一種旅客列車運行方案圖編制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于列車路線規(guī)劃的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種旅客列車運行方案圖編制方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 列車運行圖規(guī)定了各種列車占用區(qū)間的次序，列車在每個車站的到達、出發(fā)或通 過時刻，列車在各區(qū)間的運行時間，列車在車站的停站時間標準，以及機車交路等。它把整 個路網(wǎng)的運輸生產(chǎn)活動聯(lián)系成為一個統(tǒng)一的整體，列車運行圖是鐵路運輸工作的綜合計 劃、鐵路行車組織的基礎(chǔ)，是協(xié)調(diào)鐵路各部門、單位按一定程序進行生產(chǎn)活動的工具。列車 運行圖的編制重點在于解決列車運行圖的整體布局問題，它是鐵路列車運行圖的骨架和核 心，在很大程度上決定了列車運行圖的質(zhì)量水平。在編制列車運行圖時，一般首先鋪畫旅客 列車運行線。具體編制工作分兩步進行:第一步鋪畫旅客列車運行方案圖，主要解決列車整 體布局的問題，是整個列車運行圖的骨架，它用小時格運行圖鋪畫，只是對每一方向畫出各 技術(shù)站間的列車運行線;第二步，以旅客列車運行方案圖為基礎(chǔ)，具體鋪畫表示每一列車在 各個車站到發(fā)或通過時刻的列車運行線，即列車運行詳圖。
[0003] 目前，鐵路已廣泛采用計算機編制列車運行圖，構(gòu)建了集列車運行圖數(shù)據(jù)管理、技 術(shù)資料管理、列車運行計劃、車底(動車組)交路計劃、車輛分配計劃、機車周轉(zhuǎn)計劃、車站作 業(yè)計劃、列車牽引計算、列車運行仿真、列車乘務(wù)計劃、列車運行圖版本管理、列車運行圖信 息共享與發(fā)布、列車運行圖信息查詢等于一體的列車運行圖編制與管理協(xié)同一體化信息平 臺，實現(xiàn)了基于鐵路廣域網(wǎng)的支持異地聯(lián)網(wǎng)編圖，實現(xiàn)了基于全路網(wǎng)列車運行圖的統(tǒng)一管 理，滿足全路鐵路局客貨列車運行圖的編制。
[0004] 編制列車運行圖時，首先鋪畫旅客列車運行方案圖，主要解決列車整體布局的問 題，是整個列車運行圖的骨架?，F(xiàn)有旅客列車運行方案圖編制的技術(shù)方案主要：（1)采用人 機相結(jié)合方法編制旅客列車運行方案；（2)通過構(gòu)建數(shù)學(xué)優(yōu)化模型來解決某個運行區(qū)段旅 客列車合理發(fā)車時間域;（3)應(yīng)用同余理論，采用代數(shù)方法解決旅客列車合理發(fā)車時間域。
[0005] 現(xiàn)有旅客列車運行方案圖編制存在如下問題：
[0006] 1、現(xiàn)有技術(shù)無論是普速鐵路列車運行方案圖，還是高速鐵路列車運行方案圖編制 主要是在無約束條件下，以旅客的方便性或企業(yè)的經(jīng)濟性這兩個目標，未考慮車站、線路能 力的制約，與實際應(yīng)用需求存在較大差距，難以為列車運行圖編制工作提供有效支撐。
[0007] 2、現(xiàn)有技術(shù)方案關(guān)于列車運行方案圖編制的范圍集中在某個運行區(qū)段內(nèi)，也有少 數(shù)單一考慮普速路網(wǎng)和高速路網(wǎng)的情況，沒有涉及高速鐵路與普速鐵路貫通成網(wǎng)的情況。
[0008] 綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)未考慮高速鐵路與普速鐵路貫通成網(wǎng)的情況，以及大型客運 站由于政治經(jīng)濟原因需要開行大量的列車，造成客運站設(shè)備能力，特別是到發(fā)線能力相對 緊張的實際情況，這樣就容易造成旅客列車運行方案圖不可實施。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種基于車站與線路能力協(xié)調(diào)的旅客列車運行 方案圖編制方法。
