[发明专利]基于交叉熵算法的列车多节拍协同运行的优化方法

权利要求书

1.一种基于交叉熵算法的列车多节拍协同运行的优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：以最小化各节拍单元列车总旅行时间为优化目标，以同节拍单元列车等时间间隔运行、同节拍单元列车最小与最大运行时间间隔限制为约束，构建多节拍单元列车协同运行的优化模型；

S2：设计用于表示列车多节拍协同运行时刻表方案的解编码；所述步骤S2中解编码由W个编码段构成，其中，W为运行列车节拍单元数量；每个编码段对应于一个不同节拍单元列车，对于对应于列车节拍单元w＝1，2…，W的第w个编码段，其总共由3个编码基因构成，分别为：①优先权基因Q_w、②首班车发车时刻基因DT_w、以及③运行时间间隔基因D_w，其中，优先权基因Q_w的取值范围为1，2，…，W，该值决定了节拍单元w列车运行时刻表优化的先后顺序，具有较大优先权基因值的节拍单元列车，其运行时刻表优化顺序在具有较小优先权基因值节拍单元列车之前；首班车发车时刻基因DT_w确定了节拍单元w首班车的始发时间；运行时间间隔基因D_w决定了节拍单元w列车运行时间间隔，限制了该节拍单元其它列车的始发时间；所述首班车发车时刻基因DT_w包括首班车最早允许发车时刻ET_w和首班车最晚允许发车时刻LT_w；所述运行时间间隔基因D_w包括最小允许运行时间间隔ED_w和最大允许运行时间间隔LD_w；

S3：初始化用于生成列车多节拍协同运行时刻表方案解的概率参数；

S4：基于给定概率参数随机生成GS个方案解，并基于每个方案解编码信息优化确定GS个列车多节拍协同运行时刻表；

S5：评价每个列车多节拍协同运行时刻表方案的编制质量：计算各方案中各节拍单元列车总旅行时间Z；同时确定各节拍单元列车总旅行时间Z最小的方案作为第n次迭代的最优方案Sⁿ，若该方案优于当前最优方案S^*，则令S^*＝Sⁿ；

S6：按方案中各节拍单元列车总旅行时间Z由小到大顺序选择其中前σ个方案解作为精英解，进而以此按如下公式更新生成方案解编码的各概率参数：

其中，与分别为节拍单元w列车在第n与n-1次迭代中优先权基因Q_w选择a值的概率参数，与分别为节拍单元w列车在第n与n-1次迭代中首班车发车时刻基因DT_w选择b值的概率参数，与分别为节拍单元w列车在第n与n-1次迭代中运行时间间隔基因D_w选择c值的概率参数；以及分别为第k个精英解中节拍单元w列车的优先权基因Q_w，首班车发车时刻基因DT_w以及运行时间间隔基因D_w的取值；ES为当前迭代选中的精英解集，参数ρ为一个权衡系数；

S7：算法终止条件判断：若算法满足以下任意一个条件，便停止算法，输出当前最优列车协同运行时刻表S^*；否则，重复步骤S4至步骤S6，根据当前概率参数重新生成GS个列车多节拍协同运行时刻表，并对其进行质量评价，进而更新概率参数；

①对于任意节拍单元列车，其概率参数大于1-ω或者小于ω，同样，概率参数大于1-ω或者小于ω，其中，ω＝0.01；

②从算法开始所获得的最优个体解对应的目标函数值连续μ次迭代未发生改进；

③当前迭代次数达到给定的最大迭代次数n_max。