[发明专利]以资源为导向的列车运行调整模型的跨层资源分解方法

说明书

本发明涉及列车调度技术领域，具体地说，涉及一种以资源为导向的列车运行调整模型的跨层资源分解方法，其包括以下步骤：(1)建立列车运行调整模型；(2)将列车运行调整模型分解为两个子问题：资源分配问题和列车运行调整问题；(3)通过迭代求解两个子问题，得到可行解。本发明通过平衡和协调不同类型列车之间不同类型铁路资源的时空资源容量分配来解决列车运行调整问题；采用跨层分解的方法能够得到较佳的可行解。

技术领域

本发明涉及列车调度技术领域，具体地说，涉及一种以资源为导向的列车运行调整模型的跨层资源分解方法。

背景技术

在资源竞争系统中，许多个体竞争有限的资源。确定如何在空间和时间维度上将这些有限的资源分配给各个体非常重要，从而实现所有个体利润的最大化。在实践中，许多规划、调度和控制问题可被视为资源分配问题，例如，运输规划、机器调度、项目调度、交通控制和信息传输。这类问题的关键任务是有效平衡和协调竞争对手之间的时间和空间资源分配，以实现供需双方间的平衡。很明显，可用资源能力是可变的，并且与资源分配方式密切相关。例如，如果运输系统中的所有汽车或列车都冲进瓶颈区域，那么随之而来的交通堵塞很可能会阻止所有汽车或列车继续运行。

众所周知，以前很少有研究明确考虑在不同的供应和需求水平下协调有限的资源能力在空间和时间方面的重要性。此外，大多数研究都假设铁路网的通行能力是恒定的，并通过站间区间或车站中的到发线上的列车运行间隔约束对铁路通行能力进行建模。铁路运力的内在可变性很少被考虑。

发明内容

本发明的内容是提供一种以资源为导向的列车运行调整模型的跨层资源分解方法，其能够克服现有技术的某种或某些缺陷。

根据本发明的以资源为导向的列车运行调整模型的跨层资源分解方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)建立列车运行调整模型；

(2)将列车运行调整模型分解为两个子问题：资源分配问题和列车运行调整问题；

(3)通过迭代求解两个子问题，得到可行解。

作为优选，列车运行调整模型为：

在目标函数中，最大化所有类型调度列车的总效用，如式(1)所示：

Max:∑_k∈KU(k)  (1)

为了最小化列车总旅行时间和每个车站的列车总到达延误，因此，函数U(k)如式(2)所示：

其中，第一个加和是列车k的总出行成本，第二个加和是列车k在每一个经过车站s的总到达延误成本；

在符合下列目标的前提下：

1)列车流守恒约束(3)如下：

2)运行间隔约束(4)如下：

约束(4)是任意两列高速列车或中速列车之间的运行间隔约束；该约束可根据列车类型进一步修改成约束(5)，如下：

在约束(5)中能考虑同一类型的任意两列列车之间的运行间隔约束；不同类型列车之间的运行间隔可以通过顺序调整不同类型的列车来管理，保证被前一类型列车占用的弧相冲突的弧不能被后一类列车使用；

3)在区段(m,n)中对于在时间间隔τ中的资源r和类型π的列车的一个RSTN的资源容量约束由式(6)表示，如下所示：

其中，(i,j,t,t')∈H(m,n,τ)连接在TSTN中的列车时空弧(i,j,t,t')和在RSTN中的资源时空弧(m,n,τ)；