一种列车运行线调整方法及装置与流程

1.本发明涉及高速铁路技术领域，尤其涉及一种列车运行线调整方法及装置。


背景技术：

2.随着我国高速铁路网日渐复杂化、巨型化，旅客出行需求也呈现多样化特征。为进一步提高客运服务质量，铁路部门提出“一日一图”运输组织模式，旨在以客运市场需求引导列车运行图编制。
3.具体的，“一日一图”模式下，需要根据客流波动情况，实现列车运行线的快速调整。在实际运输组织中，抽线与加线作为列车运行图调整的常用措施，被广泛应用于许多场景。当前，现有技术可以由技术人员基于经验来确定出具体的抽线或加线。
4.但是，当列车运行线较为复杂时，现有技术可能会消耗较多的人力资源和时间，导致列车运行线调整效率较低。


技术实现要素：

5.本发明提供一种列车运行线调整方法及装置，用以解决现有技术中列车运行线调整效率较低的缺陷，有效提高列车运行线调整效率。
6.本发明提供一种列车运行线调整方法，包括：
7.获得列车运行线调整模型的输入数据，所述输入数据包括列车运行数据、抽线备选集和加线备选集；其中，所述列车运行线调整模型中包括目标函数和约束条件组，所述目标函数包括至少一个运行线调整目标，所述约束条件组包括至少一个运行线约束条件；
8.将所述输入数据输入至所述列车运行线调整模型，获得所述列车运行线调整模型基于所述输入数据、所述目标函数和所述约束条件组输出的抽线信息和加线信息。
9.可选的，获得所述抽线备选集，包括：
10.基于列车运行信息，确定待评估车次集合中至少部分车次的抽线优先级；所述列车运行信息至少包括列车客座率；
11.按照抽线优先级对所述至少部分车次进行排序，以获得排序结果；
12.基于所述排序结果，确定出所述抽线备选集。
13.可选的，当所述列车运行信息仅包括列车客座率时，所述基于列车运行信息，确定待评估车次集合中至少部分车次的抽线优先级，包括：
14.确定所述待评估车次集合中各车次的列车客座率；
15.按照车次的抽线优先级和列车客座率呈正相关关系的原则，分别设置所述待评估车次集合中各车次的抽线优先级。
16.可选的，当所述列车运行信息还包括运行径路信息时，所述基于列车运行信息，确定待评估车次集合中至少部分车次的抽线优先级，包括：
17.从所述待评估车次集合中确定出至少一个车次子集，各所述车次子集中均包括所述待评估车次集合中运行径路信息相同的所有车次；
18.将各所述车次子集中至少包括两个车次的一个所述车次子集确定为目标车次子集；
19.基于列车客座率，设置所述目标车次子集中各车次的抽线优先级。
20.可选的，获得所述加线备选集，包括：
21.确定出客流量大于预设流量阈值的目标车站；
22.确定出用于服务所述目标车站的短途列车车次；
23.将所述短途列车车次确定为备选加线车次；
24.基于所述备选加线车次，生成所述加线备选集。
25.可选的，获得所述加线备选集，包括：
26.获得各车次的售票量；
27.将售票量高于预设售票阈值的所述车次确定为目标车次；
28.将所述目标车次确定为备选加线车次；
29.基于所述备选加线车次，生成所述加线备选集。
30.可选的，所述列车运行数据包括：列车接续关系信息、接续时间、抽线时间窗和/或加线时间窗。
31.可选的，所述至少一个运行线调整目标包括：原始列车始发终到时间变动程度不大于预设变动程度阈值、所有列车总旅行时长不大于预设时长阈值和/或原始列车运行图接续关系破坏程度不大于预设破坏程度阈值。
32.可选的，所述至少一个运行线约束条件至少包括：原始列车运行图约束、抽线列车相关约束、加线列车相关约束和/或列车运行图结构约束。
33.本发明还提供一种列车运行线调整装置，包括：第一获得单元、输入单元和第二获得单元，其中：
34.所述第一获得单元，用于获得列车运行线调整模型的输入数据，所述输入数据包括列车运行数据、抽线备选集和加线备选集；其中，所述列车运行线调整模型中包括目标函数和约束条件组，所述目标函数包括至少一个运行线调整目标，所述约束条件组包括至少一个运行线约束条件；
