本發(fā)明專利技術(shù)提供一種基于車站靈活編組的城市地鐵運(yùn)行圖編制方法及系統(tǒng)，屬于城市軌道交通運(yùn)維管理技術(shù)領(lǐng)域，通過(guò)表征編組中的前車到站時(shí)刻、前車出站時(shí)刻與后車的編組狀態(tài)，以最小化車底運(yùn)用數(shù)、最小化站內(nèi)等待人數(shù)和最大化列車載客數(shù)為目標(biāo)函數(shù)，構(gòu)建靈活編組的列車運(yùn)行圖編制模型；求解列車運(yùn)行圖編制模型，得到面向客流需求的靈活編組列車運(yùn)行圖。本發(fā)明專利技術(shù)采用站內(nèi)靈活編組的方式，針對(duì)地鐵線路在不同區(qū)段和時(shí)段具有的客流特征，靈活調(diào)整列車的編組數(shù)；以最小化車底運(yùn)用數(shù)、最小化站內(nèi)等待人數(shù)和最大化列車載客數(shù)為目標(biāo)函數(shù)，構(gòu)建基于站內(nèi)靈活編組的列車運(yùn)行圖編制模型，繪制出的列車運(yùn)行圖作為參考，可以在減少運(yùn)營(yíng)成本的同時(shí)提高乘客服務(wù)水平。高乘客服務(wù)水平。高乘客服務(wù)水平。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
基于車站靈活編組的城市地鐵運(yùn)行圖編制方法及系統(tǒng)
[0001]本專利技術(shù)涉及城市軌道交通運(yùn)維管理
，具體涉及一種基于站內(nèi)靈活編組的城市地鐵運(yùn)行圖編制方法及系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
[0002]在較長(zhǎng)的軌道交通列車運(yùn)行線路中，其乘客運(yùn)輸?shù)男枨笤跁r(shí)間和空間上分布不均衡，例如，高峰期與平峰期、市區(qū)與郊區(qū)的客流量差異較大，采用現(xiàn)有的運(yùn)營(yíng)計(jì)劃不能滿足整條線路的客流需求，極易出現(xiàn)列車載客率過(guò)高或者過(guò)低的情況，導(dǎo)致乘客服務(wù)水平降低或者運(yùn)營(yíng)成本升高。具體表現(xiàn)在：一方面在高峰時(shí)段較大的客流下，易出現(xiàn)乘客在站臺(tái)堆積的現(xiàn)象；在平峰時(shí)段較小的客流下，易出現(xiàn)列車滿載率過(guò)低的現(xiàn)象。另一方面在一條線路的不同站其客流相差較大，同樣也極易出現(xiàn)乘客在站臺(tái)堆積或者列車滿載率過(guò)低的現(xiàn)象。因此，傳統(tǒng)的通過(guò)擴(kuò)建地鐵線路以及增大發(fā)車間隔方式，不僅會(huì)消耗大量的時(shí)間、人力、物力、財(cái)力，且降低乘客舒適度，無(wú)法有效同時(shí)解決站臺(tái)乘客堆積和列車滿載率過(guò)低的問題。
[0003]由于城市軌道交通運(yùn)輸能力與行車組織模式密切相關(guān)，采用固定編組方式(在列車的整個(gè)壽命周期內(nèi)，其列車的編組長(zhǎng)度都不變)或者混合編組方式(根據(jù)不同時(shí)間選取不同編組長(zhǎng)度的列車運(yùn)營(yíng)，在高峰時(shí)段采用長(zhǎng)編組列車、在平峰時(shí)段采用短編組列車)對(duì)不同客流分布的線路適應(yīng)性較差，極易出現(xiàn)乘客在站臺(tái)堆積、列車滿載率過(guò)低的問題。
[0004]考慮到固定編組和混合編組下列車在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中編組數(shù)無(wú)法改變，對(duì)于固定編組運(yùn)營(yíng)模式目前運(yùn)營(yíng)方通過(guò)在高峰期縮短列車之間的發(fā)車間隔來(lái)緩解乘客在站臺(tái)堆積的問題，在平峰期增大列車之間的發(fā)車間隔來(lái)緩解列車滿載率過(guò)低的問題。而對(duì)于混合編組運(yùn)營(yíng)模式目前運(yùn)營(yíng)方通過(guò)在高峰期采用長(zhǎng)編組列車來(lái)緩解乘客在站臺(tái)堆積的問題、在平峰期采用短編組列車的方式來(lái)降低運(yùn)營(yíng)方的成本。但由于受到軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的局限性以及考慮到乘客的服務(wù)水平，列車之間的發(fā)車間隔不能無(wú)限地縮小或者增大，且無(wú)法有效緩解乘客空間分布不均衡的問題。
