[发明专利]一种旅客列车运行方案图编制方法

权利要求书

1.一种旅客列车运行方案图编制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1、构建铁路路网拓扑结构图，建立基于车站的路网拓扑结构图；

步骤S2、依据路网拓扑结构图，利用模糊集描述方便旅客旅行的目标函数，以车站、线路能力为约束，建立路网旅客列车运行方案图编制优化模型；

步骤S3、利用粗糙-模糊软集合理论，刻画路网车站重要度，将路网旅客列车运行方案图编制优化模型转化为按照车站重要度编制的旅客列车运行方案图编制模型；

步骤S4、根据基于车站、线路能力协调的蚁群算法，对所述按照车站重要度编制的旅客列车运行方案图编制模型进行快速求解，得到旅客列车运行方案图；

其中，路网旅客列车运行方案图编制优化模型maxf(t)为：

其中，μ_F(x)表示旅客列车发车、到达时间对旅客的方便程度函数；D_i表示从客运站s_i始发的列车集合；A_i表示到达客运站s_i的列车集合；T表示为列车开放时间段，设将T划分成n个时间域，即T＝{t₁,t₂....t_n}，设t_j＝[l_j,k_j]，l_j,k_j分别代表第j个时间域的上、下限，j＝1,2,…,n，其中，T＝{t}

w为旅行时间；为客运站s_i在时间段t_j的到发线发车能力，为接车能力；

δ(d)，δ(a)表示旅客列车等级优先系数；

步骤S4具体包括以下步骤：

步骤4.1：依据粗糙主成分分析法对客运站重要度排序，重要度降序记为s₁,s₂,...,s_m；

步骤4.2：依据基于车站、线路能力协调的蚁群算法，计算S_i站与S_i+1,S_i+2,...,S_m之间互开旅客列车中第h等级列车的始发时间域，设i＝1,h＝1，基于车站、线路能力协调的蚁群算法计算过程包括如下步骤：

步骤1、初始化参数：开始时每条边的信息素量都相等，即τ_lb(0)＝C，Δτ_lb(0)＝0，τ_lb表示边(l,b)上的信息素量，Δτ_lb表示本次迭代边(l,b)上的信息素增量l,b分别表示时间T内的第l,b个时间域，l,b∈(t₁,t₂,… ,t_n)，C为常数；

步骤2、将m_ant只蚂蚁随机的放在n个时间域所代表的顶点中，禁忌表为对应的顶点；

步骤3、取1只蚂蚁，计算转移概率其中，N^k(l)＝T/Tabu^k表示蚂蚁k下一步的可选时间域集合，Tabu^k表示蚂蚁k的禁忌表，η_lb为信息素更新规则，τ_lb表示始发时间域l,b间的信息素浓度，τ_lb(t′+1)＝(1-ρ)·τ_lb(t′)+Δτ_lb，t′为迭代次数，α(α＞0)和β(β＞0)为表征信息素与启发式信息重要度的参数，ρ表示信息素挥发系数，表示第k只蚂蚁在本次迭代中留在边(l,b)上的信息素量，Q表示正常数，L_k表示蚂蚁k在本次周游中所走路径的方便度，L_k＝∑μ_F(x)；按照信息素更新规则

选择下一个顶点，更新禁忌表，再计算概率，再选择顶点，再更新禁忌表，直至遍历所有顶点一次；

步骤4、计算该只蚂蚁留在各边的信息素量该蚂蚁死去；

步骤5、重复3～4，直至m_ant只蚂蚁都周游完毕；

步骤6、计算各边的信息素增量Δτ_lb和信息素量τ_lb(t)；

步骤7、记录本次迭代的路径，更新当前的最优路径，清空禁忌表；

步骤8、判断是否达到预定的迭代步数，或者是否出现停滞现象；若是，算法结束，输出当前最优路径；否，转2，进行下一次迭代；

步骤4.3：若i+1＜m，返回步骤4.2，否则，转步骤4.4；

步骤4.4：i＝1，若h+1小于列车等级数，转步骤4.2，否则，转步骤4.5；

步骤4.5：算法结束，输出结果。