规避大客流站列车同时到站的时刻表优化方法、设备及介质与流程

1.本发明属于轨道交通技术领域，具体涉及城市轨道交通列车的运行图编制及优化技术领域。


背景技术：

2.城市轨道交通线路中的大客流站，在高峰时段客流量比较大。城市轨道交通运营公司在编制行车计划时，会通过人工调整方式尽量规避大客流站上下行列车同时到达，根本原因是某些车站站台面积不大，若上下行列车同时到达会造成站台瞬间客流堆积，容易出现客伤甚至群体踩踏危险。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题就是提供一种规避大客流换乘站列车同时到站的时刻表优化方法，替代人工微调的手段，并且使自动调整优化的时刻表更加准确。
4.为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
5.规避大客流换乘站列车同时到站的时刻表优化方法，包括如下步骤：
6.s1：在原列车运行图上对大客流换乘站进行上下行列车到站冲突检测，确定存在冲突的单程；
7.s2：采用目标函数微调存在冲突单程各站的停站时间和区间运行时间，目标函数的目标为最小化各站停站时间和各区间运行时间偏移值绝对值之和；
8.s3：使用优化后各单程的各站到发时间生成新的列车运行图。
9.优选的，所述步骤s1为
10.s11：生成大客流车站的车站时刻表，所有经过该站的列车不论上下行，按到达顺序排列；
11.s12：对于任意到达列车m，向前或者向后搜索到达时间与m的到达时间距离最近的反向运行列车n，如果到达时间的差值绝对值小于指定的最小间隔，则认为两车所处的单程为冲突单程。
12.优选的，目标函数中决策变量为各单程各站优化后的到发时间a
i,j
，d
i,j
13.目标函数中各参数定义如下：
14.i：单程索引
15.j：停站索引
16.k:大客流车站索引
17.k：大客流车站集合
18.z：存在冲突的单程索引集合
19.u：上行单程总数，上行单程索引为1，2，3
…
，u
20.d：下行单程总数，下行单程索引为u+1，u+2，
…
，u+d
21.ci：单程i的总停站数
22.i
min
：系统支持的最小发车间隔
23.q
min
：各大流量车站的最小对向到站间隔
24.maxd
i,j
：单程i停站j所处车站的最大停站时间
25.mind
i,j
：单程i停站j所处车站的最小停站时间
26.maxr
i,j
：单程i，停站j与j+1所处区间的最大运行时间
27.minr
i,j
：单程i，停站j与j+1所处区间的最小运行时间
28.a
i,j
：单程i停站j的原到站时间和优化后到站时间
29.d
i,j
：单程i停站j的原发车时间和优化后发车时间目标函数为：
[0030][0031]
约束条件为：
[0032]
1)固定各单程的始发终到时间不变
[0033]
非冲突单程，所有到发时间固定
[0034]
冲突单程，固定首站发车时间和末站到达时间
[0035]
2)停站时间的优化范围为最小-最大站停时间
[0036]
mind
i,j
≤d
ij-a
ij
≤maxd
i,j
[0037]
3)系统支持的最大最小区间运行时间
[0038]
minr
i,j
≤a
i,j+1-d
ij
≤maxr
i,j
[0039]
4)各大客流车站，指定时段内，与邻近反向运行列车的到站时间大于等于指定间隔
[0040]
x(i,k)为在车站k到站时间与单程i的原到站时间距离最近的反向单程
[0041]
w(i,k)为单程i中，经过车站k的停站索引
[0042]
|a
i,w(i,k)-a
x(i,k),w(x(i,k),k)
|≥q
min
[0043]
|a
i,w(i,k)-a
x(i,k)-1,w(x(i,k)-1,k)
|≥q
min
[0044]
|a
i,w(i,k)-a
x(i,k)+1,w(x(i,k)+1,k)
|≥q
min
[0045]
5)各同向运行的单程线，各站发车间隔大于系统支持的最小发车间隔
[0046]dij-d
i-1,j
≥i
min i∈{2,3,...,u}j∈{1,2,...,ci}，i与i-1为同向相邻单程
[0047]dij-d
i-1,j
≥i
min i∈{u+2,3,...,u+d}j∈{1,2,...,ci}，i与i-1为同向相邻单程。
[0048]
另外一方面，本发明提供了一种计算机设备，包括至少一个处理器和存储器；所述存储器存储计算机执行指令；所述至少一个处理器执行所述存储器存储的计算机执行指令，使得所述至少一个处理器执行所述的规避大客流换乘站列车同时到站的时刻表优化方法。
[0049]
此外，本发明提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，当处理器执行所述计算机执行指令时，实现所述的规避大客流换乘站列车同时到站的时刻表优化方法。
[0050]
本发明采用计算机设备优化和计算，替代时刻表人工微调的技术手段。通过建立目标函数和设定约束条件，微调存在冲突单程各站的停站时间和区间运行时间，最终得到
优化后的列车运行图。
[0051]
因此，运营图计划编制人员不再需要人工对某些区段或某个车站进行人工调整，可以根据编制人员的意图准确地进行时刻表的优化。
[0052]
本发明采用的具体技术方案及其带来的有益效果将会在下面的具体实施方式中结合附图中予以详细的揭露。
附图说明
[0053]
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述：
[0054]
图1本发明的优化流程图；
[0055]
图2为某城市线路原始运行图(局部)；
[0056]
图3为某城市线路优化后的运行图(局部)。
具体实施方式
[0057]
下面结合本发明实施例的附图对本发明实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本发明的保护范围。
