本(ben)發明涉及(ji)軌(gui)道(dao)交通運(yun)營(ying)(ying)組織，更具體的，涉及(ji)一種(zhong)基于在線編(bian)解(jie)的城市軌(gui)道(dao)交通y型線路運(yun)營(ying)(ying)優(you)化方法。

背景技術：

1、隨著城市化進程的(de)不斷加速，城市軌道交通網絡(luo)作為公共交通體系的(de)核心(xin)組成部分(fen)，其(qi)規(gui)模迅速擴大，服務范圍也(ye)延(yan)伸至(zhi)(zhi)郊區(qu)(qu)、衛星城鎮以及中(zhong)心(xin)城區(qu)(qu)以外的(de)區(qu)(qu)域，極(ji)大地(di)(di)拓展(zhan)了城市居民的(de)生活半徑。在這一背(bei)景下，y型線(xian)(xian)(xian)路(lu)憑借(jie)其(qi)獨特的(de)線(xian)(xian)(xian)路(lu)布局(ju)，能夠有效覆蓋較大區(qu)(qu)域并滿(man)足多樣化的(de)客(ke)流需求，在城市軌道交通網絡(luo)中(zhong)得(de)到了廣泛應用，典(dian)型案例包(bao)括上海地(di)(di)鐵(tie)10號(hao)線(xian)(xian)(xian)、11號(hao)線(xian)(xian)(xian)以及廣州(zhou)地(di)(di)鐵(tie)3號(hao)線(xian)(xian)(xian)等。然而(er)，相(xiang)較于傳統的(de)單一線(xian)(xian)(xian)路(lu)，y型線(xian)(xian)(xian)路(lu)的(de)運(yun)輸組織模式(shi)更顯復雜與靈活，因此，設計科學合(he)理(li)的(de)列車運(yun)營模式(shi)對于提升y型線(xian)(xian)(xian)路(lu)運(yun)營效率、滿(man)足乘客(ke)出行需求至(zhi)(zhi)關重要。

2、目前，y型(xing)線(xian)(xian)路(lu)運(yun)(yun)(yun)營(ying)模(mo)(mo)式(shi)主要分化為兩(liang)大類別：一是“并線(xian)(xian)貫通運(yun)(yun)(yun)營(ying)”，即主線(xian)(xian)與支線(xian)(xian)列(lie)車(che)(che)(che)按特定比例(li)交替運(yun)(yun)(yun)行，如(ru)上海地鐵(tie)10號(hao)線(xian)(xian)、11號(hao)線(xian)(xian)，但這種模(mo)(mo)式(shi)有時(shi)可(ke)能導致郊區乘客的(de)(de)(de)候車(che)(che)(che)時(shi)間(jian)增(zeng)加；二是“支線(xian)(xian)獨立運(yun)(yun)(yun)營(ying)”，即主線(xian)(xian)與支線(xian)(xian)列(lie)車(che)(che)(che)各自獨立運(yun)(yun)(yun)行，如(ru)深(shen)圳地鐵(tie)6號(hao)線(xian)(xian)及6支線(xian)(xian)，但此模(mo)(mo)式(shi)又可(ke)能引發主線(xian)(xian)與支線(xian)(xian)間(jian)換乘銜(xian)接不暢。鑒于上述挑(tiao)戰，如(ru)何優化y型(xing)線(xian)(xian)路(lu)的(de)(de)(de)運(yun)(yun)(yun)營(ying)模(mo)(mo)式(shi)，以提(ti)升(sheng)其(qi)(qi)整體運(yun)(yun)(yun)營(ying)水平，已成為當前城(cheng)市軌(gui)道交通領(ling)域亟待解(jie)決的(de)(de)(de)關鍵(jian)問題。隨著(zhu)車(che)(che)(che)輛、信號(hao)等技術(shu)的(de)(de)(de)持續進步，尤(you)其(qi)(qi)是靈(ling)(ling)活(huo)編(bian)組(zu)運(yun)(yun)(yun)輸組(zu)織模(mo)(mo)式(shi)的(de)(de)(de)出現，特別是在線(xian)(xian)聯(lian)掛/解(jie)體（簡稱(cheng)在線(xian)(xian)編(bian)解(jie)）技術(shu)的(de)(de)(de)應用，為設計更加靈(ling)(ling)活(huo)、高(gao)效的(de)(de)(de)y型(xing)線(xian)(xian)路(lu)運(yun)(yun)(yun)營(ying)模(mo)(mo)式(shi)提(ti)供了新的(de)(de)(de)視角與途徑。例(li)如(ru)，上海地鐵(tie)16號(hao)線(xian)(xian)、北(bei)京(jing)地鐵(tie)3號(hao)線(xian)(xian)以及廣州地鐵(tie)3號(hao)線(xian)(xian)等線(xian)(xian)路(lu)均已開始應用這一模(mo)(mo)式(shi)。在線(xian)(xian)編(bian)解(jie)模(mo)(mo)式(shi)為設計更加靈(ling)(ling)活(huo)和(he)多樣化的(de)(de)(de)y型(xing)線(xian)(xian)路(lu)運(yun)(yun)(yun)營(ying)模(mo)(mo)式(shi)提(ti)供了新的(de)(de)(de)思路(lu)。

