文档名：考虑跨线列车的运行图与天窗一体化模型与算法
摘要：列车运行图与维修天窗之间以及本线列车与跨线列车之间存在相互影响、相互制约的耦合关系.为了在编制运行图和安排维修天窗时充分考虑跨线列车的影响,用跨线列车的到达时刻与理想到达时刻的偏差衡量其时刻与理想时刻偏离程度.以列车总旅行时间最小、跨线列车理想时刻偏差最小和天窗开设时间最长为目标,建立考虑跨线列车的高速铁路运行图与综合维修天窗一体优化的多目标整数规划模型.根据问题特点构建基于二维排序编码的NSGA-II算法进行求解,对随机选取一行的顺序交叉方式难以满足越行规则和停站方案的情况采用"多列顺序交叉+未交叉部分重新生成+随机越行"的交叉策略,并设计了运行线冲突疏解方法.结合模拟高速铁路线路算例进行有效性验算,得到Pareto最优解.与初始运行图对比分析结果显示,优化后的运行图可以使列车总旅行时间减少194min(下降6.0％);跨线列车理想时刻偏差为3447min;天窗开设时间增加1655min(上升19.3％).算例结果证明,所建模型和设计的求解算法对优化列车运行图和维修天窗均有效.提出的考虑跨线列车的运行图与天窗一体化模型和方法,可以缩短列车旅行时间,增加天窗开设时间以预留铁路通过能力,同时使跨线列车时刻在一个满意范围内,可为铁路运营决策者编制列车运行图和设置维修天窗提供有价值的决策支持.
Abstract：Thereisacouplingrelationshipbetweentraintimetableandmaintenancewindow,aswellasbetweensingle-linetrainsandcross-linetrains.Inordertofullyconsidertheinfluenceofcross-linetrainsinthepreparationoftraintimetableandthearrangementofmaintenancewindow,thedeviationbetweentheactualarrivaltimeofcross-linetrainsandtheiridealarrivaltimewasusedtomeasurethedeviationbetweencross-linetraintimeandidealtime.Withtheaimsofminimizingtotaltraintraveltime,minimizingthedeviationfromidealtimeforcross-linetrains,andmaximizingthedurationofmaintenancewindow,amulti-objectiveintegerprogrammingmodelwasestablishedtointegratetheoptimizationofhigh-speedrailtraintimetableandcomprehensivemaintenancewindowconsideringcross-linetrains.Accordingtothecharacteristicsoftheproblem,aNSGA-Ⅱalgorithmbasedontwo-dimensionalsortingencodingwasconstructedtosolveit.Acrossoverstrategyof"multi-columnsequentialcrossover+non-crossedpartre-generation+randomovertaking"wasadoptedforsituationswhererandomselectionofasinglerowwasnotconducivetogeneratingovertakingruleandstopscheme.Aconflictresolutionmethodforoperatinglineswasalsodesigned.Combinedwithanexampleofasimulatedhigh-speedrailline,aParetooptimalsolutionwasobtained.Theresultsshowthatcomparedtotheinitialtraintimetable,theoptimizedtimetablecanreducetotaltraveltimeby194minutes(6.0％).Thedeviationfromidealtimeforcross-linetrainsis3447minutes,andthedurationofmaintenancewindowsincreasesby1655minutes(19.3％).Theresultsoftheexampledemonstratethatthemodelanddesignedalgorithmareeffectiveforoptimizingtraintimetableandmaintenancewindow.Theproposedintegratedmodelandmethodfortraintimetableandmaintenancewindowconsideringcross-linetrainscanshortentraintraveltime,increasethedurationofmaintenancewindowstoreserverailcapacity,andkeepcross-linetraintimewithinsatisfactoryranges.Theresultscanprovidevaluabledecisionsupportforrailoperationplannersinpreparingtraintimetableandsettingmaintenancewindow.
作者：石贇 牟海波 黄志鹏 董文青 柴获 Author：SHIYun MUHaibo HUANGZhipeng DONGWenqing CHAIHuo
作者单位：兰州交通大学交通运输学院,甘肃兰州730070西南交通大学交通运输与物流学院,四川成都610031
刊名：铁道科学与工程学报 ISTICPKU
Journal：JournalofRailwayScienceandEngineering
年，卷(期)：2024, 21(5)
分类号：U292.41
关键词：运行图 天窗 跨线列车 一体化 NSGA-Ⅱ
Keywords：traintimetabling maintenancewindow cross-linetrains integratedoptimization NSGA-Ⅱ
机标分类号：U292.41TP391V279
在线出版日期：2024年7月8日
基金项目：国家自然科学基金，国家自然科学基金考虑跨线列车的运行图与天窗一体化模型与算法[
期刊论文] 铁道科学与工程学报--2024, 21(5)石贇 牟海波 黄志鹏 董文青 柴获列车运行图与维修天窗之间以及本线列车与跨线列车之间存在相互影响、相互制约的耦合关系.为了在编制运行图和安排维修天窗时充分考虑跨线列车的影响,用跨线列车的到达时刻与理想到达时刻的偏差衡量其时刻与理想时刻偏离...参考文献和引证文献
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