申请/专利权人：北京交通大学;北京玖琏科技有限公司

申请日：2021-03-22

公开（公告）日：2024-06-25

公开（公告）号：CN113112055B

主分类号：G06Q10/04

分类号：G06Q10/04;G06Q10/0631;G06Q10/083;G06Q50/40

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.25#授权;2021.07.30#实质审查的生效;2021.07.13#公开

摘要：本发明以单条城市轨道交通线路为研究对象，公开了地铁客货共享车厢动态分配与运行计划一体化优化方法。本申请综合考虑了乘客和货物的到达时间、乘客和货物的OD、列车的到发时间、列车的容量、客货共享车厢使用权限分配等因素，能够根据客货需求，协同优化列车运行计划，并实现运营时段内列车资源的动态分配，以达到运输的时效性和高效性。具体地，采用0‑1辅助变量表示客货共享车厢的使用状态，搭建客货共享车厢实际装载对象与辅助变量的关系，将原问题转换为客货共享车厢使用状态与时刻表协同优化问题，并以最小化等待乘客数量和货物运输延误惩罚为目标，构建列车时刻表、乘客运输、货物运输和客货共享车厢使用权限分配的混合整数规划模型。

主权项：1.地铁客货共享车厢动态分配与运行计划一体化优化方法，其特征在于，具体包括如下步骤：步骤1：参数设定，地铁客货共享车厢动态分配与运行计划一体化优化方法采用的列车包括：乘客专用车厢和客货共享车厢，车厢类型用集合I＝{1,2}表示，i∈I，其中，i＝1表示乘客专用车厢，只能为乘客所用；i＝2表示客货共享车厢，能够被货物或乘客使用；设定列车总车厢数量为n1，其中，客货共享车厢数量为n2，则乘客专用车厢数量为n1-n2；所采用的列车用集合N＝{1,2,…,|N|}表示，m∈N，其中1和|N|分别表示首班车和末班车；所涉及的车站用集合O＝{1,2,…,|S|}表示，s,k,v∈O，其中1和|S|分别表示线路的起点站和终点站；将规划时间区间离散为一系列单位时间长度为tunit的时间区间；离散化后的时间节点集合用T＝{0,1,2,3,…,|T|}表示，t∈T，其中0和|T|分别表示该时间区间的开始时刻和结束时刻；步骤2：定义决策变量，所述决策变量包括：列车到达时刻和出发时刻、客货共享车厢使用状态和允许装载上车货物数量；所述列车到达时刻和出发时刻分别使用am,s、dm,s表示：am,s表示列车m到达车站s的时间，dm,s表示列车m从车站s出发的时间；所述客货共享车厢使用状态包括：载货、载人和空闲三种状态，分别选取0-1指示变量αm,s、βm,s和γm,s表示，当αm,s＝1表示列车m从车站s出发时被乘客使用；否则＝0；当βm,s＝1表示列车m从车站s出发时被货物使用；否则＝0；当γm,s＝1表示列车m从车站s出发时是空闲状态；否则＝0；所述允许装载上车货物数量采用表示，表示从车站s搭乘列车m去往车站v的货物数量；步骤3：确定约束条件，所述约束条件包括：客货共享车厢逻辑约束、列车时刻表相关约束、乘客运输相关约束和货物运输相关约束；步骤4：建立目标函数，以最小化等待乘客数量和货物运输延误惩罚为目标，构建以列车时刻表、乘客运输、货物运输和客货共享车厢为约束的混合整数规划模型；所述客货共享车厢逻辑约束包括：1客货共享车厢不能同时被货物和乘客使用，只能存在载人、载货和空闲中的一种状态： 2当客货共享车厢被乘客使用后，该车厢在后续车站继续被乘客使用，不再运输货物： 其中，αm,s+1表示列车m从车站s+1出发时被乘客使用；3如果客货共享车厢未被乘客使用，则乘客优先选择乘坐乘客专用车厢，当乘客专用车厢无剩余容量后，客货共享车厢才被乘客使用： 其中，M为无穷大的数，为列车m从车站s出发时，乘客专用车厢所载乘客数量，为列车m从车站s出发时，客货共享车厢所载乘客数量，Cu为每节车厢的容量，αm,s-1表示列车m到达车站s-1的时间；4客货共享车厢载运状态应与指示变量相关联，当列车载有乘客时，αm,s＝1；当列车载有货物时，βm,s＝1； 其中，e为货物与乘客的换算系数，为列车m从车站s出发时，客货共享车厢所载货物数量；所述列车时刻表相关约束包括：1考虑实际运营需要，给定首班车到达始发站的时刻：a1,1＝tfi6其中，tfi为首班车到达始发站的时刻；2假设列车在各车站间的运行时间为给定的参数，由约束7、8计算列车m在各车站的到达时间和出发时间； 其中，dm,s-1表示列车m从车站s-1出发的时间，rm,s-1为列车m在车站s-1至车站s的运行时间，wm,s为列车m在车站s的停站时间；为便于构建线性模型，引入0-1辅助变量当表示列车m在时刻t已从车站s出发，表示列车m在时刻t-1已从车站s出发； 取值具有非递减的特征，该特征由约束9表示： 此外，与列车m从车站s实际出发时间关系如约束10所示： 引入0-1辅助变量当表示乘客能够在时刻t进入车站s乘坐列车m； 与的关系由约束11表示： 