【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于城市轨道交通，具体的说是一种基于列生成算法的地铁乘务排班优化方法。
技术介绍
1、随着我国城市轨道交通面向自动化、信息化、智能化的新要求，全自动运行线路逐渐成为未来城市轨道交通线路的新趋势。与传统作业线相比，全自动作业线具有作业效率高、作业安全性高、环境可持续性强等诸多优点，伴随着自动化技术与自动化设备的新特点，乘务的职能与作用也随之变化。作为城市轨道交通运营规划的关键一环，设计符合全自动运行线路特点的科学合理的乘务排班计划方案可以合理分配资源，优化乘务任务，从而提升轨道交通运营效率。
2、地铁乘务排班问题是根据地铁的运行计划，合理地将各项驾驶与乘务任务分配给每一位乘务员，确保他们能够有序地完成出勤、驾驶、用餐、休息直至退勤等一系列工作流程，这一过程不仅要确保地铁运营的高效与安全，还需兼顾乘务员的工作负荷与质量。目前的研究虽然在地铁乘务排班问题上取得了一定进展，但仍存在以下不足：一是地铁运营模式的日益复杂化，乘务员需要在不同时段、不同站点进行灵活的签到与签出，以及用餐安排，高度的灵活性使得排班问题的复杂度大幅增加，导致排班方案难以满足实际需求；二是传统启发式算法虽然能在短时间内获得一个合理的排班方案，但在面对灵活复杂的乘务排班问题时，难以得到较高精度的解。
技术实现思路
1、本专利技术是为了解决上述现有技术存在的不足之处，提出一种基于列生成算法的地铁乘务排班优化方法，以期能在全自动运行的地铁线路下考虑公平性的高质量的地铁乘务排班方案，从而能均衡任务公平分配
2、本专利技术为达到上述专利技术目的，采用如下技术方案：
3、本专利技术一种基于列生成算法的地铁乘务排班优化方法的特点在于，是应用于双向行驶的全自动运行的地铁线路，且上、下行的线路相同，列车双向行驶在所述地铁线路上，并按如下步骤进行：
4、步骤1：初始化地铁乘务排班数据信息，包括：
5、车站数据：将每一个车站拆分成上、下行两个不同的站台；令n表示地铁线路上车站的总数量；令表示地铁线路上的地铁站台集合，且，表示第个地铁站台；令表示带有用餐休息的地铁站台集合；令表示地铁乘务排班的时间规划范围，其中，表示时间规划的最大值；
6、列车数据：令k表示列车运行的车次集合；令sk表示车次k的所经过的车站集合，且；令表示车次到达站台的时间集合；令表示车次离开站台的时间集合；令表示车次到达站台的到站时间；令表示车次离开站台的离站时间；
7、乘务数据：令r表示乘务员的集合，令r中任一乘务员记为r，r∈r；令表示跟车检查任务的最小覆盖时间；令表示乘务员的最小换行时间；令表示乘务员的指定用餐时间；令表示指派乘务员为列车运行车次提供服务的固定代价；令表示乘务员执行乘务片段任务时的每单位时间的作业代价；令表示乘务员在等待、间休、空驶、换行时的每单位时间的操作代价；令表示乘务员在用餐时的每单位时间的休息代价；令表示用餐时间窗口，其中，，表示用餐开始时间，表示用餐结束时间；
8、步骤2：获取地铁乘务排班的车站站台、列车车次、乘务员和时间规划范围的数据，从而构建基于点-弧的地铁乘务排班的时空网络，其中，表示所有时空节点的集合，表示所有时空弧的集合；
9、基于点-弧的时空网络中的所有时空节点集合，其中，表示乘务员执行乘务班次签到的虚拟乘务起始节点，表示乘务员执行乘务班次签退的虚拟乘务终止节点，表示在时间点下列车到达任一站台的节点，且，表示任一站台，表示所有到达站台的时间集合，表示所有离开站台的时间集合；表示在时间点下列车离开站台的节点，且，表示在时间点下乘务用餐站台上的节点，且；
10、时空网络的所有时空弧集合，包括：
11、乘务员执行乘务班次路径开始的一条签到弧，所述签到弧的代价记为，令；
12、乘务员执行乘务班次路径结束的一条签退弧，所述签退弧的代价记为，令；
13、乘务员跟车进行全自动线路值乘的工作状态的一条工作弧，其中，表示另一个时间点下列车离开站台的节点，且工作弧的代价记为，令；
14、乘务员跟随列车更换站台，但不执行值乘任务的工作状态的一条空驶弧，其中，表示另一个时间点下列车到达下一个站台的节点，且空驶弧的代价记为，令；
