[发明专利]基于多路径组合搜索的列车节拍式运行的优化方法

摘要

本发明公开了一种基于多路径组合搜索的列车节拍式运行的优化方法，包括步骤：以最小化节拍单元所有列车旅行时间之和为优化目标，构建列车节拍式运行时刻表优化模型，并构建描述列车运行的加权有向图；进而基于该有向图以最小化节拍单元所有列车在该有向图中所经有向弧权重之和为优化目标，重构列车节拍式运行模型；在定义主路径、从路径、路径间隔、有向图节点标号集以及初始化标号集的基础上，通过不断生成新标号以及更新既有标号的标号值搜索从起点到各节点总费用最少的主路径与运行间隔，直至完成列车终到站节点标号的检查更新；最后根据所搜索到的主路径与从路径集合确定各列车车站到发时刻以及运行时间间隔。

主权项

一种基于多路径组合搜索的列车节拍式运行的优化方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：以最小化节拍单元所有列车旅行时间之和为优化目标，以节拍单元首班车始发时间范围、列车等时间间隔节拍式运行、列车最小区间运行时间、列车车站最小停留时间、列车最低上座率、列车运行时间间隔范围为约束，构建列车节拍式运行时刻表优化模型；S2：基于列车运行的时空轨道网络进一步构建描述列车运行的加权有向图；S3：根据前述构建的加权有向图，以最小化节拍单元所有列车在该有向图中所经有向弧权重之和为优化目标，并基于该有向图重构所述步骤S1中所建模型的各项约束条件，建立列车节拍式运行时刻表优化的多路径组合优化模型；该模型实质上是在加权有向图上同时为节拍单元所有列车寻找其权重之和最小的运行路径集；S4：定义主路径为节拍单元首列列车在加权有向图上的运行路径，从路径为节拍单元第二列至其最后一列列车在加权有向图上的运行路径，路径间隔为节拍单元主路径与从路径或者两条从路径起点所属时刻的时间间隔；同时，为有向图中每个节点定义一个标号集，其中，每个标号对应一个不同的最小路径间隔，记Bu为节点u标号集，对于其中标号b∈Bu，记ub为其对应的节点，为其对应的最小路径间隔，Pb为从起点至标号b所属节点u间主路径、及由其与最小路径间隔所确定的所有从路径的权重之和，为其前序节点标号，ηb标示标号b是否已完成检查，ηb＝1表示已完成检查，否则，表示未完成检查；S5：初始化各节点的标号集；S6：通过不断生成新标号以及更新既有标号的标号值搜索从起点到各节点总费用最少的主路径与运行间隔，直至完成某列车终到站节点标号的检查更新；S7：根据所搜索到的主路径与从路径确定各列车车站到发时刻af(i,j)、df(i,j)以及运行时间间隔T，即：af(i,j)=Σt=1Lt×xf(ui,jt,vi,jt),f=1,2,...,m;(i,j)∈E]]>df(i,j)=Σt=1Lt×xf(vi,jt,uj,i′t),f=1,2,...,m;(i,j),(j,i′)∈E]]>T=Σt=1Lt×x2(ur,jt,vr,jt)-Σt=1Lt×x1(ur,jt,vr,jt),(r,j)∈E]]>其中，t表示为时刻，r为列车运行起点，m为列车运行数量，E为列车经由区间集，分别表示对应于时刻t的列车进入区间(i,j)与(r,j)的节点，分别表示对应于时刻t的列车离开区间(i,j)与(r,j)的节点，L为列车运营时间最大值，分别表示第1、第2以及第f列列车是否选择弧与若选择，则其值为1，否则为0。