一种基于客流需求的多目标运行优化方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113888387A(43)申请公布日2022.01.04(21)申请号202111164223.8(22)申请日2021.09.30(71)申请人重庆交通大学地址400060重庆市南岸区学府大道66号(72)发明人冯嘉校叶智锐(74)专利代理机构重庆强大凯创专利代理事务所(普通合伙)50217代理人赵玉乾(51)Int.Cl.G06Q50/30(2012.01)G06Q10/04(2012.01)G06Q10/06(2012.01)权利要求书4页说明书10页附图1页(54)发明名称一种基于客流需求的多目标运行优化方法(57)摘要本发明涉及城市轨道交通运营优化技术领域，具体为一种基于客流需求的多目标运行优化方法，包括模型假设，客流变化建模，乘客等待时间建模，建立目标函数，建立模型相关约束以及建立评价函数和优化列车运行方案共七个步骤。本发明可以实现列车服务和客流需求的最大限度匹配，为城市轨道交通运营管理部门提供具有参考价值的动态运行计划编制方法，提高轨道交通运行的高效性、准时性、安全性，优化系统运行效能，从而提升城市轨道交通的运营效率、服务水平，增强轨道交通方式的吸引力，使群众出行更加高效便捷、安全舒适、经济可靠。CN113888387ACN113888387A权利要求书1/4页1.一种基于客流需求的多目标运行优化方法，其特征在于，包括以下步骤：S100：模型假设；S200：客流变化建模；S300：乘客等待时间建模；S400：建立乘客等待总时长最小的第一目标函数，建立列车总运营成本最小的第二目标函数；S500：建立模型相关约束；S600：建立评价函数，所述评价函数为：maxS＝δ1(1‑SF1)+δ2(1‑SF2)其中，S表示评价函数，即两个目标函数的总分；SF1和SF2分别表示目标函数一和目标函数二的得分，δ1和δ2分别表示两个目标的非负权重系数，δ1和δ2相加的和等于1；S700：根据评价函数优化列车运行方案。2.根据权利要求1所述的一种基于客流需求的多目标运行优化方法，其特征在于，所述模型假设包括：a.同一时间在一个区间内只有一辆列车运行；b.列车ATO系统模式在启动前设置，列车停在下一站之前，ATO系统模式不能改变；c.所有列车的规格、编组数相同；d.车站内汇集的乘客数不超过车站的最大容量，且滞留乘客能全部搭乘下一趟列车，不会出现再次滞留的情况；e.列车数量足够，能满足优化后需求；f.上行和下行列车在各自轨道运行，相互之间没有影响。3.根据权利要求1所述的一种基于客流需求的多目标运行优化方法，其特征在于：所述步骤S200中，包括步骤：S201：在一个发车间隔时间段内，到达站点n等待第k次列车的乘客数量为其中，λ(t)k,n表示站点n的乘客到达率，也表示单位时间内到达站点n的乘客人数；表示第k次列车离开站点n的实际时间；S202：第k次列车从站点n发车时，车内乘客人数等于该次列车从上一站n发车时的车内乘客人数加上下车乘客人数之差，则车内乘客的动态变化能够表示为：其中，表示第k次列车从站点n发车时的车内乘客人数；和分别表示第k次列车在站点n时的上下车乘客人数；S203：基于客流需求的出发地‑目的地矩阵，引入下车比率ωk,n，表示第k次列车到达站点n时下车乘客占车内乘客的比例，那么在站点n下车的乘客人数为：2CN113888387A权利要求书2/4页S204：上车的乘客人数取决于列车的载客量、车内乘客和下车乘客的数量，故第k次列车在站点n停车时，上车乘客人数能够表示为：其中，Pmax表示一辆地铁列车的最大载客量；表示第(k‑1)次列车离开站点n时站台上滞留的乘客数；表示列车在站点n时能容纳的最大乘客人数；表示第k次列车在站点n时站台等待上车的乘客数；S205：第k次列车从站点n出发时，站台上滞留乘客的数量能够表示为：4.根据权利要求1所述的一种基于客流需求的多目标运行优化方法，其特征在于：所述步骤S300中，包括步骤：S301：将乘客等待时间平分为m个相等的离散时间段Δt，由于乘客到达率为λ(t)k,n，每一个时间段Δt增加的乘客人数为λ(t)k,n·h/m,则在站点n第k次列车到(k+1)次列车之间进站乘客的等待时间能够表示为：由上式可得：若时间段Δt被平均分得足够小，则Δt趋近于0，对t1求极限值：S302：滞留乘客在站点n第K次列车和(k+1)次列车之间的等待时间能够表示为：S303：在运营时间段内，乘客总的等待时间为：5.根据权利要求1所述的一种基于客流需求的多目标运行优化方法，其特征在于：所述步骤S400中，包括步骤：S401：乘客等待总时长包括滞留乘客在站点的等待时间和进站乘客的等待时间，故乘客等待总时长最小的第一目标函数为：S402：列