;董海榮;侯小雨
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q10/0631;G06Q50/30
• 代理公司: 北京市商泰律師事務所 11255
• 代理人: 黃曉軍

1.一種固定列車運行線順序下的列車運行調整優化方法，其特征在于，包括：

配置鐵路線路拓撲結構，構建鐵路線路拓撲結構對應的時空網絡；

配置初始列車運行計劃、列車運行基礎數據及固定的列車運行線數據；

根據所述鐵路線路拓撲結構、初始列車運行計劃、列車運行基礎數據及固定的列車運行線數據，基于所述時空網絡以列車總晚點時分最小為目標函數，以網絡流平衡為約束條件，建立固定列車運行線順序下的列車運行調整優化模型；

采用整數規劃算法求解所述固定列車運行線順序下的列車運行調整優化模型，根據求解結果確定固定列車運行線順序的列車運行調整計劃；

所述的配置鐵路線路拓撲結構，所述構建鐵路線路拓撲結構對應的時空網絡，包括：

配置鐵路線路拓撲結構，構建與所述鐵路線路拓撲結構對應的二維時空網絡，該二維時空網絡包括弧和節點，所述節點是由物理路網結構上車站進站、出站節點和區間節點在離散的時間軸上表示，所述弧包含區間虛擬起終點連接弧，列車弧間連接弧，區間列車運行弧及列車停留弧，所述區間虛擬起終點連接弧表示與站間區間設定的虛擬起點、虛擬終點連接的弧，無實際含義，所述列車弧間連接弧表示用于連接不同列車弧的邏輯弧，無實際含義，所述區間列車運行弧表示列車在站間區間的運行過程，所述列車停留弧表示列車在車站的停留過程；

所述的根據所述鐵路線路拓撲結構、初始列車運行計劃、列車運行基礎數據及固定的列車運行線數據，基于所述時空網絡建立固定列車運行線順序下的列車運行調整優化模型，包括：

所述固定列車運行線順序下的列車運行調整優化模型以列車總晚點時分最小為目標函數，所述列車總晚點時分為所有列車實際到達終點站時間與預定到達終點站時間的差值和，所述目標函數的表示如下：

式中，Z為列車總晚點時分，為列車f在時空網絡上的弧集合，為列車f是否占用時空弧(i,j,t,s)，占用為1，不占用則為0，為列車f在時空弧(i,j,t,s)上的走行時間，P_f為列車f到達終點站的預定到達時間，i,j為路網上的物理節點，t,s為離散的時刻；

根據二流耦合建模方法建立所述目標函數的約束條件，該約束條件包括：基于時空網絡的列車流約束、基于時空網絡的區間概念流約束、列車流與區間概念流流耦合約束，以及列車運行順序與區間概念流關聯約束；

所述的基于時空網絡的列車流約束包括：

在時空網絡中，對于始發/終到節點，列車f只能選擇其關聯的一條弧；

式中，EST_f為列車f在擾動后始發站的最早出發時間，o_f和d_f分別為列車f的起始節點、終到節點，和分別為列車f在時空網絡節點i上流入弧和流出弧的集合；

對于中間節點，流入弧上的列車數等于流出弧上的列車數；

式中，N_f為列車f在路網中的節點集合，A_tr為列車的時空弧集合；

所述的基于時空網絡的區間概念流約束包括：

區間概念流則是在每一個區間內設定一個概念流，以連接在該區間內所有列車運行線，每一區間概念流上的時空弧包括：列車在該區間的滿足安全間隔時分的列車運行弧、列車運行弧間的連接弧、該區間虛擬起點的流出弧以及該區間虛擬終點的流入弧；

在時空網絡中，對于始發/終到虛擬節點，區間概念流r只能選擇其關聯的一條弧；

式中，為區間概念流r是否占用時空弧(i,j,t,s)，占用為1，不占用則為0，o_r和d_r分別為區間概念流r的虛擬起始節點、終到節點，和分別為區間概念流r在時空網絡節點i上流入弧和流出弧的集合；

對于區間中間節點，流入弧上的概念流量等于流出弧上的概念流量；

式中，N_r為區間概念流r的節點集合，A_re為區間概念流的時空弧集合；所述的流耦合約束表示對于列車可能占用的任意時空弧，若列車f占用某區間的時空弧，則該區間的概念流r也一定占用該時空弧；

式中，E_s為區間弧集合；

所述的列車運行順序與區間概念流關聯約束包括：

列車運行順序與列車占用關系約束，若兩列車均占用某區間，則這兩列車必有一列車先到達，另一列車后到達；

式中，θ(f,f',i,j)表示列車f’到達區間(i,j)的時間晚于列車f，E_f表示列車f途徑的區間集合，f′,t′,s′分別為區分于列車f、時刻t,s的不同列車和時刻；

列車運行順序與區間概念流關系約束，當列車運行線順序確定后，區間概念流也滿足一定的約束，進而控制列車流，下述二式分別為θ_f,f′,i,j＝1和θ_f,f′,i,j＝1時區間概念流的流向約束，θ_f,f′,i,j＝0和θ_f,f′,i,j＝0時，約束無效；

式中，M表示一個非常大的正數，為區間概念流在時空網絡上的弧集合；

θ_f,f′,i,j為固定列車運行線約束，用于對列車調度員固定的列車運行順序涉及的列車和運行區間進行約束：

式中，F_pr為列車調度員固定的列車車次集合，E_pr為固定的列車運行線所在的區間集合。