基于动车组交路的节假日多日列车开行方案优化建模方法技术

本发明专利技术公开了一种基于动车组交路的节假日多日列车开行方案优化建模方法，包括以下步骤：模型信息输入；获得平日列车备选集；获得节假日列车备选集；获得平日动车组交路集合；得到二维时空OD客流需求；得到节假日多日列车服务网络；对整个节假日时期的列车开行方案编制进行一体化建模。本发明专利技术在节假日客流高峰时期，通过对列车服务网络和模型决策变量增加日期维度，实现了对整个节假日时期列车开行方案的一体化编制，弥补了既有开行方案编制理论和方法中关于多日列车开行方案一体化编制的空白。本发明专利技术解决了既有节假日列车开行方案编制模型对动车组交路缺乏考虑的问题，克服了从需求角度调整开行方案时对动车组交路结构的破坏。坏。坏。

【技术实现步骤摘要】
基于动车组交路的节假日多日列车开行方案优化建模方法


[0001]本专利技术属于高速铁路运输组织
，具体涉及一种基于动车组交路的节假日多日列车开行方案优化建模方法。

技术介绍

[0002]动车组列车以其快速、便捷和舒适的特点，使旅客短时间内往返探亲、旅游成为可能，越来越多的旅客选择在节假日乘坐高铁出行。短期内激增的出行需求带来了节假日客流高峰，与平日的客流时空特征呈现出明显差异，同时节假日期间每天的客流总量与结构也在发生变化，这些都对整个节假日期间的列车开行提出了新的要求。另一方面，列车开行不是一项孤立任务，与之相关的还涉及到动车组周转计划、车站接发车计划、车站旅客组织计划等，这要求列车开行方案尽可能在一定时期内保持稳定，以避免相关环节的运输组织计划频繁发生变动，影响现场运输组织作业。
[0003]实践中，为保持开行方案的稳定性，主要通过人工方法在平日列车开行方案的基础上增开列车、增大编组来获得节假日列车开行方案。理论层面，针对节假日列车开行方案编制方法的理论研究很少，并存在对动车组周转问题考虑不够深入、研究时间范围为单日而非整个节假日时期等缺点，导致研究成果难以适应实际生产要求。
[0004]综上所述，目前的高速铁路节假日列车开行方案设计方法主要面临如下问题：
[0005]其一、缺乏理论研究，已有的少数研究对动车组周转问题考虑不够深入，与实际生产应用的要求存在差距。列车的运行任务需要由具体的动车组担当实现，一组动车组一天内依次担当多个车次的运行任务，形成动车组交路。目前，针对节假日列车开行方案编制的理论研究很少，并且对动车组周转的考虑侧重灵活编组以适应客流，对动车组周转稳定性的约束仅停留在车站到发动车组数量守恒的层面。然而，由于一条动车组交路是由多个车次按照运行时刻依次接续构成，因此在车站到发动车组数量守恒的情况下仍可能存在多种列车接续关系，不足以保证交路结构及相关运输组织计划的稳定。另一方面，动车组交路反映的是动车组每天的实际周转运用情况，实现动车组交路层面的稳定可以确保在实际生产中列车开行方案的可实施性和每日开行方案之间的过渡衔接。因此，目前客流导向的节假日开行方案编制研究缺乏对动车组周转稳定性的考虑，为真正从实际生产应用的角度出发实现运输组织计划的稳定性和可实施性，在节假日列车开行方案编制工作中对动车组周转问题的考虑需要细化至动车组交路层面，这对模型的构建提出了新的要求。
[0006]其二、已有的列车开行方案编制研究多针对单日方案，缺少对多日方案一体化编制的探索，难以适应节假日列车开行方案编制的要求。我国现行小长假时间跨度大多为3天，国庆节长假达到7天，因此完成节假日旅客运输任务需要协调生成多天的列车开行方案。相比单日方案编制，多日方案的一体化编制首先扩大了问题规模；其次，需要基于每日之间不同的客流需求编制对应的开行方案，提高了建模要求；另外，出于对运输组织计划稳定性的要求，还需要考虑节假日期间每日的列车开行方案、动车组交路与平日方案、交路的结构相似性，以及每日之间方案、交路的结构相似性。这些都增加了节假日多日列车开行方
案一体化编制的难度。
[0007]其三、实际中普遍采用的编制方法对节假日期间的客流波动适应性不强，导致部分线路区段通过能力和运力资源的使用效率不高。实际生产中，主要通过增开列车、增大平日列车编组的方式人工生成节假日列车开行方案，这种方法除增加编组外基本保持平日列车开行方案固定，最大程度地保证了列车开行方案的稳定性，但同时局限了节假日列车开行方案的编制手段。在节假日客流需求结构发生明显改变的情况下，从适应客流波动角度出发的灵活调整不足，难以精细化匹配节假日客流需求的变化。