[0005]綜上，現(xiàn)有的緩解客流在時(shí)間和空間上分布不均衡的方法，一方面受限于現(xiàn)有的軌道交通信號(hào)設(shè)備和無(wú)法同時(shí)兼顧降低運(yùn)營(yíng)成本和滿足乘客的需求，即由于閉塞制式的存在使得列車之間的發(fā)車間隔不能過(guò)小，以及考慮到乘客的等待時(shí)間不能過(guò)于長(zhǎng)，導(dǎo)致列車之間的間隔不能過(guò)大。另一方面不能同時(shí)緩解客流分布在時(shí)間和空間上都存在不均衡的情況，采用的混合編組方式僅僅是緩解了不同時(shí)間上客流分布不均衡的情況，能夠在一定程度上使高峰時(shí)期乘客等待時(shí)間縮短以及提高平峰時(shí)期列車滿載率，但是不能緩解客流在不同空間分布不均衡的問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
[0006]本專利技術(shù)的目的在于提供一種基于車站靈活編組的城市軌道交通列車運(yùn)行圖編制方法及系統(tǒng)，以解決上述
技術(shù)介紹
中存在的至少一項(xiàng)技術(shù)問題。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)采取了如下技術(shù)方案：
[0008]一方面，本專利技術(shù)提供一種基于靈活編組的城市軌道交通列車運(yùn)行圖編制方法，包括：
[0009]基于列車線路在不同區(qū)段和時(shí)段的客流特征，調(diào)整靈活編組列車的編組數(shù)，通過(guò)表征編組中的前車到站時(shí)刻、前車出站時(shí)刻與后車的編組狀態(tài)，以最小化車底運(yùn)用數(shù)、最小化站內(nèi)等待人數(shù)和最大化列車載客數(shù)為目標(biāo)函數(shù)，構(gòu)建靈活編組的列車運(yùn)行圖編制模型；
[0010]求解列車運(yùn)行圖編制模型，得到面向客流需求的靈活編組列車運(yùn)行圖。
[0011]優(yōu)選的，構(gòu)建靈活編組的列車運(yùn)行圖編制模型，包括：
[0012]線路中的列車集合表示為I＝{1,2,...,I}，車次編號(hào)用i表示，i∈I；車站集合表示為J＝{1,2,...,J}，車站編號(hào)用j表示，j∈J；車次i在車站j的出站時(shí)間和到站時(shí)間有如下關(guān)系：
[0013][0014][0015]其中，表示停站時(shí)間，表示區(qū)間運(yùn)行時(shí)間，up表示列車上行運(yùn)行方向；
[0016]所有列車在線路中進(jìn)行全周轉(zhuǎn)，包含上行和下行兩個(gè)方向，下行列車運(yùn)行至最后一站，即上行方向的第一站，后需要進(jìn)行折返作業(yè)轉(zhuǎn)換至上行方向繼續(xù)運(yùn)行，并銜接至一個(gè)新的上行車次，表述為：
[0017][0018][0019]其中，r
turn,max
為最大折返作業(yè)時(shí)間，r
turn,min
為最小折返作業(yè)時(shí)間，R為足夠大的正數(shù)，表示車次i1和i2銜接；dn表示列車下行運(yùn)行方向。
[0020]優(yōu)選的，上行列車在進(jìn)站時(shí)刻的編組狀態(tài)用表示，表示車次i在車站j與車次i+1處于編組狀態(tài)；列車在出站時(shí)刻的編組狀態(tài)用表示，表示車次i在車站j與車次i+1處于編組狀態(tài)；
[0021]一個(gè)編隊(duì)的最大編組數(shù)為n
max
，最多有連續(xù)n
max
?