技術實現思路

1、為了(le)(le)解決(jue)上述(shu)技(ji)術問(wen)題，本發明提(ti)出了(le)(le)一(yi)種基于在線(xian)(xian)(xian)編解的(de)(de)城市(shi)軌(gui)道交(jiao)(jiao)通(tong)y型線(xian)(xian)(xian)路運(yun)營(ying)優化(hua)方法(fa)(fa)，以實際運(yun)營(ying)的(de)(de)客(ke)(ke)流需求(qiu)為基礎(chu)(chu)，為城市(shi)軌(gui)道交(jiao)(jiao)通(tong)y型線(xian)(xian)(xian)路的(de)(de)高效(xiao)運(yun)營(ying)提(ti)供了(le)(le)新的(de)(de)策(ce)略(lve)和(he)方法(fa)(fa)。通(tong)過車站側(ce)線(xian)(xian)(xian)與(yu)正線(xian)(xian)(xian)交(jiao)(jiao)替(ti)辦理列(lie)(lie)車編解作(zuo)業(ye)，以時段(duan)(duan)客(ke)(ke)流需求(qiu)為基礎(chu)(chu)，構(gou)建了(le)(le)一(yi)個兩階段(duan)(duan)混合整數非線(xian)(xian)(xian)性(xing)規劃(hua)(hua)模型。模型的(de)(de)第一(yi)階段(duan)(duan)旨在求(qiu)解各時段(duan)(duan)內適應客(ke)(ke)流需求(qiu)的(de)(de)列(lie)(lie)車開行間(jian)隔，第二階段(duan)(duan)則銜接車底周轉計(ji)(ji)劃(hua)(hua)，形成基于在線(xian)(xian)(xian)編解策(ce)略(lve)的(de)(de)地鐵(tie)y型線(xian)(xian)(xian)路開行計(ji)(ji)劃(hua)(hua)。模型同(tong)時考慮了(le)(le)列(lie)(lie)車運(yun)行計(ji)(ji)劃(hua)(hua)與(yu)車底周轉計(ji)(ji)劃(hua)(hua)的(de)(de)協同(tong)優化(hua)，確保求(qiu)解結果(guo)符合實際工程(cheng)應用的(de)(de)需求(qiu)。

2、本(ben)發明提(ti)供了(le)一種(zhong)基于(yu)在線(xian)編解的城市軌道交通y型線(xian)路運營優化(hua)方法，包括：

3、步驟(zou)s1：采集待(dai)優化(hua)線路的基(ji)礎信息并定義初始化(hua)模(mo)型相(xiang)關參(can)量(liang)；

4、步(bu)驟s2：提出車(che)站正線(xian)(xian)與(yu)側線(xian)(xian)交替辦理編解作業的(de)在線(xian)(xian)編解運營模式，分(fen)析不(bu)同(tong)模式對正線(xian)(xian)通過能力的(de)影響，建(jian)立相(xiang)應的(de)約束關系；

5、步驟(zou)s3：構(gou)建(jian)兩階(jie)段(duan)(duan)在線編解靈活編組運(yun)行(xing)組織優(you)化(hua)(hua)模(mo)型，第(di)(di)一階(jie)段(duan)(duan)基于時(shi)段(duan)(duan)客流(liu)需求，構(gou)建(jian)列(lie)車(che)(che)開(kai)行(xing)方案優(you)化(hua)(hua)模(mo)型，第(di)(di)二階(jie)段(duan)(duan)在第(di)(di)一階(jie)段(duan)(duan)基礎上，結合(he)列(lie)車(che)(che)編解的時(shi)間銜接(jie)要求和車(che)(che)底周轉銜接(jie)要求，構(gou)建(jian)列(lie)車(che)(che)運(yun)行(xing)計劃與車(che)(che)底周轉計劃的協(xie)同優(you)化(hua)(hua)模(mo)型；

