一种铁路跨线客流的枢纽内列车开行方法

本发明涉及智能交通，具体为一种铁路跨线客流的枢纽内列车开行方法。

背景技术：

1、铁路旅客列车开行模式可分为换乘模式和直达模式两类，在实际运输组织过程中，为提高运行图的稳定性，一般为跨线列车预留更多冗余时分，且跨线列车等级一般较本线列车更高，不可避免地需要组织列车越行，导致线路通过能力利用下降；长途跨线列车交路复杂，换乘模式可有效提高车底利用率，简化机车乘务安排。

2、在换乘模式下，针对枢纽内列车开行方案，并考虑到城市轨道交通在旅客换乘中的作用的研究尚处于空白，而枢纽内列车开行方案又是组织跨线客流的关键。因此，针对上述问题，在重构区域轨道交通客运服务网络基础上，建立列车开行成本最低、旅客换乘总时间最短的双目标优化模型，提出不同枢纽车站布局方案下的枢纽内列车开行方案求解方法。

技术实现思路

1、本发明提供了一种铁路跨线客流的枢纽内列车开行方法，解决了上述背景技术所提出的问题。

2、本发明提供如下技术方案：一种铁路跨线客流的枢纽内列车开行方法，包括以下步骤：

3、步骤s1：构建轨道交通服务网络模型，具体包括：

4、①.构建由车站节点所构成的节点层，所有的服务网络均在此基础上生成，节点包含铁路车站以及市内城市轨道交通车站；

5、②.构建铁路客运服务网络，由一系列始发终到、过境的列车构成，包括该城市所衔接的高速铁路与普速铁路，其在枢纽内途经铁路车站的顺序构成服务网络的有向弧；

6、③.构建城市轨道交通服务网络，即市内轨道交通，即任意两个铁路车站之间的轨道交通网络；

7、④.构建轨道交通服务网络，由上述铁路客运服务网络，城市轨道交通服务网络两个子网络，通过车站节点在时空中叠加所构成；

8、步骤s2：对上述两层子网络分别构建数学模型：tsn、usn；

9、

10、步骤s3：构建跨线客流衔接的列车停站方案数学模型；

11、①.客流网络与服务网络的匹配度，以理想匹配关系对应比值之差的平方与参考点1作差，其定量计算公式如下：

12、

13、②.跨线旅客随列车到达枢纽内第一站时起，至其通过铁路、市内轨道交通到达目标方向枢纽对外衔接铁路车站时止，旅客所消耗的全部时长与铁路直达运输耗时之比，其定量计算公式如下：