1列車處于編組狀態(tài)，可以表述為：
[0022][0023]處于同一編隊(duì)的所有列車，其到站時(shí)間和出站時(shí)間是相同的，但是未處于編組狀態(tài)的兩車次間不需要滿足時(shí)間相同的關(guān)系，表述為：
[0024][0025][0026]在兩列車進(jìn)行編組時(shí)，要求前車的停站時(shí)間在規(guī)定的范圍內(nèi)額外增加編組作業(yè)時(shí)間；在兩列車進(jìn)行解編時(shí)，要求后車的停站時(shí)間在規(guī)定的范圍內(nèi)額外增加解編作業(yè)時(shí)間，其公式表述為：
[0027][0028][0029]其中，D為編組/解編作業(yè)額外需要的時(shí)間；表示上行方向車次i在車站j的停站時(shí)間；表示上行方向列車在車站j的最小停站時(shí)間；表示上行方向列車在車站j的最大停站時(shí)間。
[0030]優(yōu)選的，當(dāng)兩列車處于編組狀態(tài)時(shí)，它們之間的運(yùn)行間隔需要減少至0，兩列車通過(guò)物理聯(lián)掛的方式作為一個(gè)編隊(duì)一起運(yùn)行，此時(shí)的運(yùn)行間隔計(jì)算如下式：
[0031][0032][0033]其中h
min
和h
max
分別表示列車之間的最小運(yùn)行間隔和最大運(yùn)行間隔。
[0034]為描述線路客流變化情況，有時(shí)間段集合M＝{1,2,...,M}，各時(shí)間段的編號(hào)為m；任何列車的出站時(shí)間一定落在某個(gè)時(shí)間段之內(nèi)，可以描述為：
[0035][0036]其中，為上行方向車站j在時(shí)間段m的結(jié)束時(shí)間，為整數(shù)變量，若則出站時(shí)間處于時(shí)間段m，否則
[0037]優(yōu)選的，通過(guò)對(duì)時(shí)間進(jìn)行分段描述，并給出每一時(shí)間段的乘客到站率和下車率，可以描述乘客隨時(shí)間變化的狀態(tài)：
[0038]新抵達(dá)站臺(tái)的乘客數(shù)為前一車次i
?