3为保障列车安全运营并确保必要的运输服务质量，相邻两个列车的发车间隔应受到最小发车间隔和最大发车间隔的约束： 其中，am-1,s表示列车m的前一个列车到达车站s的时间，为相邻两个列车最小到达间隔；为相邻两个列车最小出发间隔，dm-1,s表示列车m的前一个列车从车站s出发的时间，为相邻两个列车最大到达间隔；为相邻两个列车最大到达间隔出发间隔，为前一个列车出发与后一个列车到达最小间隔，为前一个列车出发与后一个列车到达最大间隔；4列车的停站时间会受到装载货物数量和卸载货物数量的影响，同时也会受到最小和最大停站时间的限制； 其中，wm,s为列车m在车站s的停站时间，为平均每个乘客上车所需要的时间，为从车站s搭乘列车m的货物数量，为平均每个货物上车所需要的时间，为列车m到达车站s时下车的货物数量，为平均每个货物下车所需要的时间，为列车在车站的最小停站时间，为列车在车站的最大停站时间；所述乘客运输相关约束包括：客货共享车厢如果被分配给乘客使用，则列车到达车站后，客货共享车厢和乘客专用车厢均会存在乘客的上、下车行为；客货共享车厢如果未被分配给乘客使用，则乘客上、下车行为只发生在乘客专用车厢；此外，当乘客需求过大，列车容量不足时，车站会滞留部分乘客，该部分乘客需要等待后续列车才能被服务，上述过程用约束17-26表示： 其中，表示列车m从车站s出发时滞留的乘客数量，表示在车站s等待列车m的乘客数量，表示从车站s搭乘列车m的乘客数量，表示列车m的前一个列车从车站s出发时滞留的乘客数量，表示车站s在时刻t到达的乘客数量，表示从车站s搭乘列车m第i种类型车厢的乘客数量，表示列车m第i种类型车厢中从车站s上车去车站v的乘客数量，表示从车站s搭乘列车m去车站v所占总上车乘客的比例，表示列车m到达车站s时第i种类型车厢中下车乘客的数量，表示列车m第i种类型车厢中从车站k上车去车站s的乘客数量，表示列车m从车站s出发时第i种类型车厢中乘客数量，表示列车m从车站s的前一车站出发时第i种类型车厢中乘客数量，表示列车m到达车站s时剩余容量，Cu表示每节车厢的容量；所述货物运输相关约束包括：1客货共享车厢如果被分配给货物使用，则会出现货物的装卸车操作；相对于乘客运输，根据货物的目的地和送达时间窗，决策允许上车的货物数量和类型，以达到整体最优的效果，如约束27-33所示： 其中，表示列车m从车站s出发时滞留的货物数量，表示列车m出发后，从车站s去往车站v滞留的货物数量，表示列车m的前一个列车出发后，从车站s去往车站v滞留的货物数量，表示在车站s等待列车m的货物数量，表示在车站s等待列车m的货物中，目的地为车站v的货物数量，表示时刻t到达车站s去往车站v的货物数量，表示从车站s搭乘列车m去车站v的货物数量，表示从车站k搭乘列车m去车站v的货物数量，表示列车m到达车站s时卸载的货物数量，表示列车m从车站s出发时客货共享车厢中货物数量，表示列车m从车站s的前一车站出发时客货共享车厢中货物数量；2货物运输延误惩罚，所述货物运输延误惩罚为晚于给定从车站出发时间的货物施以额外的惩罚，以提高货物运输服务水平；用表示t时刻从车站s去车站v晚于约定出发时间的货物数量，每一OD的货物按“先到先服务”原则，则等于t时刻之前所有应从车站s去往车站v的货物数量之和减去已被列车运输至车站v的货物数量，如约束34所示： 其中，△Gs,vτ为τ时刻到达车站s且去往车站v的货物允许等待装载的时间； 为连续型变量，引入0-1辅助变量ψs,vt，当ψs,vt＝1表示货物在约定出发时间之前仍未被列车服务，表示为：否则ψs,vt＝0，如约束35所示： 综上，t时刻车站s去往车站v超过约定时间的货物惩罚值Ps,vt由约束36计算； 其中，θs,vt为t时刻在车站s等待去往车站v的货物的惩罚系数；对约束24、34、36进行线性化处理，具体为：1针对约束24，引入辅助变量φm,s，当φm,s＝1表示φm,s＝0表示则式24等价转换为式37； 2约束34中，为0-1辅助变量与整数变量相乘形式，因此引入辅助变量ζm,s,vt，当时，当时，ζm,s,vt＝0，式34等价转换为式38和39； 3约束36中，视为0-1变量与连续变量相乘形式，当ψs,vt＝1时，当ψs,vt＝0时，Ps,vt＝0；因此，式36等价转换为式40； 所述目标函数如表达式41所示： 其中，λ1、λ2为给定权重值，λ1越大表示系统更多的考虑乘客需求，相反地，λ2越大表示系统更多的考虑货物需求；所述混合整数规划模型为：

全文数据：

权利要求：

百度查询： 北京交通大学;北京玖琏科技有限公司 地铁客货共享车厢动态分配与运行计划一体化优化方法

免责声明
1、本报告根据公开、合法渠道获得相关数据和信息，力求客观、公正，但并不保证数据的最终完整性和准确性。
2、报告中的分析和结论仅反映本公司于发布本报告当日的职业理解，仅供参考使用，不能作为本公司承担任何法律责任的依据或者凭证。

阅读全文 双屏查看 官方信息 专利公告 收藏专利 下载PDF 下载WORD