[发明专利]间歇式供电的城际列车开行方案的优化方法及系统

说明书

本发明公开了一种间歇式供电的城际列车开行方案的优化方法及系统，该方法包括：城际铁路列车每天的运营时间段划分为多个等长的微小时间区段；将每个城际列车线路上的车站节点、列车的列车停站弧和列车运行弧构成时空网络有向图；将旅客出行需求点集中具有相同出发时间的旅客划分为一个旅客群体；根据旅客群体是否乘坐列车出行构建旅客群体与列车的关系变量和决策变量；设置出行时间偏差惩罚时间以及未登上列车旅客惩罚时间；以列车运行成本和旅客出行成本的加权和最低为优化目标，设定约束条件；求解得到优化后的城际列车开行方案。本发明在优化的同时可以计算旅客实际出发时间偏差，量化了旅客时变需求满足程度。

技术领域

本发明涉及列车调度技术领域，尤其涉及一种间歇式供电的城际列车开行方案的优化方法及系统。

背景技术

间歇式供电城际列车是下一代城际交通的重要方式，间歇式供电车辆在保留传统城际轨道交通优势的前提下，改变了供能模式，有效精简了功能系统的空间分布，但同时也带来供能紧张，剩余能源焦虑的问题。间歇式供电城际列车客流量大且具有时变特性，在早晚高峰时段会出现明显的波动情况，列车开行方案应当满足旅客时变需求，避免旅客拥堵造成列车能耗负担增加；同时根据实际情况充分利用铁路运输资源，降低铁路企业的运营成本。

城际客流需求具有明显的时变特性，即在运营时间段内，每对起讫站之间的需求大小都会随着时间的变化而变化。在同一运营日中的不同时段，客流可能会发生波动。现有的列车开行方法未考虑客流的时间分布，仅从空间(线路、车站等)和时间(列车到发时刻、旅客出行时刻等)两个角度进行优化。

因此需要在开行方案决策过程中考虑客流的时间分布，从空间(线路、车站等)和时间(列车到发时刻、旅客出行时刻等)两个角度进行评价，得到列车开行方案的整体最优。

发明内容

本发明提供了一种间歇式供电的城际列车开行方案的优化方法及系统，用以解决现有的列车开行方法未考虑客流的时间分布，仅从空间(线路、车站等)和时间(列车到发时刻、旅客出行时刻等)两个角度进行优化的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种间歇式供电的城际列车开行方案的优化方法，包括以下步骤：

根据城际铁路列车每天的运营时间段，将运营时间段通过多个离散的时间点划分为多个等长的微小时间区段；

将每个城际列车线路上的车站节点通过多个等长的微小时间区段扩展为对应的多个时空节点，构成时空点集合；由列车的列车停站弧和列车运行弧构成有向弧段集合；时空点集合和有向弧段集合构成时空网络有向图；

根据每个城际列车线路上的车站数量确定旅客出行需求点集，将旅客出行需求点集中具有相同出发时间的旅客划分为一个旅客群体；

根据旅客群体是否乘坐列车出行构建旅客群体与列车的关系变量和决策变量；设置出行时间偏差惩罚时间以及未登上列车旅客惩罚时间；

以列车运行成本和旅客出行成本的加权和最低为优化目标，以时空网络中的时空节点上列车流和客流守恒特性，列车流和客流之间的时间逻辑，以及铁路行车组织要求的车站发车间隔时间、列车定员以及列车运行总数作为约束条件；求解得到优化后的城际列车开行方案。

优选地，列车运行成本为列车在弧段上运行时间之和；旅客出行成本包括：旅客群体在弧段上旅行时间之和、旅客出行时间偏差成本和未登上列车惩罚成本的加权和。

优选地，根据旅客群体是否乘坐列车出行构建旅客群体与列车的关系变量和决策变量，包括：

为列车f与旅客群体关系变量，若旅客群体乘坐列车f出行则否则

列车开行方案与旅客的出行情况采用如下的决策变量：