[发明专利]考虑企业需求的列车运行计划生成方法

权利要求书

1.一种考虑企业需求的列车运行计划生成方法，其特征在于，包括：

建立与路网结构对应的时空网络；

基于所述与路网结构对应的时空网络，以列车在途运输时间总和最小为目标函数，以货车出发站、货车到达站、中间节点站、通过能力及中间节点容量作为约束条件，建立考虑企业需求的列车运行计划优化模型；

使用数学规划算法求解所述列车运行计划优化模型，根据求解结果确定列车运行计划；

其中，所述的基于所述与路网结构对应的时空网络，以列车在途运输时间总和最小为目标函数，包括：

以列车总旅行时间最小为目标函数，所述列车总旅行时间包括列车的区间运行时间和在中间节点站的停留时间两部分，所述目标函数的表示如下：

式中：Z为列车总旅行时间，a为时空网络中的弧，L为所有弧的集合，k为列车装运的货物品类，C_a为弧a的长度，为非负整数决策变量，代表弧a上装运k品类货物的列车数量；

所述的以货车出发站、货车到达站、中间节点站、通过能力及中间节点容量作为约束条件，建立考虑企业需求的列车运行计划优化模型，包括：

(1)货车出发站的列车出发约束如下：

对于货车出发站但不是中间节点的站，发出的货车列数等于该时段计划发车列数：

式中，L_r为列车运行弧集合，B_i,t为i站t时段内流出弧集合，d_i,k,t为i站t时段内k品类需求发车列数，O为货车始发站的集合，T为中间节点站的集合；

对于货车出发站同时也是中间节点的站，本时段发出货车列数不小于需求发车列数：

(2)货车到达站的到达约束如下：

对于每种品类货物货车，根据货物实际消耗速度为其设定相应到达间隔Δt_k，在连续Δt_k时间段内到终到站弧上的列数不大于1，保证每种品类列车均匀到达：

式中，Δt_k为k品类货车到达间隔，为i站t时段开始，连续Δt_k时段内流入弧集合，D为货物终到站集合；

对于任意时段到终到站的弧上所有品类货物列车数之和不大于卸车能力：

式中，A_i,t为i站t时段内流入弧集合，Cap_卸为终到站卸车能力；

对于每个终到站需保证只到达本站需要的品类的货车，其余品类列车均不到达：

式中，K_i为i到达站到达货物品类集合；

(3)中间节点站的车流平衡约束如下：

中间节点对于每种品类列车，流出弧上的列车数与需要发出的列车数之和等于流入弧上的列车数：

(4)区间通过能力的约束如下：

对于不同区间在不同时间段内，走行弧上的列车数不大于该弧段所能通过的最大列车数：

式中，Cap_a为弧a的通过能力；

(5)中间节点站容量的约束如下：

对于中间节点站停留的列车，中间节点停留弧上的列车数不大于节点的容量：

式中，Cap_i为i站的容量，L_d为列车停留弧；

上述公式1、公式2、公式3、公式4、公式5、公式6、公式7、公式8和公式9构成了列车运行计划优化模型。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的建立与路网结构对应的时空网络，包括：

构建与路网结构对应的二维的时空网络，该时空网络上的弧包含各车站对应的节点、列车运行弧及列车停留弧，所述节点是由物理路网结构上的车站在离散的时间轴上表示；所述列车运行弧表示列车在区间的运行过程，其始端节点和终端节点根据编组计划和列车区间运行时分确定；所述列车停留弧表示列车在能够停留的中间节点的停留过程，其始端和终端都为列车所停留的车站。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的使用数学规划算法求解所述列车运行计划优化模型，根据求解结果确定列车运行计划，包括：

使用数学规划软件ILOG Cplex求解所述列车运行计划优化模型，在数学规划软件Cplex中通过使用OPL语言将所述列车运行计划优化模型输入，Cplex运行求解得到求解结果，该求解结果中包含决策变量即弧a上装运k品类货物的列车数量的值，将所有决策变量进行综合得到路网中所有列车的运行过程。