技术实现思路

[0008]本专利技术为解决现有技术存在的问题而提出，其目的是提供一种基于动车组交路的节假日多日列车开行方案优化建模方法。
[0009]本专利技术的技术方案是：一种基于动车组交路的节假日多日列车开行方案优化建模方法，包括以下步骤：
[0010]ⅰ
.将车站及线路信息、节假日客流需求、节假日增开列车备选集、节假日之前的平日列车开行方案和平日动车组交路作为模型输入；
[0011]ⅱ
.对步骤
ⅰ
中平日列车开行方案中的列车考虑所有可能的编组情况，获得平日列车备选集；将节假日增开列车备选集与平日列车备选集结合构成节假日列车备选集；
[0012]ⅲ
.对步骤
ⅰ
中平日动车组交路考虑所有可能的车型编组情况，并扩展交路周期至节假日时间长度，获得平日动车组交路集合；
[0013]ⅳ
.对节假日客流需求中的OD客流需求增加日期维度，得到二维时空OD客流需求；
[0014]ⅴ
.基于步骤
ⅱ
中节假日列车备选集，在传统单日列车服务网络的基础上，对网络弧边增加日期维度，得到节假日多日列车服务网络；
[0015]ⅵ
.基于节假日多日列车服务网络，在考虑动车组交路开行状态的情况下，对整个节假日时期的列车开行方案编制进行一体化建模。
[0016]更进一步的，步骤
ⅵ
中基于节假日多日列车服务网络对整个节假日时期的列车开行方案编制进行一体化建模，其数字化模型中包含目标函数，约束条件和决策变量。
[0017]更进一步的，步骤
ⅵ
数字化模型下，得到适应实际生产要求的节假日多日列车开行方案，过程如下：
[0018]通过选择满足约束条件情况下目标函数最优的列车开行集合与动车组交路开行集合，即为包含了动车组交路开行状态信息的节假日多日列车开行方案。
[0019]更进一步的，步骤
ⅵ
数字化模型中的决策变量包括：
[0020]节假日列车备选集中列车的开行频率、列车的配流情况和平日动车组交路集合中交路的开行状态；
[0021]更进一步的，步骤
ⅵ
数字化模型中的目标函数以整个节假日期间列车开行方案总成本最小和列车开行方案差异性最小为目标进行构建。
[0022]更进一步的，步骤
ⅵ
数字化模型中的约束条件包括：
[0023]OD客流需求、列车坐席能力、区间服务频率、节假日增开列车的对称性、平日动车组交路开行情况、动车组交路开行与列车开行的逻辑关系、节假日期间开行的平日列车比例、决策变量取值。
[0024]更进一步的，步骤
ⅲ
得到平日动车组交路集合的具体过程如下：
[0025]将平日实际开行的动车组交路按照节假日时间长度与交路实际周期的倍数关系，复制扩展成周期为节假日时间长度的动车组交路，使扩展交路的周期恰好覆盖整个节假日时期，然后搭配所有可能的车型编组情况，得到平日动车组交路集合。
[0026]更进一步的，步骤
ⅵ
中对整个节假日时期的一体化建模方法具体实现如下：
[0027]对OD客流需求增加日期维度，得到二维时空OD客流需求；基于节假日列车备选集，在传统单日列车服务网本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于动车组交路的节假日多日列车开行方案优化建模方法，其特征在于：包括以下步骤：(
ⅰ
)将车站及线路信息、节假日客流需求、节假日增开列车备选集、节假日之前的平日列车开行方案和平日动车组交路作为模型输入；(
ⅱ
)对步骤(
ⅰ
)中平日列车开行方案中的列车考虑所有可能的编组情况，获得平日列车备选集；将节假日增开列车备选集与平日列车备选集结合构成节假日列车备选集；(
ⅲ
)对步骤(
ⅰ
)中平日动车组交路考虑所有可能的车型编组情况，并扩展交路周期至节假日时间长度，获得平日动车组交路集合；(
ⅳ
)对节假日客流需求中的OD客流需求增加日期维度，得到二维时空OD客流需求；(
ⅴ
)基于步骤(
ⅱ
)中节假日列车备选集，在传统单日列车服务网络的基础上，对网络弧边增加日期维度，得到节假日多日列车服务网络；(
ⅵ
)基于节假日多日列车服务网络，在考虑动车组交路开行状态的情况下，对整个节假日时期的列车开行方案编制进行一体化建模。2.根据权利要求1所述的基于动车组交路的节假日多日列车开行方案优化建模方法，其特征在于：步骤(
ⅵ
)中基于节假日多日列车服务网络对整个节假日时期的列车开行方案编制进行一体化建模，其数字化模型中包含目标函数，约束条件和决策变量。3.根据权利要求2所述的基于动车组交路的节假日多日列车开行方案优化建模方法，其特征在于：步骤(
ⅵ
)数字化模型下，得到适应实际生产要求的节假日多日列车开行方案，过程如下：通过选择满足约束条件情况下目标函数最优的列车开行集合与动车组交路开行集合，即为包含了动车组交路开行状态信息的节假日多日列车开行方案。4.根据权利要求2所述的基于动车组交路的节假日多日列车开行方案优化建模方法，其特征在于：步骤(
ⅵ
)数字化模型中的决策变量包括：节假日列车备选集中列车的开行频率、列车的配流情况和平日动车组交路集合中交路的开行状态。5.根据权利要求2所述的基于动车组交路的节假日多日列车开行方案优化建模方法，其特征在于：步骤(
ⅵ
)数字化模型中的目标函数以整个节假日期间列车开行方案总成本最小和列车开行方案差异性最小为目标进行构建。6.根据权利要求2所述的基于动车组交路的节假日多日列车开行方案优化建模方法，其特征在于：步骤(
ⅵ
)数字化模型中的约束条件包...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩沛文，邹明辉，汤杰，高继宇，马海龙，杨鹏程，吴其刚，聂英杰，高明明，肖春光，陈波，马保仁，南敬林，尹元钊，
申请(专利权)人：中国铁路设计集团有限公司，
类型：发明
国别省市：