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申请/专利权人：北京交通大学

摘要：本发明属于列车停站方案设计与优化领域，具体涉及一种考虑旅客时空出行分布的周期列车停站方案优化建模方法。构建了基于备选集和集合覆盖问题的周期列车停站方案优化模型，降低了模型的复杂度和求解的困难度；不仅能够满足旅客的空间出行需求，还能满足旅客的时间出行需求，求解得到的周期列车停站方案在结构上更符合客流需求特点；模型求解得到带有时间窗信息的列车，可确定列车的开行顺序，为列车运行图中列车的铺画顺序提供参考。

主权项：1.考虑旅客时空出行分布的周期列车停站方案优化建模方法，其特征在于，所述方法包括：周期列车停站方案备选集设计：基于备选集思想设计周期列车停站方案，通过设计不同的列车停站组合策略，获得不同的周期列车停站方案备选集；将所述周期列车停站方案备选集、既有客票数据和列车时刻表作为周期列车停站方案优化模型的输入；构建周期列车停站方案优化模型：以列车运营成本和旅客出行费用最小为目标构建目标函数，以所述周期列车停站方案备选集中的列车方案线是否被选择和开行频率为决策变量，考虑OD服务频率需求、区间客流密度、区间通过能力、列车到发时间窗、车站到发能力、列车停站方式数、限制时间窗列车数量以及决策变量为约束条件；模型求解得到所述周期列车停站方案备选集中带有列车停站和时间窗属性的列车方案线，以及对应列车的开行频率，即获得考虑了旅客时空出行分布的优化周期列车停站方案；所述以列车运营成本和旅客出行费用最小为目标构建的目标函数为： 式中，C为列车运营成本，F为旅客出行费用；L为周期列车停站方案备选集中列车运行线集合；fl为周期列车停站方案备选集中列车运行线l的开行频率；cg为单一列车的固定开行成本；R为高铁线路上车站节点等级集合；r为车站节点等级；为单一列车在r等级车站停站一次的成本；为列车l在r等级车站的停站次数；为列车l运行的车公里成本；Sl为列车l的运行里程；Lu为周期列车停站方案备选集中服务客流OD对uij的列车运行线集合；uij为车站i到车站j的客流OD对；u为客流OD对；U为高铁线路中客流OD对集合；κu为各客流OD的优先满足系数；Su为车站si到车站sj的运行里程；vl为列车l的运行速度；为旅客列车在r等级车站停站一次的时间；为旅客列车在车站si到车站sj途中的停站次数；tqt为旅客列车起停一次的起停附加时间；I为单一时间窗长度；λ1为到达时间差值函数权重系数；λ2为出发时间差值函数权重系数；V为旅客出行单位时间价值；dul为服务客流OD对uij的列车运行线l在车站si的发车时间窗；aul为服务客流OD对uij的列车运行线l在车站sj的到达时间窗；d′u为客流OD对uij在车站si的期望出发时间窗；a′u为客流OD对uij在车站sj的期望到达时间窗；设置客流OD服务频率需求约束，具体为： 式中，fl为周期列车停站方案备选集中列车运行线l的开行频率；为周期列车停站方案备选集中服务客流OD对uij的第一层级列车运行线集合；为周期列车停站方案备选集中服务客流OD对uij的第二层级列车运行线集合；为周期列车停站方案备选集中服务客流OD对uij的第三层级列车运行线集合；Fu为规划周期时间内客流OD对uij的OD服务频率需求；ΔFu为规划周期时间内客流OD对uij转移的OD服务频率需求；u为客流OD对；UH为高铁线路中第一层级客流OD对集合；UM为高铁线路中第二层级客流OD对集合；US为高铁线路中第三层级客流OD对集合；设置区间客流密度约束，具体为： 式中，fl为周期列车停站方案备选集中列车运行线l的开行频率；cl为列车l的定员；pl为列车l的客座率；bl为列车l的编组，长编取1，短编取0.5；E为高铁线路中的区间集合；e为区间；为周期列车停站方案备选集中服务区间e的第一层级列车运行线集合；为周期列车停站方案备选集中服务区间e的第二层级列车运行线集合；为周期列车停站方案备选集中服务区间e的第三层级列车运行线集合；为规划周期时间内覆盖第一层级客流OD对uij的区间客流密度；为规划周期时间内覆盖第二层级客流OD对uij的区间客流密度；为规划周期时间内覆盖第三层级客流OD对uij的区间客流密度；为规划周期时间内覆盖第一层级客流OD对uij的区间客流密度未能由第一层级列车服务的部分区间客流密度；为规划周期时间内覆盖第二层级客流OD对uij的区间客流密度未能由第二层级列车服务的部分区间客流密度；为规划周期时间内覆盖第三层级客流OD对uij的区间客流密度未能由第三层级列车服务的部分区间客流密度；设置区间通过能力约束，具体为： 式中，fl为周期列车停站方案备选集中列车运行线l的开行频率；为周期列车停站方案备选集中服务区间e的第一层级列车运行线集合；为周期列车停站方案备选集中服务区间e的第二层级列车运行线集合；为周期列车停站方案备选集中服务区间e的第三层级列车运行线集合；E为高铁线路中的区间集合；e为区间；ζr为第r层级列车占用区间通过能力的比例，r＝1、2、3；Ne为规划周期时间内区间通过能力上限；设置列车到发时间窗约束，具体为： 式中，为旅客乘坐列车l从车站si到车站sj的旅行时间；为列车l从车站si到车站sj的纯运行时间；为列车l从车站si到车站sj的总停站时间；为旅客列车从车站si到车站sj途中的总起停附加时间；Su为车站si到车站sj的运行里程；vl为旅客乘坐列车l从车站si到车站sj的旅行时间费用；为旅客列车在r等级车站停站一次的时间；为旅客列车在车站si到车站sj途中的停站次数；tqt为旅客列车起停一次的起停附加时间；aul为服务客流OD对uij的列车运行线l在车站sj的到达时间窗；dul为服务客流OD对uij的列车运行线l在车站si的发车时间窗；I为单一时间窗长度；设置车站到发能力约束，具体为： 式中，Ls为周期列车停站方案备选集中在车站si停站的列车运行线集合；fl为周期列车停站方案备选集中列车运行线l的开行频率；为车站si在规划周期时间内的到发线发车能力；为si在规划周期时间内的到发线接车能力；S高铁线路上车站集合；s为车站；设置列车停站方式数约束，具体为： 式中，为规划周期时间内列车停站方式数上限；xl表示是否选择列车运行线l，选择列车运行线时取1，否则取0；L周期列车停站方案备选集中列车运行线集合；设置限制时间窗列车数约束，具体为： 式中，为周期列车停站方案备选集中在车站si停站且发车时间窗为tm的列车运行线集合；为周期列车停站方案备选集中在车站si停站且到达时间窗为tm的列车运行线集合；为一个时间窗范围内车站si可接入的列车数；fsd为一个时间窗范围内车站si可发送的列车数；S高铁线路上车站集合；s为车站；tm为规划开行时间窗内的第m个时间窗；决策变量fl及决策变量xl的相关约束如下： 式中，xl表示是否选择列车运行线l，选择列车运行线时取1，否则取0；fl为周期列车停站方案备选集中列车运行线l的开行频率；M为正整数；L为周期列车停站方案备选集列车运行线集合。

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百度查询： 北京交通大学 考虑旅客时空出行分布的周期列车停站方案优化建模方法