[发明专利]高速铁路多线路列车运行图与到发线分配协同编制方法

权利要求书

1.一种高速铁路多线路列车运行图与到发线分配协同编制方法，其特征在于，包括：

考虑车站咽喉区线路资源占用和车站到发线的具体分配，构建区间-车站咽喉区-车站到发线三段式列车运行图编制框架；

基于所述区间-车站咽喉区-车站到发线三段式列车运行图编制框架和设定的模型假设条件，建立列车运行图和到发线分配的协同编制模型；

对所述列车运行图和到发线分配的协同编制模型进行求解，同时得到多线路的最优列车运行图和多车站的最优到发线分配方案；

所述的考虑车站咽喉区线路资源占用和车站到发线的具体分配，构建区间-车站咽喉区-车站到发线三段式列车运行图编制框架，包括：

考虑车站咽喉区线路资源占用和车站到发线的具体分配，将列车运行图传统的区间-车站的宏观图形表示重构成区间-车站咽喉区-车站到发线的中观图形表示模式，构建高铁物理网络和高铁时空网络，得到区间-车站咽喉区-车站到发线三段式列车运行图编制框架；

所述高铁物理网络由点和边构成，其中点用来表示列车进站点、列车出站点、车站中心线所在的各到发线上的点以及列车在区间需要进行径路选择的关键性节点，边用来表示衔接两个点的线路；

所述高铁时空网络由点和时空弧构成，其中点用来表示高铁物理网络中的点在时间上的拓展，时空弧包括区间运行弧、咽喉区运行弧和到发线等待弧三类，分别表示列车在区间、咽喉区和到发线上的时空轨迹，根据列车运行方向，区间运行弧和咽喉区运行弧进一步划分为上行运行弧和下行运行弧两类；根据作业类型，咽喉区运行弧分为进站运行弧和出站运行弧两类；根据进路是否切割正线，咽喉区运行弧分为一般运行弧和反向占用运行弧；

所述的模型假设条件包括：

1)有冲突的理想列车运行图、线路基本资料已知；

2)列车在起点的允许调整时间窗长度以及在各车站的最小、最大停站时间给定；

3)车站咽喉区道岔同时解锁，同一列车在车站咽喉区的接、发车进路走行时间相同；

4)列车的长度忽略不计；

5)时间精度为1分钟；

所述的基于所述区间-车站咽喉区-车站到发线三段式列车运行图编制框架和设定的模型假设条件，建立列车运行图和到发线分配的协同编制模型，包括：

设高铁物理网络中点集合N由车站进站点集合N^a、车站出站点集合N^d、车站中心线到发线点集合N^st和区间关键节点集合N^se组成，其中，N^st由停站点集合和通过点集合两部分组成，i、j为高铁物理网络中的点集合索引，高铁物理网络中的边集合E由进站运行边集合E^a，出站运行边集合E^d以及区间运行边集合E^se组成，以e＝(i,j)为索引，o_e表示边的起点i，d_e表示边的终点j；

t、τ为时间索引，将高铁时空网络中的所有点集合表示为V：

V＝V^a∪V^d∪V^st∪V^se

V由车站进站时空点集合V^a，车站出站时空点集合V^d，车站到发线时空点集合V^st和区间关键节点时空点集合V^se组成，分别为对应高铁物理网络中的点在时间上的扩展；

v＝(i,t)为高铁时空网络中的点集合索引，n_v表示该时空点对应的物理点i，t_v表示该时空点对应的时间t，A表示时空弧集合、由进站运行弧集合A^a、出站运行弧集合A^d、到发线等待弧集合A^st、区间运行弧集合A^se、起点等待弧集合A^o以及列车虚拟运行路径集合A^vi组成，g＝(i,j,t,τ)，g,g′表示时空弧索引，e_g表示该时空弧对应的物理边(i,j)，o_g表示该时空弧起点对应的物理点i，d_g表示该时空弧终点对应的物理点j，表示该时空弧起点对应的时间t，表示该时空弧终点对应的时间τ；

F为列车集合，以f为索引，任意f可用的物理点集合、物理边集合、时空点集合和时空弧集合分别为：和

根据路径使用偏好赋予不同时空弧g对应不同费用c_g，该费用c_g为时空弧运行时间的线性函数，协同编制模型的决策变量为表示列车f是否使用时空弧g，目标函数为最小化列车运行总运行费用，目标函数表达式如下：

单一列车的径路约束条件如下：

式中：σ_f、γ_f分别表示列车f的起、讫时空点；分别表示列车f所有从时空点v出发以及指向时空点v的时空弧，代表从时空起点σ_f流出的所有时空弧；表示车站k的到发线集合；K_f表示列车f经过的所有车站集合，以k为索引；分别表示列车f在车站k的最小和最大停站时间，式(2)和式(3)为流平衡约束；式(4)表示列车在车站的最小和最大停站时间约束。