[0010] 為解決上述問題，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：
[0011] -種旅客列車運行方案圖編制方法包括以下步驟：
[0012] 步驟S1、構(gòu)建鐵路路網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)圖，建立基于車站的路網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)圖；
[0013] 步驟S2、依據(jù)路網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)圖，利用模糊集描述方便旅客旅行的目標函數(shù)，以車 站、線路能力為約束，建立路網(wǎng)旅客列車運行方案圖編制優(yōu)化模型；
[0014] 步驟S3、利用粗糙-模糊軟集合理論，刻畫路網(wǎng)車站重要度，將路網(wǎng)旅客列車運行 方案圖編制優(yōu)化模型轉(zhuǎn)化為按照車站重要度編制的旅客列車運行方案圖編制模型；
[0015] 步驟S4、根據(jù)基于車站、線路能力協(xié)調(diào)的基于蟻群算法，對所述按照車站重要度編 制的旅客列車運行方案圖編制模型進行快速求解，得到旅客列車運行方案圖。
[0016] 本發(fā)明的技術(shù)方案采用基于車站與線路能力協(xié)調(diào)的路網(wǎng)旅客列車運行方案圖編 制方法，利用模糊集描述方便旅客旅行的目標函數(shù)，構(gòu)建路網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)，以車站、線路能 力為約束，建立旅客列車運行方案圖編制優(yōu)化模型。利用粗糙-模糊軟集合理論，刻畫路網(wǎng) 車站重要度，提出車站重要度降低路網(wǎng)復(fù)雜度的方法，并設(shè)計了基于動態(tài)啟發(fā)式信息蟻群 算法。本發(fā)明的方法有利于提高旅客列車運行方案圖的可實施性，可用于鐵路列車運行圖 編制系統(tǒng)始發(fā)方案的生成，車站到發(fā)線運用問題等，建模過程方便簡單、建模標準統(tǒng)一，方 法計算效率高，方法真實可靠，具有很好的操作性、通用性和可重用性。
【附圖說明】
[0017] 圖1為本發(fā)明旅客列車運行方案圖編制方法的流程圖；
[0018] 圖2為旅客列車發(fā)車、到達時間對旅客的方便程度函數(shù)；
[0019]圖3為基于粗糙-模糊軟集合理論的路網(wǎng)車站重要度方法流程圖。
【具體實施方式】
[0020] 如圖1所示，本發(fā)明實施例提供一種旅客列車運行方案圖編制方法，包括以下步 驟：
[0021] 步驟S1、構(gòu)建鐵路路網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)圖，建立基于車站的路網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)圖。
[0022] 路網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)圖是用圖論中的頂點、邊來描述路網(wǎng)的結(jié)構(gòu)?？瓦\站是鐵路旅客運 輸?shù)幕鶎由a(chǎn)單位，在鐵路旅客運輸過程中，是鐵路與旅客之間聯(lián)系的紐帶。全路車站數(shù)量 龐大，達到7000多個，并且線路復(fù)雜，如果所有車站、線路構(gòu)造路網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)圖，問題規(guī)模 大，計算復(fù)雜度高。根據(jù)旅客列車運行方案圖編制的需要，將全國鐵路運輸網(wǎng)絡(luò)中具有辦理 旅客列車始發(fā)、終到作業(yè)業(yè)務(wù)能力而且列車開行方案中也開行了始發(fā)、終到列車的客運站 抽象為圖的頂點，車站之間按照開行方案的規(guī)定相互開行旅客列車之間的連通線路用有向 弧連接起來?；】梢允菃蜗蛞部梢允请p向，表示上、下行方向。
