[发明专利]城市轨道交通节能时刻表和运行曲线优化方法

权利要求书

1.城市轨道交通节能时刻表和运行曲线优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：获取城轨列车的基本数据、城轨线路的基本数据、城轨运营时刻表的基本数据；

S2：针对单列车在单个站间的运行过程，以站间运行牵引能耗最小为目标，通过优化运行速度曲线，得到每个站间不同运行时间下的节能运行速度曲线；

S3：针对单列车在多个站间的运行过程，以多站间总运行牵引能耗最小为目标，依据S2的结果，通过优化站间运行时间，获取节能区间运行时间分配方案以及对应的速度曲线；

S4：计算S3中得到的每个站间速度曲线的牵引加速时长与制动减速时长；

S5：针对多列车在多个站间的运行过程，以提高再生制动反馈能量利用为目标，通过优化发车间隔与停站时间，获取节能的发车间隔与停站时间；

具体包括以下子步骤：

S5.1：建立以提高再生制动反馈能量利用率为目标，发车间隔与停站时间为决策变量的多列车多站间再生制动反馈能量优化模型；

S5.2：将S5.1中的多列车多站间再生制动反馈能量优化模型转化为混合整数线性规划模型；

S5.3：利用混合整数规划求解器进行求解；

多列车多站间再生制动反馈能量优化模型：

max T_ov＝∑t_ov

s.t.D_1，min≤D₁≤D_1，max

A_i-D_i-1＝T_r，j，i＝2，...，K+1

A_K+1，min≤A_K+1≤A_K+1，max

D_i-D′_i≥T_safe

A_i-A′_i≥T_safe

其中，T_ov表示总牵引加速与制动减速重叠时长；t_ov表示两车之间的牵引加速与制动加速重叠时长；D_1，min和D_1，max分别表示第一趟车在第一站的最小发车时刻和最大发车时刻；D₁表示第一趟车在第一站的发车时刻；和分别表示列车在车站i的最小停车时间和最大停车时间；D_i表示列车在车站i的发车时刻；A_i表示列车在车站i的到站时刻；T_r，i表示列车在第i个站间的运行时间；A_K+1，min和A_K+1，max分别表示列车在车站K+1的最小到站时刻和最大到站时刻；A_K+1表示列车在车站K+1的到站时刻；D_i’表示后车在车站i的发车时刻；A_i’表示候车在车站i的到站时刻；T_safe表示安全运行间隔时长；

混合整数规划线性模型，指要求部分决策变量的取值为整数的线性规划模型；

将t_ov用逻辑变量δ，η与辅助变量α，β进行表示为：

t_ov＝t_b,i-1δ₅+(A_m,i-t_b,i-1)δ₆+(T_h,j-A_m,i)δ₇-α₁+α₂

t_ov＝t_a,iη₅+(D_m,i+t_b,j-1)η₆+(-D_m,i-t_a,i)η₇-β₁+β₂

优化变量定义为：

混合整数规划模型表示为：

min Opt＝CX

s.t.M₁X≤m₁

M₂X＝m₂

其中，C根据t_ov的表达式和X变量的定义来构造，M₁，m₁，M₂，m₂根据多列车多站间再生制动反馈能量优化模型中的约束条件进行构造；

S6：输出优化结果，包括城轨节能运营时刻表以及相应节能运行速度曲线。