1的出站時(shí)間至本車次i的出站時(shí)間之間，新到達(dá)車站j站臺(tái)的全部乘客：
[0039][0040]上車的乘客數(shù)被定義為車次i的到站時(shí)間至出站時(shí)間之間上車的全部乘客，可以計(jì)算為：
[0041][0042]其中，T
cap
表示列車定員數(shù)，表示在車站j的乘客平均下車率；
[0043]站臺(tái)等待人數(shù)可以簡(jiǎn)單計(jì)算為前一車次發(fā)出后站臺(tái)滯留的乘客數(shù)與本車次發(fā)出前新到達(dá)站臺(tái)的乘客數(shù)之和減去本次列車上車乘客數(shù)，可以計(jì)算為：
[0044][0045]位于列車上的乘客數(shù)可以計(jì)算為該車次到達(dá)該站乘客下車后的乘客數(shù)加上新登上列車的乘客數(shù)，可以表示為如下約束：
[0046][0047]優(yōu)選的，以最小化車底運(yùn)用本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于靈活編組的城市軌道交通列車運(yùn)行圖編制方法，其特征在于，包括：基于列車線路在不同區(qū)段和時(shí)段的客流特征，調(diào)整靈活編組列車的編組數(shù)，通過(guò)表征編組中的前車到站時(shí)刻、前車出站時(shí)刻與后車的編組狀態(tài)，以以最小化車底運(yùn)用數(shù)、最小化站內(nèi)等待人數(shù)和最大化列車載客數(shù)為目標(biāo)函數(shù)，構(gòu)建靈活編組的列車運(yùn)行圖編制模型；求解列車運(yùn)行圖編制模型，得到面向客流需求的靈活編組列車運(yùn)行圖。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于靈活編組的城市軌道交通列車運(yùn)行圖編制方法，其特征在于，構(gòu)建靈活編組的列車運(yùn)行圖編制模型，包括：線路中的列車集合表示為I＝{1,2,...,I}，車次編號(hào)用i表示，i∈I；車站集合表示為J＝{1,2,...,J}，車站編號(hào)用j表示，j∈J；車次i在車站j的出站時(shí)間和到站時(shí)間有如下關(guān)系：下關(guān)系：其中，表示停站時(shí)間，表示區(qū)間運(yùn)行時(shí)間，up表示列車上行運(yùn)行方向；所有列車在線路中進(jìn)行全周轉(zhuǎn)，包含上行和下行兩個(gè)方向，下行列車運(yùn)行至最后一站，即上行方向的第一站，后需要進(jìn)行折返作業(yè)轉(zhuǎn)換至上行方向繼續(xù)運(yùn)行，并銜接至一個(gè)新的上行車次，表述為：行車次，表述為：其中，r
turn,max
為最大折返作業(yè)時(shí)間，r
turn,min
為最小折返作業(yè)時(shí)間，R為正數(shù)，γ
i1,i2
＝1表示車次i1和i2銜接；dn表示列車下行運(yùn)行方向。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于靈活編組的城市軌道交通列車運(yùn)行圖編制方法，其特征在于：上行列車在進(jìn)站時(shí)刻的編組狀態(tài)用表示，表示車次i在車站j與車次i+1處于編組狀態(tài)；列車在出站時(shí)刻的編組狀態(tài)用表示，表示車次i在車站j與車次i+1處于編組狀態(tài)；一個(gè)編隊(duì)的最大編組數(shù)為n
max
，最多有連續(xù)n
max
?
1列車處于編組狀態(tài)，可以表述為：處于同一編隊(duì)的所有列車，其到站時(shí)間和出站時(shí)間是相同的，但是未處于編組狀態(tài)的兩車次間不需要滿足時(shí)間相同的關(guān)系，表述為：兩車次間不需要滿足時(shí)間相同的關(guān)系，表述為：在兩列車進(jìn)行編組時(shí)，要求前車的停站時(shí)間在規(guī)定的范圍內(nèi)額外增加編組作業(yè)時(shí)間；在兩列車進(jìn)行解編時(shí)，要求后車的停站時(shí)間在規(guī)定的范圍內(nèi)額外增加解編作業(yè)時(shí)間，其公
式表述為：式表述為：其中，D為編組/解編作業(yè)額外需要的時(shí)間；表示上行方向車次i在車站j的停站時(shí)間；表示上行方向列車在車站j的最小停站時(shí)間；表示上行方向列車在車站j的最大停站時(shí)間。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于靈活編組的城市軌道交通列車運(yùn)行圖編制方法，其特征在于：當(dāng)兩列車處于編組狀態(tài)時(shí)，它們之間的運(yùn)行間隔需要減少至0，兩列車通過(guò)物理聯(lián)掛的方式作為一個(gè)編隊(duì)一起運(yùn)行，此時(shí)的運(yùn)行間隔計(jì)算如下式：方式作為一...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王義惠，趙康祺，丁苗苗，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：北京交通大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
還沒有人留言評(píng)論。發(fā)表了對(duì)其他瀏覽者有用的留言會(huì)獲得科技券。