[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

说明书

本发明涉及一种解决通用约束的城轨交通司机排班问题的方法，包括设定通用约束条件；输入列车运行时刻表和司机的最小间隔休息时间；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；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；将每位司机的工作量根据用约束条件分割为多位司机的工作量；输出排班表。本发明通过代价矩阵大幅度降低排班问题的求解复杂性；依据代价矩阵和整数规划算法可以快速求得可行解；先使用一体式求解之后再分割的算法可以满足现实中各种划分班次的要求，通过数学证明其排班方案是司机人数最少和当司机人数为最少时工作效率最高的方案。

技术领域

本发明涉及轨道交通技术领域，具体涉及一种解决通用约束的城轨交通司机排班问题的方法。

背景技术

轨道交通是指采用专用轨道导向运行的城市公共客运交通系统，包括地铁系统、轻轨系统、单轨系统、有轨电车、磁浮系统、自动导向轨道系统、市域快速轨道系统。

统计结果显示，人力成本在中国轨道交通运营成本中占比52.3％。根据《中华人民共和国国家标准·城市轨道交通运营指标体系》和《城市轨道交通2020 年度统计和分析报告》可以估算出，2020年中国地区的人工成本达到587亿元。由于轨道交通中的人力成本巨大，即使节省3-5％的人力，也会节约17-29亿元的成本。

发明内容

本发明为了满足在司机人数尽可能少的前提下，使司机拥有较高的工作效率而提出的一种解决通用约束的城轨交通司机排班系统的方法。

本发明采用的技术方案为：一种解决通用约束的城轨交通司机排班问题的方法，该方法包括以下步骤：

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。

进一步，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。

进一步，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

进一步，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})