[发明专利]一种高速铁路网络化列车运行方案图的建模方法

说明书

本发明提供了一种高速铁路网络化列车运行方案图的建模方法，包括：步骤01：选取高速铁路路网，包括：列车运行方案图上的所有节点及连接线路；步骤02：构建不同列车途径节点的决策变量以及逻辑关系；步骤03：根据决策变量以及逻辑关系，构建列车全程旅行时间的计算公式；步骤04：构建与列车运行方案图相关的预设约束和目标函数；步骤05：基于步骤03‑04，构建列车运行方案图模型，基于目标软件对运行方案图模型进行编译和求解，获得待验证方案图。便于准确识别不同列车之间在同一区间的所有越行，提高网络化列车运行方案图编制结果的准确性，降低铁路部门编制详图的难度。

技术领域

本发明涉及交通运输技术领域，特别涉及一种高速铁路网络化列车运行方案图的建模方法。

背景技术

目前，我国高速铁路运营里程已居世界首位，正在从快速建设时期向高效运营时期转变。庞大的铁路路网和多样化的旅客出行需求，给我国高速铁路运输组织计划的编制带来了前所未有的挑战。旅客列车运行图编制，也常称为旅客列车时刻表编制，通常包括两个步骤，一是列车运行方案图的编制，以跨局旅客列车为对象，以列车开行方案(包括每列车的起讫点、运行径路和具体停站)为输入，确定列车在始发车站、终到车站、铁路局分界口车站和主要停车站的出发和到达时刻，明确列车运行图的基本框架结构和整体布局；二是列车运行图详图的编制，即在给定跨局旅客列车运行方案图的基础上，各铁路局集团公司确定跨局和管内列车在管内车站的最终到达和出发时刻，以及高等级列车越行低等级列车的具体位置，同时编制列车在车站的到发线运用计划和接发车作业计划。

目前，既有的旅客列车运行方案图编制主要采用以下三种方式进行：(1)手工或人机交互方法；(2)利用同余理论生成列车合理始发终到时间范围；(3)通过构建数学模型确定列车合理始发终到时间范围或时刻。我国高速铁路路网规模庞大，运输组织要求复杂，手工或人机交互的方法在编制效率和编制质量方面已无法满足铁路部门的实际需求。同余理论多用于普速旅客列车，虽然可以确定列车始发终到时间范围，但高速铁路动车组列车在运输组织方面的要求与普速旅客列车的差别较大，一般采用垂直天窗，对动车组运用效率的要求也较高，仅确定始发终到时间的范围无法符合高速铁路列车运行方案图的编制需求，因此基于同余理论的编制方法对于高速铁路的适用性较差。近年来，基于数学模型的高速铁路列车运行方案图编制方法是主要的研究发展方向。

然而，既有的高速铁路列车运行方案图编制方法仍存在“列车全程旅行时间计算方法不准确”的问题。在编制高速铁路列车运行方案图的过程中，某列车的始发时刻及其全程旅行时间将直接决定该列车在终点车站的到达时刻，进而影响同一动车组交路中与其接续的后续列车在该站的出发时刻。列车全程旅行时间主要包括列车纯运行时间、停站时间、启停车附加时间和由于列车越行造成的额外待避时间。根据动车组技术参数和运输组织基本规则(以下简称编图参数)，列车纯运行时间、停站时间和启停车附加时间均可在列车运行方案图编制之前确定，基本不会受到其他参数的影响。但是，列车越行直接导致的额外待避时间，却与列车运行方案图的编制结果相互影响。目前，既有列车运行方案图编制方法采用以下三种方式计算额外待避时间：一是预先给定每列车的待避时间估算值；二是先将额外待避时间设置为零，编制方案图后，根据列车越行次数，手动更新额外待避时间，再编制方案图的迭代方式；三是通过引入列车在始发和终到车站的前后顺序的决策变量，构建列车全程旅行时间计算公式。其中，第三种既有方法对列车全程旅行时间的计算准确程度最高，但是这种方法也只能计算具有相同起讫点(即相同始发车站和终到车站)的列车之间的越行带来的额外待避时间。

实际上，特别是在我国已实现高速铁路大规模成网运行的条件下，不同起讫点(即不同始发车站和终到车站)的列车共同途径同一区间的情况十分常见。因此，既有列车运行方案图建模方法没有考虑不同起讫点列车之间的越行，在路网条件下对列车全程旅行时间的计算仍然不够准确。

发明内容