[0023]步驟S2、依據(jù)路網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)圖，利用模糊集描述方便旅客旅行的目標函數(shù)，以車 站、線路能力為約束，建立路網(wǎng)旅客列車運行方案圖編制優(yōu)化模型。
[0024] 建立所述路網(wǎng)旅客列車運行方案圖編制優(yōu)化模型如下：
[0025] 1)優(yōu)化目標
[0026] 方便旅客旅行是編制旅客列車運行方案圖的首要目標。路網(wǎng)旅客列車運行方案圖 編制問題的優(yōu)化模型的目標如下：
[0027] (1)所有客運站出發(fā)的旅客列車時間盡可能合理；
[0028] (2)所有客運站到達的旅客列車時間盡可能合理。
[0029] 2)約束條件
[0030]考慮路網(wǎng)各客運站能力，約束條件如下：
[0031] (1)所有客運站出發(fā)的旅客列車只能在某一個時間段發(fā)車；
[0032] (2)到達所有客運站的旅客列車只能在某一個時間段終到；
[0033] (3)所有客運站某時間段的出發(fā)的旅客列車數(shù)量必須小于該時間段到發(fā)線的發(fā)車 能力；
[0034] (4)所有客運站某時間段的到達的旅客列車數(shù)量必須小于該時間段到發(fā)線的接車 能力。
[0035] 3)方便旅客旅行的目標函數(shù)描述
[0036] 方便旅客旅行是確定旅客列車運行方案圖的主要目標，一般規(guī)定是旅客列車的始 發(fā)、終到時間不能早于早上6點，也不要晚于晚上12點，該范圍過大，而旅客對列車不同時間 段的到、發(fā)主觀偏好程度不一樣，利用模糊集來表達旅客的主觀不確定性。
[0037] 模糊集F的隸屬度函數(shù)μΡ(χ)，表示旅客列車發(fā)車、到達時間對旅客的方便程度函 數(shù)，如圖2所示，定義如下：
[0038]
[0039] 其中，[護妒]為旅客列車的一般合理發(fā)車(到達)時間范圍；[F2，F(xiàn)3]為旅客最便利 的出行時間范圍。
[0040] 4)優(yōu)化模型max f(t)
[0046]其中，Di表示從客運站Sl始發(fā)的列車集合;Ai表示到達客運站81的列車集合;T表示 為列車開放時間段，設(shè)將T劃分成η個時間域，即1={^山，1(，以，設(shè)4 =山，1^]山，1^分別 代表第j個時間域的上、下限，j = l，2,…，n，其中，tj?w=[lj，kj]?w=[lj?w，kj?w] =
[mod( lj+w, 24) ,mod(kj+w, 24) ], ^
，界為 旅行時間；為客運站^在時間段tj的到發(fā)線發(fā)車能力，為接車車能力；
[0047]
[0048]
，aeAi，teTj(d)J(a)表示旅客列車等級優(yōu) 先系數(shù)。
[0049] 步驟S3、利用粗糙-模糊軟集合理論，刻畫路網(wǎng)車站重要度，將路網(wǎng)旅客列車運行 方案圖編制優(yōu)化模型轉(zhuǎn)化為按照車站重要度編制的旅客列車運行方案圖編制模型。
[0050] 如圖3所示，具體包括以下步驟：
[0051] 步驟S3.1、基于路網(wǎng)各車站的社會屬性、自然屬性以及運輸指標構(gòu)建路網(wǎng)車站重 要度評價指標體系，其中，所述社會屬性包括車站所在城市的行政級別、人口數(shù)量、經(jīng)濟發(fā) 展?jié)摿?、工業(yè)總產(chǎn)值、人均⑶P及國民生產(chǎn)總值，所述自然屬性包括車站銜接鐵路線路數(shù)量、 車站的等級、可直達城市數(shù)量，所述運輸指標包括車站股道數(shù)量、始發(fā)列車數(shù)量、終到列車 數(shù)量、發(fā)送旅客數(shù)量、通過列車數(shù)量。
[0052]步驟S3.2、利用粗糙集屬性約簡理論對所述路網(wǎng)車站重要度評價指標體系進行約 簡，得到約簡后相對重要的路網(wǎng)車站重要度評價指標；