[发明专利]一种有轨电车发车时刻表设计方法

摘要

本发明公开了一种有轨电车发车时刻表设计方法，包括五大步骤：(一).将现代有轨电车一天的运营时间划分为K个运营时段，构建设计列车发车时刻表所需的数据库，包括以下步骤：a.获取线路参数数据，b.设定目标函数参数数据，c.设定算法参数数据，(二).构建设计列车发车时刻表所需的目标函数，包括以下步骤：a.构建总目标函数，b.构建客流到达函数，c.基于上述函数求得第k个运营时间段的目标函数，d.基于上述函数求得全天K个运营时段的总目标函数，e.构建约束条件，(三).构建设计发车时刻表所需的算法模块，(四).计算不同运营时段有轨电车的调度运营数据，(五).生成有轨电车发车时刻表。本发明可以提高有轨电车的运行效率。

主权项

1.一种有轨电车发车时刻表设计方法，其特征在于：所述方法基于遗传‑模拟退火算法程序支持，包括以下五大步骤：(一).将现代有轨电车一天的运营时间划分为K个运营时段，构建设计列车发车时刻表所需的数据库，包括以下步骤：a.获取线路参数数据，获取相关联的有轨电车线路参数，其包括有轨电车线路长度L，有轨电车车站数N,有轨电车平均运行速度V，有轨电车最小满载率ρmin，有轨电车最大满载率ρmax，车队可调配有轨电车数量dko，有轨电车核载人数Ca；b.设定目标函数参数数据，其包括乘客时间价值系数μ(μ∈[0,10]),运营时间价值系数η(η∈[10,100])，乘客成本权重α(α∈[0,0.4]),运营成本权重β(β∈[0.6,1])；c.设定算法参数数据，其包括交叉概率P_c＝0.9，变异概率P_m＝0.0004，种群规模M＝200，迭代次数S＝600，初始温度T₀＝6000，(二).构建设计列车发车时刻表所需的目标函数，包括以下步骤：a.构建总目标函数，采用多目标优化的方法，以乘客出行成本Cp和运营成本Co的线性加权构成的总成本最小为目标构建总目标函数，全天K个运营时段中第k个运营时段的总目标函数表示为：minCk＝αCp+βCo               (1)(1)式中：(2)式中，Qi：第k个运营时段内第i站候车人数；Tk：第k个运营时段的时长；fk：第k个运营时段的发车频率；Qij：第k个运营时段内在第i站候车，准备在j站下车的乘客人数；Lij为第i站到j站的线路长度；b.构建客流到达函数，设在第k个运营时段，从第i站到第j站的客流服从泊松分布，到达的概率为pij(λk)，在第i站聚集的乘客人数Qi表示为：c.基于上述函数求得第k个运营时间段的目标函数：d.基于上述函数求得全天K个运营时段的总目标函数：e.构建约束条件，约束条件包括发车时间间隔限制hk、有轨电车核载人数限制Qij(k)和车队可调配有轨电车数量限制dk，表示为：(7).(8).(9)式中：hk：第k个运营时段内的发车频率；hkmin：最小发车频率；hkmax：最大发车频率；Ca：电车核载人数；ρmin：最小满载率；ρmax：最大满载率；dk：第k个运营时段需要的运营车总数量；dko：车队运营车可调配数量。(三).构建设计发车时刻表所需的算法模块，算法采用遗传‑模拟退火算法：a.编码，染色体采用实数编码表示，所述各实数代表各运营时段的发车频率，各个基因依次表示全天运营时间中各个运营时段内的发车频率；b.确定算法参数，根据第(一)大步骤的c步骤确定算法的各类参数值；c.确定适应度，若染色体解码后符合第(二)大步骤中的e步骤中(7)式、(8)式约束条件，则确定此染色体为可行染色体，只对可行染色体进行适应度计算，适应度函数表示为：F＝Cmax‑c(k)                (10)(10)式中：Cmax为同一代种群中所有目标函数的最大值，c(k)为个体目标函数，按照概率pij(λk)随机模拟生成M个样本，然后利用这M个样本的目标值计算适应度；d.选择，按照轮盘赌的方式进行选择操作，对个体进行优胜劣汰，根据步骤c中所确定的适应度，若F(pm)＞F(pn)，则选择适应度高的pm遗传到下一代，适应度低的pn淘汰；e.交叉、模拟退火，p1、p2按照交叉概率生成子代c1、c2，计算cm、pm的适应度F(cm)、F(pm)并进行模拟退火操作；f.变异、模拟退火，p1、p2按照变异概率生成子代c1、c2，计算cm、pm的适应度F(cm)、F(pm)并进行模拟退火操作；g.降温，根据降温公式：对种群进一步优化；(11)式中：为[0，1]之间的常数，S为迭代次数；h.检验，判断优化种群的性能是否达到终止条件，若达到迭代次数的上限600，则输出最优值，否则转步骤d；(四).计算不同运营时段有轨电车的调度运营数据：a.根据第(一)大步骤中设定的参数、第(二)大步骤中构建的模型及第(三)大步骤中设计的算法，采用MATLAB软件仿真求得不同运营时段有轨电车的调度运营数据；(五).生成有轨电车发车时刻表：a.根据第(四)大步骤求得出的不同运营时段有轨电车的调度运营数据，生成全天候的现代有轨电车列车发车时刻表。