[0058]
如图1所示，规避大客流换乘站列车同时到站的时刻表优化方法，包括如下步骤：
[0059]
s1：在原列车运行图上对大客流换乘站进行上下行列车到站冲突检测，确定存在冲突的单程；
[0060]
s2：采用目标函数微调存在冲突单程各站的停站时间和区间运行时间，目标函数的目标为最小化各站停站时间和各区间运行时间偏移值绝对值之和；
[0061]
s3：使用优化后各单程的各站到发时间生成新的列车运行图。
[0062]
其中，所述步骤s1具体为
[0063]
s11：生成大客流车站的车站时刻表，所有经过该站的列车不论上下行，按到达顺序排列；
[0064]
s12：对于任意到达列车m，向前或者向后搜索到达时间与m的到达时间距离最近的反向运行列车n，如果到达时间的差值绝对值小于指定的最小间隔，则认为两车所处的单程为冲突单程。
[0065]
目标函数中决策变量为各单程各站优化后的到发时间a
i,j
，d
i,j
[0066]
目标函数中各参数定义如下：
[0067]
目标函数中各参数定义如下：
[0068]
i：单程索引
[0069]
j：停站索引
[0070]
k:大客流车站索引
[0071]
k：大客流车站集合(用户指定)
[0072]
z：存在冲突的单程索引集合(对原始运行图进行冲突检测后的结果)
[0073]
u：上行单程总数(原始运行图)，上行单程索引为1，2，3
…
，u
[0074]
d：下行单程总数(原始运行图)，下行单程索引为u+1，u+2，
…
，u+d
[0075]ci
：单程i的总停站数(原始运行图)
[0076]imin
：系统支持的最小发车间隔(系统配置)
[0077]qmin
：各大流量车站的最小对向到站间隔(用户指定)
[0078]
maxd
i,j
：单程i停站j所处车站的最大停站时间(系统配置)
[0079]
mind
i,j
：单程i停站j所处车站的最小停站时间(系统配置)
[0080]
maxr
i,j
：单程i，停站j与j+1所处区间的最大运行时间(系统配置)
[0081]
minr
i,j
：单程i，停站j与j+1所处区间的最小运行时间(系统配置)
[0082]ai,j
：单程i停站j的原到站时间(原始运行图)和优化后到站时间
[0083]di,j
：单程i停站j的原发车时间(原始运行图)和优化后发车时间目标函数为：
[0084][0085]
其含义为优化后运行图的各站停站时间和区间运行时间尽量接近原运行图。约束条件为：
[0086]
1)固定各单程的始发终到时间不变
[0087]
非冲突单程，所有到发时间固定
[0088]
冲突单程，固定首站发车时间和末站到达时间
[0089]
2)停站时间的优化范围为最小-最大站停时间
[0090]
mind
i,j
≤d
ij-a
ij
≤maxd
i,j
[0091]
3)系统支持的最大最小区间运行时间
[0092]
minr
i,j
≤a
i,j+1-d
ij
≤maxr
i,j
[0093]
4)各大客流车站，指定时段内，与邻近反向运行列车的到站时间大于等于指定间隔，本实施例设定为60秒，也可以指定为其他间隔时间。
[0094]
定义：
[0095]
x(i,k)为在车站k到站时间与单程i的原到站时间距离最近的反向单程
[0096]
w(i,k)为单程i中，经过车站k的停站索引
[0097]
|a
i,w(i,k)-a
x(i,k),w(x(i,k),k)
|≥q
min
[0098]
|a
i,w(i,k)-a
x(i,k)-1,w(x(i,k)-1,k)
|≥q
min
[0099]
|a
i,w(i,k)-a
x(i,k)+1,w(x(i,k)+1,k)
|≥q
min
[0100]
5)各同向运行的单程线，各站发车间隔大于系统支持的最小发车间隔
[0101]dij-d
i-1,j
≥i
min i∈{2,3,...,u}j∈{1,2,...,ci}，i与i-1为同向相邻单程
[0102]dij-d
i-1,j
≥i
min i∈{u+2,3,...,u+d}j∈{1,2,...,ci}，i与i-1为同向相邻单程。
[0103]
可以理解的是，本发明只对大客流车站的到站间隔进行优化，不优化普通车站。但由于列车也会经过普通车站，所以在计算时还是会保证在普通车站的同向列车的追踪间隔。
[0104]
本发明采用计算机设备对时刻表进行优化和计算，参考常用计算机设备的结构，包括至少一个处理器和存储器；所述存储器存储计算机执行指令；所述至少一个处理器执行所述存储器存储的计算机执行指令，使得所述至少一个处理器执行所述的规避大客流换乘站列车同时到站的时刻表优化方法。
[0105]
计算机设备运行时，需要计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，当处理器执行所述计算机执行指令时，实现所述的规避大客流换乘站列车同时到站的时刻表优化方法。
[0106]
以某城市线路为例，如图2为时刻表原图，其中建设三路站、市民中心站为大客流换乘站，图中深色线显示在这些站有大量的列车到达冲突，经系统检查(步骤s1)，对7到8点时段规避列车同时到站优化后的时刻表(步骤s3)如图3所示，图中虚线为原始计划线，实线为优化后的计划线。对比优化前的列车运行图和采用本发明进行优化后的列车运行图，明显规避了大客流站列车同时到站时间。
[0107]
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，熟悉该本领域的技术人员应该明白本发明包括但不限于附图和上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本发明的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。