[发明专利]基于多节拍组合的城际铁路列车开行的优化方法

说明书

本发明公开了一种基于多节拍组合的城际铁路列车开行的优化方法，包括步骤：根据城际铁路线路网络及其全天运营时间，构建包含空间与时间信息的列车运行加权有向图；根据加权有向图，建立多节拍组合的城际列车开行的优化模型；通过引入三组非负拉格朗日乘子分别将优化模型中列车在区间的最小安全出发时间间隔约束、列车在区间的最小安全到达时间间隔约束以及车站最大同时停留列车数量约束松弛，生成拉格朗日松弛模型；根据拉格朗日松弛模型，计算各节拍单元列车开行时刻。本发明可实现城际铁路列车基于多节拍组合方式开行，进而为城际旅客提供一种具有严格规律性、便捷、快速的列车服务。

技术领域

本发明涉及城际铁路列车开行优化方法，尤其涉及基于多节拍组合的城际铁路列车开行的优化方法。

背景技术

城际铁路由于具有大容量、准点以及全天候等优点，成为城市群区域内实现旅客便捷、快速出行的主要交通方式之一。随着城市群区域内旅客运输需求的迅速增长以及旅客出行服务要求的提升，合理地组织城际铁路列车开行可以有效提高旅客出行服务质量与列车开行效率，促进城际铁路在区域客运市场竞争力。

目前列车开行组织通常是基于单一节拍或者非节拍运行方式，所取得的有关列车开行方法方面的研究成果也是基于这两类运行方式而展开。

单一节拍运行列车以等时间间隔如1小时周期性运行，既便于旅客记忆与乘车，也便于车站作业组织。目前很多专家学者已经对此展开研究，例如：Willem与Peeters系统地提出了单节拍列车开行组织的PESP和CPF模型(参见Willem L.,Peeters P.,Cyclicrailway timetable optimization.Netherlands:Erasmus Research Institute ofManagement,Erasmus University Rotterdam,2003)；Caimi和Fuchsberger进一步提出单节拍列车开行组织的弹性PESP模型(参见Caimi G.,Fuchsberger M.Periodic railwaytimetabling with event flexibility.Special Issue:Optimization in ScheduledTransportation Networks,2012,57(1),3-18)；汪波等借助网络约束图及周期势差模型，以列车停站时间最少为目标建立城际铁路单节拍列车运行图优化模型(参见汪波，杨浩，牛丰，王保华，周期运行图编制模型与算法研究，铁道学报，2007，29(5):1-7)；谢美全与聂磊等考虑列车周期性运行约束建立基于定序的单节拍列车运行图优化模型(参见谢美全，聂磊，周期性列车运行图编制模型研究.铁道学报，2009，31(4):7-13)。

在非节拍式列车开行方法研究方面，Zhou与Zhong以最小化列车旅行时间为优化目标设计了非节拍式列车运行求解的分枝定界算法(参见Zhou X.,Zhong M..Single-track train timetabling with guaranteed optimality:Branch-and-boundalgorithmswith enhanced lower bounds.Transportation Research Part B,2007,41(3),320-341)，而Jong和Chang提出了非节拍式列车运行优化的两阶段定序算法(参见Jong,J.C.,Chang S.,Lai Y.C.Development of two-stage hybrid method to solvehigh-speed rail train scheduling problem.Transportation Research Record,2013,p44-54)，此外，许红等提出了高速铁路非节拍式列车运行图优化的分层叠加方法(参见许红，马建军，龙建成，客运专线列车运行图编制模型及计算方法的研究，铁道学报，2007，29(2):1-7)，周文梁等提出了非节拍式列车开行的定序优化方法(参见周文梁，史峰，陈彦，基于定序优化的客运专线列车运行图铺划方法，铁道学报，2010，32(1):1-7)。