6、步驟s4：對所述(shu)組織優化模(mo)型(xing)進行(xing)線性化，利用(yong)cplex求解(jie)(jie)器進行(xing)求解(jie)(jie)，得到在(zai)線編解(jie)(jie)的城市軌道交(jiao)通(tong)y型(xing)線路(lu)靈活編組運行(xing)組織優化方案；

7、步驟s5：將獲(huo)取的城市軌道交通(tong)y型(xing)線(xian)路(lu)靈活編(bian)組(zu)運行組(zu)織優化(hua)方案(an)運用預設維(wei)度進行綜合評價(jia)。

8、本方案中(zhong)，所述步(bu)驟s1具(ju)體包括：

9、采收集待優化線路的基礎信息(xi)，所述基礎信息(xi)包括車站數量、站間距、線路最大通(tong)過能(neng)力、列車定員(yuan)、客流量；

10、記為(wei)(wei)車站(zhan)，為(wei)(wei)車站(zhan)索(suo)引，記線(xian)路主線(xian)和支線(xian)的交匯車站(zhan)為(wei)(wei)改編車站(zhan)；

11、利用(yong)、和分(fen)別(bie)表(biao)(biao)示(shi)主(zhu)線(xian)(xian)支線(xian)(xian)共(gong)線(xian)(xian)區(qu)段(duan)、主(zhu)線(xian)(xian)單獨區(qu)段(duan)和支線(xian)(xian)單獨區(qu)段(duan)，其區(qu)間的車站(zhan)集(ji)合則分(fen)別(bie)由、和表(biao)(biao)示(shi)。

12、本(ben)方案(an)中(zhong)，所述步驟s2具體包(bao)括(kuo)：

13、y型線(xian)路(lu)列(lie)(lie)車(che)靈活編(bian)組運營(ying)模(mo)式(shi)(shi)利(li)用車(che)站正線(xian)側線(xian)交替辦理列(lie)(lie)車(che)的在線(xian)聯掛作業，在該模(mo)式(shi)(shi)下的列(lie)(lie)車(che)運營(ying)場(chang)景為，

14、s201：列(lie)車(che)(che)(che)和分別從主線車(che)(che)(che)站(zhan)和支線車(che)(che)(che)站(zhan)出發；列(lie)車(che)(che)(che)先抵達車(che)(che)(che)站(zhan)，根據股(gu)道(dao)空(kong)閑情況(kuang)選擇停靠在股(gu)道(dao)1或股(gu)道(dao)2，執行(xing)清客作業(ye)；列(lie)車(che)(che)(che)隨(sui)(sui)后(hou)(hou)到(dao)達并停靠相(xiang)同(tong)股(gu)道(dao)，執行(xing)清客作業(ye)，下車(che)(che)(che)的乘客可(ke)直接在對向站(zhan)臺乘坐已聯掛(gua)(gua)完畢的列(lie)車(che)(che)(che)；之后(hou)(hou)，列(lie)車(che)(che)(che)與在該股(gu)道(dao)上(shang)(shang)進行(xing)聯掛(gua)(gua)，形成(cheng)大(da)編組(zu)列(lie)車(che)(che)(che)，隨(sui)(sui)后(hou)(hou)站(zhan)臺上(shang)(shang)乘客上(shang)(shang)車(che)(che)(che)，列(lie)車(che)(che)(che)繼續行(xing)駛至車(che)(che)(che)站(zhan)并折返；

15、s202：列車(che)(che)(che)從車(che)(che)(che)站出發，行(xing)駛至車(che)(che)(che)站在線解(jie)體為列車(che)(che)(che)與；列車(che)(che)(che)繼續(xu)向前(qian)行(xing)駛到(dao)主線車(che)(che)(che)站后進行(xing)折返，列車(che)(che)(che)則前(qian)往(wang)支線車(che)(che)(che)站后進行(xing)折返；其中，在線解(jie)體作業無需(xu)進行(xing)乘客清(qing)客作業；

