[发明专利]基于停站方案节能的高速铁路列车运行图的调整方法

权利要求书

1.基于停站方案节能的高速铁路列车运行图的调整方法，其特征在于，包括如下步骤：

分析节假日和非节假日的旅客出行情况，根据各车站日均发送的旅客量，确定各车站停站率；

根据牵引计算软件，计算各中间站高速铁路列车停站增加的能耗值；

在满足高速铁路列车的安全间隔和停站时间的约束下，建立总旅行时间最短和节能的双目标模型；

采用模糊数学规划法，对双目标模型进行求解；

根据能耗值与停站方案的关系，给出基于节能的停站方案调整建议；

其中，确定各车站停站率：车站停站率根据各车站的客流量计算确定；停站方案的设置，满足最小停站率，因此，基于满足客流需求的基础上，确定最小车站停站率，最小车站停站率γ_s的计算公式如(1-1)所示：

式中，表示s站的旅客到发的日均人数，k表示列车的客流密度，W表示开行的总列车数；确定最小车站停站率后，各车站的停站次数大于或等于最小停站率，车站停站率β_s的计算公式如(1-2)所示：

式中，x_i,s表示i列车在s站是否停站，若停站则为1，否则为0；

在建立双目标模型中，目标函数包括：

以高速铁路列车总旅行时间最短为目标，建立模型如式(2-1)所示：

式(2-1)中，J的含义为：列车集合J＝{j|j＝1,2,…,p}，

以高速铁路列车停站增加的能耗值最小为目标，建立模型如式(2-2)所示：

式(2-2)中，x_j,s的含义为：0-1变量，表示列车j在s站是否停站，停站为1，否则为0；e_s的含义为：列车在车站s停站增加的能耗；S的含义为：车站集合S＝{s|s＝1,2,…,q}，

约束条件包括区间运行时间约束、停站时间约束、到发间隔约束、始发终到站停站约束、越行约束、合理始发终到约束和停站率约束；

①区间运行时间约束：高速铁路列车在区间运行时间包括纯运行时间和起停附加时间，具体如(2-3)所示：

式(2-3)中，t_s,s+1的含义为：列车在n区间的运行时分；t_s的含义为：列车起车附加时分；t_b的含义为：列车停车附加时分；

②停站时间约束：高速铁路列车停站时间包括旅客上下时间和机务换乘时间，具体如(2-4)所示：

式(2-4)中，t_min的含义为：列车最小停站时间；t_max的含义为：列车最大停站时间；

③到发间隔约束：高速铁路列车的到发间隔需满足安全间隔要求，若列车j、j+1均通过s站或在s站停站，则满足到发最小间隔时间标准，具体如(2-5)所示：

式(2-5)中，I表示列车追踪间隔时间；

若列车j在s站停车，列车j+1通过s站，则满足的最小间隔时间标准，具体如(2-6)所示：

式(2-6)中，I_d的含义为：列车通发间隔时间；I_a的含义为：列车到通间隔时间；

④始发终到站停站约束：由于始发终到站停站服务是固有服务，在始发终到站，列车进行停站作业，具体如(2-7)所示：

式(2-7)中，x_j,s的含义为：0-1变量，表示列车j在s站是否停站，停站为1，否则为0；

⑤越行约束：高速铁路列车越行在车站进行，具体如(2-8)所示：

⑥合理始发终到约束：时刻表满足合理始发终到站时间范围，时刻表中的首班车在始发站的出发时刻不早于最早合理出发时刻，时刻表中的末班车在终到站的到达时刻不晚于最晚合理终到时刻，具体如(2-9)所示：

式(2-9)中，T^d的含义为：首班车在始发站的最早合理出发时刻；T^a的含义为：末班车在终到站的最晚合理到达时刻；

⑦停站率约束：停站率包括高速铁路列车停站率和车站停站率，其中，高速铁路列车停站率：列车j在s站的停站次数与总车站数之间的比值如(2-10)所示：

基于高速铁路列车停站率不变，设置每列车的停站次数与既有时刻表中的次数一致，即如(2-11)所示：

在既有的时刻表中，M表示j列车停站次数，N为j列车运行径路上车站总数；

车站停站率：列车j在s站的停站次数与总列车数之比如(2-12)所示：

根据客流需求，得最小车站停站率γ_s；为基于客流需求，设置各车站停站率大于或等于最小车站停站率，即如(2-13)所示：

β_s≥γ_s 式(2-13)；

在对双目标模型进行求解中：

Ⅰ.求解单目标线性规划的目标函数T和E，构造模糊正理想的解决方法；其中，z是所求最佳折中解；对于目标函数T，是满足式(2-3)～(2-13)约束条件下可行的最优解，T₁、T₂分别是解集的下界和上界；对于目标函数E，是满足式(2-10)～(2-13)约束条件下可行的最优解，E₁、E₂分别是解集的下界和上界；

Ⅱ.令目标函数T和E的隶属度函数分别为μ₁(z)和μ₂(z)，则有如下(3-1)和(3-2)所示：

Ⅲ.将多目标线性规划转化为单目标线性规划，则有如下(3-3)和(3-4)所示：

式中，F为单目标线性规划目标函数；ζ为最优满意度；ε为充分小正数，其中，取ε＝1.0×10^-7。