[发明专利]一种固定列车运行线顺序下的列车运行调整优化方法

权利要求书

1.一种固定列车运行线顺序下的列车运行调整优化方法，其特征在于，包括：

配置铁路线路拓扑结构，构建铁路线路拓扑结构对应的时空网络；

配置初始列车运行计划、列车运行基础数据及固定的列车运行线数据；

根据所述铁路线路拓扑结构、初始列车运行计划、列车运行基础数据及固定的列车运行线数据，基于所述时空网络以列车总晚点时分最小为目标函数，以网络流平衡为约束条件，建立固定列车运行线顺序下的列车运行调整优化模型；

采用整数规划算法求解所述固定列车运行线顺序下的列车运行调整优化模型，根据求解结果确定固定列车运行线顺序的列车运行调整计划；

所述的配置铁路线路拓扑结构，所述构建铁路线路拓扑结构对应的时空网络，包括：

配置铁路线路拓扑结构，构建与所述铁路线路拓扑结构对应的二维时空网络，该二维时空网络包括弧和节点，所述节点是由物理路网结构上车站进站、出站节点和区间节点在离散的时间轴上表示，所述弧包含区间虚拟起终点连接弧，列车弧间连接弧，区间列车运行弧及列车停留弧，所述区间虚拟起终点连接弧表示与站间区间设定的虚拟起点、虚拟终点连接的弧，无实际含义，所述列车弧间连接弧表示用于连接不同列车弧的逻辑弧，无实际含义，所述区间列车运行弧表示列车在站间区间的运行过程，所述列车停留弧表示列车在车站的停留过程；

所述的根据所述铁路线路拓扑结构、初始列车运行计划、列车运行基础数据及固定的列车运行线数据，基于所述时空网络建立固定列车运行线顺序下的列车运行调整优化模型，包括：

所述固定列车运行线顺序下的列车运行调整优化模型以列车总晚点时分最小为目标函数，所述列车总晚点时分为所有列车实际到达终点站时间与预定到达终点站时间的差值和，所述目标函数的表示如下：

式中，Z为列车总晚点时分，为列车f在时空网络上的弧集合，为列车f是否占用时空弧(i,j,t,s)，占用为1，不占用则为0，为列车f在时空弧(i,j,t,s)上的走行时间，P_f为列车f到达终点站的预定到达时间，i,j为路网上的物理节点，t,s为离散的时刻；

根据二流耦合建模方法建立所述目标函数的约束条件，该约束条件包括：基于时空网络的列车流约束、基于时空网络的区间概念流约束、列车流与区间概念流流耦合约束，以及列车运行顺序与区间概念流关联约束；

所述的基于时空网络的列车流约束包括：

在时空网络中，对于始发/终到节点，列车f只能选择其关联的一条弧；

式中，EST_f为列车f在扰动后始发站的最早出发时间，o_f和d_f分别为列车f的起始节点、终到节点，和分别为列车f在时空网络节点i上流入弧和流出弧的集合；

对于中间节点，流入弧上的列车数等于流出弧上的列车数；

式中，N_f为列车f在路网中的节点集合，A_tr为列车的时空弧集合；

所述的基于时空网络的区间概念流约束包括：

区间概念流则是在每一个区间内设定一个概念流，以连接在该区间内所有列车运行线，每一区间概念流上的时空弧包括：列车在该区间的满足安全间隔时分的列车运行弧、列车运行弧间的连接弧、该区间虚拟起点的流出弧以及该区间虚拟终点的流入弧；

在时空网络中，对于始发/终到虚拟节点，区间概念流r只能选择其关联的一条弧；

式中，为区间概念流r是否占用时空弧(i,j,t,s)，占用为1，不占用则为0，o_r和d_r分别为区间概念流r的虚拟起始节点、终到节点，和分别为区间概念流r在时空网络节点i上流入弧和流出弧的集合；

对于区间中间节点，流入弧上的概念流量等于流出弧上的概念流量；

式中，N_r为区间概念流r的节点集合，A_re为区间概念流的时空弧集合；所述的流耦合约束表示对于列车可能占用的任意时空弧，若列车f占用某区间的时空弧，则该区间的概念流r也一定占用该时空弧；

式中，E_s为区间弧集合；

所述的列车运行顺序与区间概念流关联约束包括：

列车运行顺序与列车占用关系约束，若两列车均占用某区间，则这两列车必有一列车先到达，另一列车后到达；

式中，θ(f,f',i,j)表示列车f’到达区间(i,j)的时间晚于列车f，E_f表示列车f途径的区间集合，f′,t′,s′分别为区分于列车f、时刻t,s的不同列车和时刻；

列车运行顺序与区间概念流关系约束，当列车运行线顺序确定后，区间概念流也满足一定的约束，进而控制列车流，下述二式分别为θ_f,f′,i,j＝1和θ_f,f′,i,j＝1时区间概念流的流向约束，θ_f,f′,i,j＝0和θ_f,f′,i,j＝0时，约束无效；

式中，M表示一个非常大的正数，为区间概念流在时空网络上的弧集合；

θ_f,f′,i,j为固定列车运行线约束，用于对列车调度员固定的列车运行顺序涉及的列车和运行区间进行约束：

式中，F_pr为列车调度员固定的列车车次集合，E_pr为固定的列车运行线所在的区间集合。