[发明专利]一种城市轨道交通网络始发列车发车时刻优化方法

说明书

本发明提供了一种城市轨道交通网络始发列车发车时刻优化方法，包括以城市轨道交通网络中各条线路间的始发列车的冗余发车间隔最小化为目标函数，以各条线路的始发列车的发车时刻为决策变量，以始发列车的站间区间运行时间、始发列车的停站时间和始发列车在始发站的发车时刻范围为约束条件，根据城市轨道交通网络始发列车发车时刻优化模型得到各条线路的始发列车的发车时刻。本方法通过对模型的目标、约束的分析，将复杂的非线性约束简化为线性约束，提出始发列车冗余发车间隔的概念，通过将模型的传统目标函数的最小乘客换乘等待时间转化为更易计算的最小首发列车冗余发车间隔，大大减少模型的复杂度，提高计算效率。

技术领域

本发明涉及轨道交通技术领域，尤其涉及一种城市轨道交通网络始发列车发车时刻优化方法。

背景技术

20世纪70年代以来，随着能源危机以及城市化进程带来的资源短缺、道路交通拥挤、交通事故和环境污染等的加剧，城市公共交通受到发达国家及发展中国家的普遍重视。城市公共交通是大众出行的主要载体，是城市功能正常运转的重要支撑，各大城市一直高度重视公共交通的发展。以北京市为例，2007年以来，北京市轨道交通运营线路由2007年的5条增加到2015年的19条，增长3.8倍；运营线路里程由2007年的142公里突破到700公里，增长4.9倍；运营车站由2007年的93座增加到318座，增长3.4倍。

由此可见，各大城市轨道交通系统已由单一线路发展成为纵横交错、经纬贯穿的轨道交通路网。轨道交通的总发展趋势呈现了集中型、网络化和多模式的发展态势。从系统工程角度出发，城市轨道交通网络化是一个由设施、设备、管理以及信息等诸多要素共同构建的复杂系统。进入网络化运营阶段后，凸显了协调配合、统筹规划、集中管理以及信息共享等新挑战。因此，充分发挥网络系统整体效能、完善网络规划，研究网络化城市轨道交通运营问题，构建一个系统完整、管理科学的运营体系是各大城市发展的迫切需求。

从北京地铁网络始发列车时刻表中可以发现，实际的轨道交通始发列车发车时刻编制，一般通过人工经验及手动推算获得。其前提假设是列车严格按图进行，即列车的区间运行时间及在站停站时间不受环境影响。然而，由于列车运行过程中存在诸多不确定因素，如上下车客流量的变化，列车在各站的停站时间有一定的偏差，进而影响列车在各站的到发时刻。现有的网络化城市轨道交通运营的缺陷主要包括三点：首先，始发列车在换乘站的衔接力度不大，主要表现为始发列车间的换乘等待时间冗长。这使得轨道交通网络的可达性较低并导致始发乘客在换乘站滞留；第二，长时间的换乘滞留将会造成乘客集聚，增加安全隐患；第三，传统的始发列车编制模型计算效率低下，如具有5条线路和5个换乘站的小型网络，计算时间高达数小时，其主要原因是由于模型中包含非线性约束，使得优化软件在求解该模型时占用大部分时间。

因此，本发明提出了一种用于避免换乘集聚和减少换乘等待时间的城市轨道交通网络始发列车发车时刻优化方法。

发明内容

本发明提供了一种城市轨道交通网络始发列车发车时刻优化方法，以解决现有技术问题中的缺陷。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

本发明实施例提供了一种城市轨道交通网络始发列车发车时刻优化方法，包括：

以城市轨道交通网络中各条线路间的始发列车的冗余发车间隔最小化为目标函数，以各条线路的始发列车的发车时刻为决策变量，以始发列车的站间区间运行时间、始发列车的停站时间和始发列车在始发站的发车时刻范围为约束条件，根据城市轨道交通网络始发列车发车时刻优化模型得到各条线路的始发列车的发车时刻；

所述的城市轨道交通网络始发列车发车时刻优化模型如下式(1)所示：