16、s203：列(lie)車(che)(che)從主線車(che)(che)站出(chu)發，列(lie)車(che)(che)從支線車(che)(che)站出(chu)發；兩列(lie)車(che)(che)在空閑股道停靠(kao)，執行清客作(zuo)業(ye)并完成在線聯掛，隨后重復步驟s1的過程(cheng)。

17、本(ben)方案中(zhong)，所述步驟s3具體(ti)包括：

18、s301：模型(xing)前(qian)提條件設定；

19、假設(she)乘(cheng)客到(dao)達(da)服從均(jun)勻分布，乘(cheng)客平均(jun)候車時間近似等(deng)于開行間隔(ge)的一半(ban)；

20、假設所有列車均(jun)采用站(zhan)站(zhan)停的模式，同(tong)一線(xian)路(lu)上列車的區間(jian)運行時間(jian)和(he)停站(zhan)時間(jian)相同(tong)；

21、假設列車(che)采(cai)用全自動機械(xie)編解方式進行聯掛(gua)和解體作業；

22、s302：第一階段決策變(bian)量(liang)與約束條件定(ding)義(yi)；

23、s303：第一階段目(mu)標(biao)函(han)數定義與模型組合(he)構(gou)建(jian)；

24、s304：第二(er)階段決策變量與約(yue)束條(tiao)件定義；

25、s305：第二階段目標函數與(yu)模型組合構建。

26、本方(fang)案(an)中，所述第一階段(duan)決策變量(liang)與(yu)約束條件(jian)定(ding)義具體包(bao)括(kuo)：

27、以(yi)研(yan)究(jiu)時段內列車發車間隔(ge)、列車和編組數為決策變量；

28、綜合考慮線路發車間隔約(yue)束、客流(liu)服務約(yue)束以(yi)及車輛運用約(yue)束構建(jian)第一階段約(yue)束條件。

29、本方案中，所述(shu)第一階段(duan)目(mu)標函數定(ding)義與(yu)模型組合構建具體(ti)包括：

30、以企業運(yun)營成本和(he)(he)(he)乘(cheng)(cheng)客(ke)出行成本的綜合最(zui)(zui)小化(hua)為(wei)優(you)化(hua)目標，確保運(yun)輸效益最(zui)(zui)大化(hua)，第一階段目標函數(shu)表(biao)示為(wei)：其中，和(he)(he)(he)分別為(wei)企業運(yun)營成本和(he)(he)(he)乘(cheng)(cheng)客(ke)出行成本，和(he)(he)(he)分別為(wei)兩者(zhe)的權重，且；

31、根據第一階(jie)段目標(biao)函(han)數(shu)與由(you)線路發(fa)車間隔(ge)約(yue)束(shu)(shu)(shu)、客流服務約(yue)束(shu)(shu)(shu)以及車輛(liang)運用約(yue)束(shu)(shu)(shu)組成的第一階(jie)段約(yue)束(shu)(shu)(shu)條件構(gou)建列(lie)車開行(xing)方案優化模型。

32、本(ben)方案(an)中，所述第二階段決策變量與約束(shu)條件定義具體包括(kuo)：

33、在(zai)已(yi)知各(ge)時段的(de)列車(che)(che)開行方案下，以上行車(che)(che)次在(zai)車(che)(che)站的(de)始(shi)發時刻，以及下行車(che)(che)次在(zai)車(che)(che)站的(de)始(shi)發時刻為決(jue)策(ce)變量；

34、綜合考慮列車(che)(che)到(dao)發(fa)車(che)(che)站的運行時間(jian)約束、最小發(fa)車(che)(che)間(jian)隔約束、最小折(zhe)返時間(jian)約束、折(zhe)返股道占用約束以及聯掛解體(ti)作業到(dao)發(fa)時間(jian)約束構(gou)建第二(er)階段約束條件(jian)。

35、本方(fang)案中，所述第二階段目(mu)標函數(shu)與(yu)模(mo)型組合(he)構建具體(ti)包括(kuo)：

36、以最小化列(lie)車出入(ru)庫次數和列(lie)車始發(fa)時刻偏差(cha)值為(wei)目(mu)標(biao)，確保列(lie)車發(fa)車間隔的均勻性，第二階段(duan)目(mu)標(biao)函數表示為(wei)：；

