[发明专利]一种解决通用约束的城轨交通司机排班问题的方法

权利要求书

1.一种解决通用约束的城轨交通司机排班问题的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，设定通用约束条件；

步骤2，输入列车运行时刻表和司机的最小间隔休息时间T₀；

步骤3，统计每个车次与所有车次为临近车次的代价，生成代价矩阵A，并完成数学建模过程；

步骤4，在不考虑司机工作总时长的前提下，利用01整数规划算法对建模问题进行一体式求解；

步骤5，将步骤4中每位司机的工作量根据步骤1中的通用约束条件分割为多位司机的工作量；

步骤6，输出排班表，即司机Driver_j(j＝1,2,…,N)对应的车次集合Q_j。

2.根据权利要求1所述的一种解决通用约束的城轨交通司机排班问题的方法，其特征在于，在步骤1中的通用约束为：

(a)所有的车次都要有司机驾驶，即

(b)司机在规定的站点进行上下班；

(c)司机每驾驶一个车次之后，至少要休息T₀分钟，才能驾驶下一辆车次，即

(d)司机只能在所驾驶的上一个车次的终点站进行接车，即

(e)将司机每天分成一定的班次，各班的人数要相同。

3.根据权利要求1所述的一种解决通用约束的城轨交通司机排班问题的方法，其特征在于，步骤2中，所述列车运行时刻表包括车次Train_i(i＝1,2,…,M)的始发站出发时刻和抵达时刻

4.根据权利要求1所述的一种解决通用约束的城轨交通司机排班问题的方法，其特征在于，在步骤3中，代价矩阵A的生成步骤包括：定义同一个司机接连驾驶的两个车次为临近车次，即Train_jk与Train_j(k+1)互为临近车次，i车次和j车次互为临近车次的代价为A_ij，即

(i∈[1,M],j∈[1,M],X_ij∈{0,1})

其中，如果i车次的终点站和j车次的始发站不同，不满足式子6表示的约束，其代价为∞；如果车站满足要求，但是中间的间隔时间低于T₀，即违反式子7表示的约束，其代价也是∞；只有车站满足要求，并且间隔时间大于T₀，使用多余的休息时间表示代价；早上出库的车次没有上一个临近车次，而且晚上入库的车次也没有下一个临近车次时，代价矩阵A的大小是(M+1)×(M+1)，并且与“假车次”相连的代价为θ，其表示一个足够大的数值。

5.根据权利要求1所述的一种解决通用约束的城轨交通司机排班问题的方法，其特征在于，在步骤4中，由于问题被建模为01整数问题，借助MATLAB中intlinprog函数直接进行求解。

6.根据权利要求1所述的一种解决通用约束的城轨交通司机排班问题的方法，其特征在于，在步骤5中，将一体式的排班结果S进行分割，包括以下步骤：

S1、输入X矩阵，早班占比p₁，白班占比p₂，夜班占比p₃；

S2、找到X矩阵中第一行对应取值为1的列索引j；

S3、找到X矩阵中第j行对应取值为1的列索引并重新赋值给j；

S4、循环S3，直到j＝M+1，并在过程中将j的所有取值记为S₁；

S5、计算S₁所对应的总工时T₁；

S6、将S₁对应的车次按照下班地点进行分割；

S7、按照时间顺序和分割后的车次，逐个累加工时；当工时累加到和p₁×T₁相接近时，将累加过程中的车次恢复到切割之前的车次(最后一个车次是从下班点下车，当下班点和折返站不同时，对该车次不做切割恢复)，并将这些车次作为“早1”司机所驾驶的车次；

S8、按照时间顺序和分割后的车次，继续累加工时，工时累加到接近T₁×(p₁+p₂)时，将累加车次中除去“早1”司机所开的车次的部分再做和步骤7中相同的切割恢复，这些车次为“白1”司机驾驶的车次；

S9、将S₁中剩余的车次，作为“夜1”司机驾驶的车次；

S10、仿照步骤S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9进行循环，直到求得所有司机所驾驶的车次Q。