14、

15、①、②最优值均为1，考虑将二者合并，构建换乘便捷性指标：

16、pst＝mdt+cvt  (6)；

17、列车在枢纽内增加停站会带来开行成本的增加，其成本函数可表示为：

18、

19、步骤s4：建立并列关系的双目标规划，形成双目标非线性优化模型，每次仅考虑单个目标，给出不同开行方案所对应的目标函数变化曲线，再根据实际情况，从中挑选方案；

20、目标函数1：max z1＝pst

21、目标函数2：min z2＝cot；

22、步骤s5：采用遍历求解的方式，针对每类典型的布局形式，获得一定时段内的开行方案，以终到列车为例，梳理每类布局形式，各方向接入列车在枢纽内的开行方案备选库；

23、步骤s6：因此，针对终到列车，在其接入时刻确定后，其开行方案可以从备选库中指定衔接方向可选方案中进行选择。

24、优选的，步骤s4具体包括开行方案的建立：

25、开行方案的约束条件包括：车站能力约束，线路能力约束，列车能力约束，铁路、市内轨道交通线路耗时约束，车站停靠附加时分。

26、优选的，车站能力约束：车站能力主要受车站到发线股道数量影响，将其简化任意时刻，任意车站内停靠列车数小于等于车站到发线股道数；

27、

28、定义算子表示通过开行方案，计算时刻t′在车站xi的停站列车数。

29、优选的，线路能力约束：线路能力与列车追踪间隔有关，枢纽内铁路列车追踪间隔为tf，该约束条件可表示为：

30、

31、优选的，

32、列车能力约束：列车能力与其载客能力相关，列车所能服务的客流量应当小于等于其能力，因此该约束可以表示为：

33、

34、i表示列车k的初始接入站，j表示列车k在枢纽内依次经过的车站。

35、优选的，铁路、市内轨道交通线路耗时约束：该约束为等式约束，根据不同枢纽布局形式，将铁路列车和市内轨道交通在站点间的旅行耗时用矩阵进行存储开行方案；

36、分别表示铁路列车和市内轨道交通在站点i→j间的基本耗时。

37、优选的，车站停靠附加时分约束：该约束为等式约束，主要指铁路在客运站的停站，停站时长为

38、本发明具备以下有益效果：

39、1、该铁路跨线客流的枢纽内列车开行方法，将实际问题转化为方案数有限情况下的组合优化问题，即为接入列车选择最优的开行方案组合，以最大化程度满足跨线旅客便捷出行的要求以及最大限度降低铁路运营支出，在二者中找到一个折中的平衡点，即为待求解的开行方案。

40、2、该铁路跨线客流的枢纽内列车开行方法，通过铁路跨线客流采用换乘组织模式的关键在于提高旅客出行的便捷性，根据客流需求，在枢纽内合理组织开行衔接列车有助于提高跨线客流旅客出行满意度。以衔接四个方向的城市x为例，在分析典型枢纽线路与车站布局物理网络特点的基础上，提出了客流时空分解方法，建立客流时空矩阵表征客流特点。通过重构轨道交通服务网络，剖析了时空双维度下的服务网络特点，并针对铁路和市内轨道交通分别建立了服务网络的数学表达模型。

41、为刻画服务网络与客流网络的关系，提出客流网络与服务网络匹配度及服务质量的概念，并且将二者合并为换乘便捷性指标。最后，建立以跨线客流换乘便捷性和开行成本为并行双目标的规划模型，综合考虑了车站能力，线路能力，列车能力，铁路、市内轨道交通线路耗时，车站停靠附加时分等约束。并提出建立开行方案备选库，数值化开行方案，以遍历求解各方案的优劣的求解思路。

技术特征：

1.一种铁路跨线客流的枢纽内列车开行方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种铁路跨线客流的枢纽内列车开行方法，其特征在于：步骤s4具体包括开行方案的建立：

3.根据权利要求2所述的一种铁路跨线客流的枢纽内列车开行方法，其特征在于：

4.根据权利要求2所述的一种铁路跨线客流的枢纽内列车开行方法，其特征在于：

5.根据权利要求2所述的一种铁路跨线客流的枢纽内列车开行方法，其特征在于：

6.根据权利要求2所述的一种铁路跨线客流的枢纽内列车开行方法，其特征在于：

7.根据权利要求2所述的一种铁路跨线客流的枢纽内列车开行方法，其特征在于：

技术总结本发明涉及智能交通技术领域，且公开了一种铁路跨线客流的枢纽内列车开行方法，构建轨道交通服务网络模型、构建跨线客流衔接的列车停站方案数学模型、建立并列关系的双目标规划，形成双目标非线性优化模型，每次仅考虑单个目标，给出不同开行方案所对应的目标函数变化曲线，再根据实际情况，从中挑选方案、针对终到列车，在其接入时刻确定后，其开行方案可以从备选库中指定衔接方向可选方案中进行选择。将实际问题转化为方案数有限情况下的组合优化问题，即为接入列车选择最优的开行方案组合，以最大化程度满足跨线旅客便捷出行的要求以及最大限度降低铁路运营支出，在二者中找到一个折中的平衡点，即为待求解的开行方案。技术研发人员：谭茜,许旻昊受保护的技术使用者：四川城市职业学院技术研发日：技术公布日：2024/9/29