[发明专利]基于改进模拟退火算法的城际列车开行方案优化方法

权利要求书

1.基于改进模拟退火算法的城际列车开行方案优化方法，其特征在于，主要包括：

步骤S1：构建多目标函数，并建立开行方案优化模型；

步骤S2：采用线性加权法将多目标函数转化为单目标函数；

步骤S3：确认城际列车开行的相关影响因子；

步骤S4：利用改进的模拟退火算法进行列车开行方案的优化计算；

步骤S5：根据计算结果，提取最优目标函数值。

2.根据权利要求1所述的基于改进模拟退火算法的城际列车开行方案优化方法，其特征在于，步骤S1中所述构建多目标函数，具体包括：

以f(Si,Sj,Tu)表示OD对(Si,Sj)间乘坐列车Tu的客流量，c(Si,Sj,Tu)表示OD对(Si,Sj)间乘坐列车Tu的平均广义出行费用；第一个优化目标总广义出行费用最小可以表示为：

票价费用和旅行时间费用共同构成旅客平均广义出行费用；OD(OriginalDestination)为起始站至终到站；

以c1表示旅客出行成本中票价的平均权重因子；c2表示旅行时间转化为费用的平均权重因子；p(Si,Sj,Tu)表示OD对(Si,Sj)间乘坐列车Tu的平均票价；dsisj表示OD对(Si,Sj)间的路段距离；以vTu来表示考虑列车停站和起停附加时分在内的列车Tu的平均旅行速度；为0-1变量，列车Tu分担OD对(Si,Sj)间的客流量记作否则平均广义出行费用c(Si,Sj,Tu)表示为：

铁路运输部门的总收入主要来源于客票收入；运营成本由固定成本和可变成本两部分构成，将固定成本视作开行一列车必须产生的费用，可变成本由列车公里费用、车辆公里费用和停站费用三部分组成；

以为表示列车停站的0-1变量，若列车Tu在车站Sm停车记作否则cfTu表示开行列车Tu的固定成本；cpTu表示列车Tu的停站费用；cuTu为列车Tu的车公里费用；cvTu为车辆公里费用；mTu为列车Tu的编组数量；dSoSd为列车自始发站So运行到终到站Sd走行的总公里数；fT为T类列车的开行数量；

运营总收入可表示为：

运营总成本可表示为：

第二个优化目标铁路运输部门的效益最大可以表示为：

maxz₂＝C_I-C_s。

3.根据权利要求1所述的基于改进模拟退火算法的城际列车开行方案优化方法，其特征在于，步骤S1中所述建立模型，具体包括：

以列车载客量、客流需求的满足、通过能力及运能匹配度作为约束条件建立模型；约束条件的限制主要包括：

1)列车Tu输送的总客流量不大于此列车的载客量的限制：

式中，Au表示列车Tu的定员；Ψu表示列车Tu的满载率；

2)服务于OD对(Si,Sj)的所有列车的载客能力要满足此OD对间的客流需求：

式中，f(Si,Sj)表示OD对(Si,Sj)间的客流需求；

3)研究时段内所有列车开行频率之和不超过区段通过能力Nei和车站通过能力Nsi能力的限制：

4)所有列车在区段两端站，即列车的始发站和终到站必须停车：

5)若城际铁路与城市轨道交通的运能可以有效衔接，城市轨道交通可以提供的运能应满足及时疏散换乘客流的需求；

假设在客流换乘的某时段h内，T类城际列车到达终到站的列车数为[fT·h/H]([]表示取整)，H表示城际列车总运营时段长度；城际列车终到站可换乘城市轨道交通的所有线路共有nr个方向；城市轨道交通列车在研究时段h内的发车间隔为tr；列车编组为mr；车厢最大载客量为cr；到达终到站后的换乘客流所占比例为α；时段h内城市轨道交通列车可供换乘旅客乘坐的容量比例为β；

经上述分析，在时段h内的换乘客流量可表示为：

若要保证城市轨道交通列车的运能能够及时疏散换乘旅客，必须满足：