[发明专利]一种轨道交通列车运行图与车站作业协同优化方法

说明书

本发明公开了一种轨道交通列车运行图与车站作业协同优化方法，包括建立PTT三维坐标系；从宏观和微观相结合的角度生成PTT三维网络；基于节点之间的连通性，进行PTT三维网络的缩减；建立高速轨道交通列车运行图和车站作业计划协同优化网络模型。根据当前轨道交通需求，对协同优化网络模型进行求解，得到最优的列车运行图和车站作业计划方案。本发明从宏观和微观相结合的角度描述了列车在车站和区间作业的全过程，并在此基础上开展了高速轨道交通列车运行图和车站作业计划协同优化方法的研究，能够在保证旅客服务水平的基础上有效提高运行图的通过能力，为高速轨道交通列车运行计划的智能编制提供决策支持，比以往的方法具有更高的精度。

技术领域

本发明属于交通调度领域，具体涉及一种轨道交通列车运行图与车站作业协同优化方法。

背景技术

现在，高速铁路在人们的日常生产生活中正扮演着越来越重要的角色。但是与之相比，现有的高速铁路运营管理沿袭了既有的分层次优化方式，面对日益增长的旅客运输需求，难以保证持续提供高水平的旅客运输服务。

列车运行图是轨道交通行车组织的基础，车站作业计划是车站运输组织指挥的主要依据。分层次优化方式首先优化列车运行图，将车站视为线路上的一个点，不考虑列车在车站内部的作业情况。然后将优化后运行图中规定的列车在各个车站的到达和出发时间作为已知条件，再进行车站作业计划的编制。这种方式虽然一定程度上降低了问题的规模和复杂程度，但是由于在优化运行图时没有考虑车站内部作业时间之间的冲突，容易造成前后阶段优化目标和约束条件的冲突，难以保证前后阶段的优化过程同时达到最优。

发明内容

本发明的目的在于提供一种轨道交通列车运行图与车站作业协同优化方法，能够保证前后阶段的优化过程同时达到最优。

本发明提供的这种轨道交通列车运行图与车站作业协同优化方法，包括如下步骤：

S1. 通过在传统的二维时空网络中引入股道坐标轴，建立PTT（Position-Track-Time,位置-股道-时间）三维坐标系，包括建立位置坐标轴，建立股道坐标轴，建立时间坐标轴；

S2. 在三维坐标系中，从宏观和微观相结合的角度生成PTT三维网络，包括，从宏观方面生成PTT三维网络，表示列车在车站和区间的作业过程；从微观方面生成PTT三维网路，表示进路和轨道电路之间的关系；

S3. 基于节点之间的连通性，结合节点位置、股道、时间坐标的关系进行PTT三维网络的缩减；

S4. 以最小化列车的停站时间和最大化运行图的通过能力为目标函数，采用约束条件，建立高速轨道交通列车运行图和车站作业计划协同优化网络模型；约束条件包括运行图安全时间间隔、区间越行冲突、车站进路和轨道电路占用时间冲突；

S5. 根据当前轨道交通需求，对协同优化网络模型进行求解，得到最优的列车运行图和车站作业计划方案。

所述的步骤S1，包括建立位置坐标轴；将每个车站节点划分为车站到达站界节点、到达股道节点、出发股道节点和车站出发站界节点；建立股道坐标轴，股道坐标轴代表每个节点所在的股道，用每条股道距离车站水平中心线的相对位置来表示；建立时间坐标轴，设定预设时间坐标轴间隔，用来表示列车作业的开始或结束时刻；其中，位置-股道平面对应车站平面图，用于表示进路和轨道电路的对应关系；位置-时间平面对应改进的运行图，股道-时间平面对应车站作业计划。