37、根據第二階(jie)段目(mu)標函(han)數與由(you)列(lie)車到發(fa)車站的運行時間約(yue)(yue)束(shu)、最小發(fa)車間隔約(yue)(yue)束(shu)、最小折返(fan)時間約(yue)(yue)束(shu)、折返(fan)股(gu)道占用約(yue)(yue)束(shu)以及聯掛(gua)解體(ti)作(zuo)業到發(fa)時間約(yue)(yue)束(shu)組成的第二階(jie)段約(yue)(yue)束(shu)條件構建列(lie)車運行計劃(hua)與車底周轉計劃(hua)的協(xie)同優化(hua)模型。

38、本方案中，所(suo)述步驟s4具體包括：

39、將所(suo)述(shu)兩階(jie)段(duan)在(zai)(zai)線(xian)(xian)(xian)編(bian)解(jie)靈(ling)(ling)活編(bian)組運行(xing)組織優化模型進行(xing)線(xian)(xian)(xian)性化，轉化為混合整(zheng)數線(xian)(xian)(xian)性規劃模型，調用求解(jie)器cplex對所(suo)述(shu)混合整(zheng)數線(xian)(xian)(xian)性規劃模型進行(xing)求解(jie)，得(de)到在(zai)(zai)線(xian)(xian)(xian)編(bian)解(jie)的城(cheng)市軌(gui)道交(jiao)通(tong)y型線(xian)(xian)(xian)路靈(ling)(ling)活編(bian)組運行(xing)組織優化方案。

40、本(ben)方案中，所述步驟(zou)s5具體包括(kuo)：

41、獲取兩階段在線(xian)編解靈活編組(zu)運行組(zu)織優(you)化模型所得(de)最(zui)優(you)解，所述(shu)最(zui)優(you)解包括列(lie)車開行間隔、列(lie)車編組(zu)數；

42、利用乘客出行成(cheng)本、列車運用數和企業(ye)運營(ying)成(cheng)本方面構(gou)建評(ping)估體系，利用所(suo)述評(ping)估體系從多個維度評(ping)估所(suo)述城(cheng)市軌道交通y型(xing)線路靈活編組(zu)運行組(zu)織優化方案的適用性和綜合效(xiao)益。

43、與現有技(ji)術相(xiang)比(bi)，本公開的有益效果(guo)為(wei)：

44、（1）該發明在(zai)城(cheng)市軌道(dao)交通(tong)y型線(xian)路(lu)的運輸(shu)組織中(zhong)采(cai)用了基于在(zai)線(xian)編(bian)(bian)解模(mo)式的靈活編(bian)(bian)組技術，通(tong)過在(zai)車(che)站正線(xian)與側線(xian)之間交替進行(xing)列車(che)編(bian)(bian)解作業(ye)(ye)，確保了作業(ye)(ye)安(an)全，顯著減(jian)少了乘客等待時間。

45、（2）考慮了(le)(le)在線(xian)(xian)編解(jie)作(zuo)(zuo)業對(dui)正線(xian)(xian)運(yun)營的影(ying)響，對(dui)列車在線(xian)(xian)聯掛(gua)/解(jie)體作(zuo)(zuo)業的過(guo)程進行解(jie)析，并量化了(le)(le)該模式的時間占用對(dui)正線(xian)(xian)最大通(tong)過(guo)能(neng)力的影(ying)響。

46、（3）基(ji)于時(shi)段客流需求，考慮列(lie)車(che)運(yun)行和(he)車(che)底周轉的(de)協同優(you)(you)化，構建(jian)在線編解的(de)y型(xing)線路靈活編組(zu)運(yun)行組(zu)織優(you)(you)化模(mo)型(xing)，引(yin)入列(lie)車(che)始發時(shi)刻偏差(cha)值作為優(you)(you)化目標之一(yi)，實現了(le)列(lie)車(che)發車(che)間隔的(de)均勻性(xing)，提高了(le)運(yun)輸效率(lv)與(yu)乘客滿意度。

47、（4）通過設(she)計適用(yong)于模型特點的線性化求(qiu)(qiu)解(jie)(jie)算(suan)法，確(que)保了求(qiu)(qiu)解(jie)(jie)時(shi)間上的確(que)定(ding)性，提升了求(qiu)(qiu)解(jie)(jie)效率，為實際工程中的快速決策提供了有力(li)的技(ji)術支持。