15、乘务员在站台内等待停留的状态的一条等待弧，其中，表示另一个时间点下列车到达同一站台的另一个到达节点，且等待弧的代价记为，令；
16、乘务员在时间点下跟随列车到达站台和离开站台之间的一条连通弧，且连通弧的代价记为，令；
17、乘务员将状态从出发改变为到达情况的一条转换弧，且转换弧的代价记为，令；
18、乘务员在指定用餐站台内就餐状态的一条用餐弧，其中，表示另一个时间点下同一用餐站台的另一个用餐节点，，，且用餐弧的代价记为，令；
19、乘务员在用餐状态开始前的节点转换的一条餐前连接弧，且餐前连接弧的代价记为，令；
20、乘务员在用餐状态结束后的节点转换的一条餐后连接弧，且餐后连接弧的代价记为，令；
21、乘务员在同一个物理站台内进行上下行换乘状态的一条换行弧，其中，表示另一个时间点下列车在同一站台的另一个出发节点，且换行弧的代价记为，令；
22、乘务员在时间规划范围内不工作情况的一条非工作弧，且非工作弧的代价记为，令；
23、步骤3：建立基于值乘路径的地铁乘务排班模型；
24、步骤4：利用列生成算法对地铁乘务排班模型进行求解，得到最优排班方案；
25、步骤5：利用贪婪插入启发式算法对最优排班方案进行不断优化，得到考虑公平性的最优排班方案。
26、本专利技术所述一种基于列生成算法的地铁乘务排班优化方法的特点在于，所述步骤3包括：
27、利用式(1)构建基于值乘路径的地铁乘务排班模型的主目标函数：
28、 (1)
29、式(1)中，表示乘务员经过的所有弧形成的值乘路径；表示所有值乘路径的集合；表示乘务员是否经过值乘路径，若是，则令，否则，令；表示乘务员经过值乘路径的代价；
30、利用式(2)-式(4)建立基于值乘路径的地铁乘务排班模型的主约束条件：
31、 (2)
32、 (3)
33、 (4)
34、式(2)-式(4)中，表示任一一条时空弧，表示列车运行的车次所经过的工作弧的集合；表示弧是否存在于值乘路径中，若是，则令，否则，令，
35、利用式(5)评估同一个工作排班班次中，乘务员之间排班任务分配的均衡性与公平性：
36、 (5)
37、式(5)中，表示早、中、晚的所有班本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于列生成算法的地铁乘务排班优化方法，其特征在于，是应用于双向行驶的全自动运行的地铁线路，且上、下行的线路相同，列车双向行驶在所述地铁线路上，并按如下步骤进行：
2.根据权利要求1所述一种基于列生成算法的地铁乘务排班优化方法，其特征在于，所述步骤3包括：
3.根据权利要求2所述一种基于列生成算法的地铁乘务排班优化方法，其特征在于，所述步骤4包括：
4.根据权利要求3所述一种基于列生成算法的地铁乘务排班优化方法，其特征在于，所述步骤4.8的深浅算法是按照如下步骤进行：
5.根据权利要求4所述一种基于列生成算法的地铁乘务排班优化方法，其特征在于，所述步骤5包括：
6.根据权利要求4所述一种基于列生成算法的地铁乘务排班优化方法，其特征在于，所述步骤5.4中是按如下步骤判断任一车次是否能插入中：
7.一种电子设备，包括存储器以及处理器，其特征在于，所述存储器用于存储支持处理器执行权利要求1-6中任一所述地铁乘务排班方法的程序，所述处理器被配置为用于执行所述存储器中存储的程序。
8.一种计算机可读存
...【技术特征摘要】
1.一种基于列生成算法的地铁乘务排班优化方法，其特征在于，是应用于双向行驶的全自动运行的地铁线路，且上、下行的线路相同，列车双向行驶在所述地铁线路上，并按如下步骤进行：
2.根据权利要求1所述一种基于列生成算法的地铁乘务排班优化方法，其特征在于，所述步骤3包括：
3.根据权利要求2所述一种基于列生成算法的地铁乘务排班优化方法，其特征在于，所述步骤4包括：
4.根据权利要求3所述一种基于列生成算法的地铁乘务排班优化方法，其特征在于，所述步骤4.8的深浅算法是按照如下步骤进行：
5.根据权利要求4所述一种基于列生成算...
【专利技术属性】
技术研发人员：詹兴斌，梅迎澳，徐小明，董京楠，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：
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