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专利号: 2020116326872
申请人: 西南交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种高速铁路列车运行图编制方法,其特征在于,包括:建立列车运行过程图:根据列车各项车站作业之间的联系建立事件‑活动网络图;

建立列车运行图多目标优化模型:根据事件‑活动网络图,结合客流量、车站设置、线路运输能力数据计算列车运行晚点的概率和能耗,并从结果中筛选能降低晚点概率和能耗的列车运行方案配置;

确定车站服务频率:计算事件‑活动网络图中车站等级,确定车站的最小服务频率,并结合多目标优化模型确定优先考虑车站重要度的编制模型;

确定列车运行图:通过基于并列选择的遗传算法对编制模型进行求解,得到优先考虑车站重要度的情况下,以准点率和节能为导向的列车运行图。

2.根据权利要求1所述的高速铁路列车运行图编制方法,其特征在于,确定列车运行方案编制模型时,具体包括:

建立车站重要度评估体系,评估体系中至少包括车站设置的定性、定量和技术因素三个角度的评估指标;

对评估指标进行关联,计算各个节点的关联度,并进行比较得到节点重要度的分级;

结合实际地理位置,统计分析历年客流数据,规定各级节点最小服务频率。

3.根据权利要求2所述的高速铁路列车运行图编制方法,其特征在于,在评估指标中:定性角度的指标包括车站所在的城市位置、客运站规模、动车段配属,定量角度的指标包括车站所在地理位置的人口基数、指定年度内铁路旅客发送量和到达量,技术因素的指标包括车站接发列车数量限制和列车最大停站数量限制。

4.根据权利要求1所述的高速铁路列车运行图编制方法,其特征在于,在确定列车运行图时,包括:

按照晚点概率和能耗,对列车运行方案进行优化配置,确定列车运行晚点概率最低和能耗最低的方案。

5.根据权利要求4所述的高速铁路列车运行图编制方法,其特征在于,在确定列车运行晚点概率最低和能耗最低的方案时,具体包括:采用0‑1编码,首先将列车停站、到达时间和发车时间这三个决策变量表示为遗传空间的基因型串结构,然后将三种串结构组合,使停站置于染色体前段;

到达时间和发车时间相间排列,置于染色体后段,形成一个个体;到发时间和发车时间的索引指标呈降序排列,随机生成L个初始串结构数据,构成迭代的初始群体;

子群体的形成:将初始群体等分为三个子群体,目标函数与适应度函数紧密相关,将列车运行图鲁棒性、列车能耗和旅行总时间这三个目标函数进行处理,分别得到三个子群体的适应度函数,如下所示:

子群体筛选与合并:在三个群体内分别计算个体rz、cz、yz的适应度值f(rz)、f(cz)、f(yz),对各自群体中的算子进行筛选,其中,个体被选到的概率分别为当各群体的数量与之前子群体数量相等时,停止筛选,并将子群体进行合并;

在合并后的群体中,将任意两条染色体进行配对,并在表示停站方案的染色体前半段随机选择待交叉的基因位节点,根据该基因位的索引指标找到与索引指标数相同的表示到达时间的染色体基因位节点,交换这两个节点之间的染色体,形成两个新的染色体;

变异:在表示到发时间的染色体后半段随机生成变异位置,根据该位置的索引指标向前搜索,在表示停站方案的染色体前端找到与索引指标数相同的基因位,对两处变异位置处的基因信息进行变化,实现变异;

检查当前迭代的次数,若达到预设次数,则结束循环得到最优解,否则在当前结果的基础上重新对子群体进行划分,并再次计算。

6.根据权利要求1所述的高速铁路列车运行图编制方法,其特征在于,制定的多目标优化模型目标函数为:

其中, 表示列车j在车站i发生晚点的概率,且服从负指数分布;bji表示列车j在第i个车站的缓冲时间;xji表示列车j在车站i是否停车,该变量是0‑1变量,xji取1时表示列车j在车站i停车,xji取0时表示列车j在车站i不停车;Ei是列车因在车站i停车而消耗的能量。

7.根据权利要求6所述的高速铁路列车运行图编制方法,其特征在于,多目标优化模型中,包括对列车运行图中列车运行时间进行限定,具体包括:aj,i+1‑dj,i=ti,i+1+tstart·xji+tb·xj,i+1其中,dji表示列车j在车站i的出发时间;aj,i表示列车j到达车站i的时间;ti,i+1表示列车在车站i到车站i+1的区间运行时间;tstart表示列车启动时间;tb表示列车的制动时间。

8.根据权利要求1所述的高速铁路列车运行图编制方法,其特征在于,多目标优化模型中,包括对停站时间进行限定,具体包括:tmin·xji≤dji‑aji≤tmax·xji其中,tmin表示列车的最小停站时间;tmax表示列车的最大停站时间。

9.根据权利要求1所述的高速铁路列车运行图编制方法,其特征在于,多目标优化模型中,包括对列车的追踪间隔时间的限制,具体包括:dj,i+1‑dj,i≥I

aj+1,i‑aj,i≥I

其中,I表示列车最小追踪间隔时间。

10.根据权利要求1所述的高速铁路列车运行图编制方法,其特征在于,多目标优化模型中,包括列车在沿途车站接纳的乘客数进行限定,具体包括:其中,i'=0,1,2,...,m;us=0,1,2,...,m;vs=0,1,2,...,m;i≤us<vs≤i';0≤s≤i'‑i+1,且s为整数;(us,vs)表示第i站与第i’站之间任意两个节点OD对;U={(us,vs)|vs≤us+1}表示第i站与第i’站间可以通过客流组合由停站列车输送的OD对集合; 表示经第i站与第i’站间服务频率输送的第us站与第vs站之间日均OD客流量;θ表示旅客列车平均上座率;W表示开行列车的标准定员。