买专利卖专利找龙图腾，真高效！ 查专利查商标用IPTOP,全免费！专利年费监控用IP管家,真方便！

申请/专利权人：北京市地铁运营有限公司;北京市地铁运营有限公司技术创新研究院分公司

摘要：本发明提供了一种基于可变操纵策略的延误场景下节能时刻表调整优化方法，该方法开展实际线路条件下的动态时刻表调整优化问题研究。以列车晚点时间和能耗值综合最优为目标，构建考虑节能的运行调整优化模型，在满足时刻表安全约束条件下，基于可变操纵策略的动态多目标优化算法，为列车所有的计算区段找到最优的目标速度组合，求解出列车的运行时间以及相应的列车节能操纵策略，即既保留一定的计算精细度，又有效提高算法的计算效率，进而在弥补延误的同时，降低列车能耗。

主权项：1.一种基于可变操纵策略的延误场景下节能时刻表调整优化方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：1在列车延误场景下，以列车晚点时间和能耗值综合最优为目标，在满足时刻表安全约束条件下，分别构建节能时刻表运行调整优化模型和列车节能操纵策略优化模型；所述延误场景包括初始扰动型延误和临时限速型延误，初始扰动型延误是指通过给定初始扰动，使列车产生延误的场景；临时限速型延误是指因为在特定位置设置临时限速，使得在一定时间通过该位置所有列车允许的限制速度下降、运行时分增加，进而造成列车延误的场景；2基于步骤1建立的节能时刻表运行调整优化模型和列车节能操纵策略优化模型，首先，输入原始时刻表和给定的扰动信息得到调整后的时刻表，并根据调整后时刻表的到发时间计算列车在区间的运行时间；然后，结合扰动信息判断得到的运行时间是否够用，如果够用，则进入步骤3；如果不够用，首先重新计算列车最短运行时间，然后更新运行调整优化模型中的区间最短运行时间约束，并在此基础上重新计算调整后的时刻表以及对应的列车区间运行时间；3采用可变操纵策略的动态多目标优化算法求解出列车的运行时间以及相应的列车节能操纵策略，首先进行给定操纵策略条件下的速度距离曲线仿真，然后采用DNSGA-II算法，以列车能耗和运行时间综合最优为目标，通过不断地迭代寻优，找到能耗与时间平衡的Pareto最优解集，然后从中选择符合条件的解；所述步骤1包括如下步骤：1.1建立节能时刻表运行调整优化模型1.1.1建立目标函数： 式中，Z是线路上所有列车总的运行调整优化目标，α是全部列车在所有停车站的总到达晚点时间与全部列车在所有区间的总运行时间偏差的占比；1.1.2建立基本约束： 式2保证列车i在区间j的运行时间以及在车站j的停站时间分别满足区间和车站的最短作业时间要求； 式3保证相邻列车在车站j接发列车满足车站间隔时间安全约束； 式4中，ai,j,h和di,j,h分别是列车i进入和离开计算区段h的时刻，该约束保证列车i在相邻计算区段到发时刻的连续性； 式5中，ho和he分别代表区间j内第一个和最后一个计算区段，该约束确保了列车进去区间j的时刻即为进入区间j内第一个计算区段的时刻，列车离开区间j内最后一个计算区段的时刻即为离开区间j的时刻；1.1.3建立因扰动产生的约束条件设置0-1决策变量φi,j,h表征列车i是否在区间j运行区段h受到影响，如果被影响，则φi,j,h＝1，否则φi,j,h＝0；定义di,j＝di,j,0，ai,j＝ai,j,0，φi,j,0表征列车i是否在车站j受到影响，则延误场景下φi,j,h满足： 当列车在车站或者计算区段的到发时刻满足式6时，列车运行将受到扰动因素影响，在扰动区域内，需保证受影响列车的速度不高于给定的临时限制速度，则： 式中，是列车i在区间j的计算区段h的第s步仿真时的速度，是区间j的计算区段h的最大允许速度，是延误场景下区间j的计算区段h的临时限制速度；1.2列车节能操纵策略优化模型1.2.1建立目标函数 式中：Zenergy是线路上所有列车能耗；1.2.2建立基本约束 其中，ut和ub分别是牵引力和制动力的控制系数，以调节列车实际输出的牵引力和制动力大小，Fr包括列车受到的基本阻力和因坡道、隧道和曲线线路条件引起的附加阻力值； 约束10是列车的速度约束，其表示列车i在区间j的第一个计算区段ho的速度为0ms，在最后一个计算区段he的速度也为0ms；以及在区间j内，前一计算区段h的驶出速度等于后一计算区段h+1的驶入速度；以及约束了列车的速度始终满足限制速度要求； 约束11是列车的距离约束，计算区段h的距离由加速、匀速、惰行以及制动距离组成，区间距离由其包含的计算区段组成； 式12为列车在区间运行时间，其中vs代表列车实时仿真的速度；所述步骤3包括如下步骤：3.1给定操纵策略条件下的速度距离曲线仿真列车在计算区段h的操纵策略由计算区段h的目标速度与下一计算区段h+1的目标速度确定，根据与大小关系，以及是否与制动曲线相交，列车采用的操纵策略包括以下三种：1加速匀速策略：如果且与制动曲线无交点，则列车从计算区段h的起点以最大加速度加速，当速度达到就保持该速度匀速运行直到计算区段h的终点；2惰行策略：如果且与制动曲线无交点，则列车以速度从计算区段h的终点反向惰行搜索，如果搜索的距离小于计算区段距离，但速度已达到则保持该速度匀速运行直到计算区段起点；如果搜索完计算区段h，但速度仍小于则继续反向惰行搜索直到与正向曲线相交；3制动策略：如果与制动曲线相交，则根据制动曲线采用制动策略；3.2DNSGA-II算法求解以列车能耗和运行时间综合最优为目标，通过不断地迭代寻优，找到能耗与时间平衡的Pareto最优解集，然后从中选择符合条件的解，优化目标为：minfX＝fenergyX,ftimeX22式中，fX是总优化目标，fenergyX和ftimeX分别是列车的能耗和运行时间；算法DNSGA-II计算步骤如下：步骤1：初始化；令迭代次数l、列车初始位置s0、初始速度v0均为0，给出最大迭代次数Maxl、结束位置send，并令列车位置strain＝s0；首先，随机生成n-1个个体，考虑到最短运行时间条件下的速度距离曲线一定是可行解，因此，生成包含最短运行时间条件的n个个体的父代Pl；令仿真计算时间tc＝0；步骤2：通过选择、交叉、变异操作生成子代Ql，Ql与Pl合并后生成含2n个个体的Rl；步骤3：如果超过最大迭代次数Maxl，或者超过最大允许仿真计算时间Tc，则从Pareto最优解中选择与运行调整模型得到的区间运行时间最接近、且不大于该时间的解P*，否则，采用非支配排序计算所有解的支配等级和拥挤距离，并基于精英策略选择前n个个体生成新的父代Pl+1，令l＝l+1，转步骤2；步骤4：判断是否到达结束位置send，根据需要确定判断位置，如果没有结束，更新仿真的初始位置s0和初始速度v0，令l＝0、tc＝0，根据v0、s0到send的线路条件生成新的父代Pl，转步骤2；否则，已经到达结束位置，停止计算。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 北京市地铁运营有限公司 北京市地铁运营有限公司技术创新研究院分公司 基于可变操纵策略的延误场景下节能时刻表调整优化方法