35.所述输入单元，用于将所述输入数据输入至所述列车运行线调整模型；
36.所述第二获得单元，用于获得所述列车运行线调整模型基于所述输入数据、所述目标函数和所述约束条件组输出的抽线信息和/或加线信息。
37.本发明提供的列车运行线调整方法及装置，可以获得列车运行线调整模型的输入数据，所述输入数据包括列车运行数据、抽线备选集和加线备选集；其中，所述列车运行线调整模型中包括目标函数和约束条件组，所述目标函数包括至少一个运行线调整目标，所述约束条件组包括至少一个运行线约束条件；将所述输入数据输入至所述列车运行线调整模型，获得所述列车运行线调整模型基于所述输入数据、所述目标函数和所述约束条件组输出的抽线信息和/或加线信息。当客流需求发生变化时，本发明可以依据列车运行线调整模型输出的抽线信息和/或加线信息，来对列车运行图进行列车运行线的调整，采取抽线与加线相结合的策略，抽取多余的运行线，同时根据旅客多样化需求添加新的运行线，以提高客运服务水平的精细化、定制化，提高调整可靠性。本发明可以无需依靠人工经验来确定具体的抽线和加线措施，可以有效减少人力资源消耗，提高列车运行线调整效率。
附图说明
38.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
39.图1是本发明提供的列车运行线调整方法的流程示意图之一；
40.图2是本发明提供的列车运行线调整方法的流程示意图之二；
41.图3是本发明提供的列车运行线调整装置的结构示意图；
42.图4是本发明提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
43.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
44.下面结合图1-图2描述本发明的列车运行线调整方法。
45.如图1所示，本发明提出第一种列车运行线调整方法，该方法可以包括以下步骤：
46.s101、获得列车运行线调整模型的输入数据，输入数据包括列车运行数据、抽线备选集和加线备选集；其中，列车运行线调整模型中包括目标函数和约束条件组，目标函数包括至少一个运行线调整目标，约束条件组包括至少一个运行线约束条件。
47.需要说明的是，一条列车运行线即可以为一趟列车的运行径路，可以包括该趟列车的起点站、终点站、停站以及途径站点。
48.其中，列车运行线调整模型是由本发明的发明人经研究后提出的用于基于列车运行数据进行抽线和加线一体化调整，以根据客流波动情况实现对列车运行图中多条列车运行线进行适应性调整的模型。
49.其中，列车运行数据可以包括列车在目标时段内的处于运动和停车等运行状态过程中的相关数据。
50.可选的，列车运行数据包括：列车接续关系信息、接续时间、抽线时间窗和/或加线时间窗。
51.其中，抽线备选集可以是作为候选抽线对象的至少一条列车运行线的集合。需要说明的是，抽线对象即为需要从原始列车运行图中抽取出的列车运行线。
52.其中，加线备选集可以是作为候选加线对象的至少一条列车运行线的集合。需要说明的是，加线对象即为需要添加进原始列车运行图中的列车运行线。
53.具体的，抽线备选集和加线备选集均可以是由技术人员经客流研究分析所确定出的，本发明对于抽线备选集和加线备选集具体包含的列车运行线不作限定。
54.具体的，本发明可以在客流需求发生变化而导致原始列车运行图无法满足客流出行需求时，在原始列车运行图的基础上，采取抽线与加线相结合的策略，抽取多余的运行线，同时根据旅客多样化需求添加新的运行线，以提高客运服务水平的精细化、定制化。
55.具体的，本发明可以根据高速铁路客流出行情况，分别构建抽线列车备选集和加
线列车备选集，在此基础上，考虑抽加线调整时对于原始列车运行图以及新增列车运行线需要满足的各类约束，选择所有加线列车成功数量最多以及调整后列车平均旅行速度最高两个指标作为目标函数，建立高速铁路列车运行图抽加线一体化优化调整模型，即上述列车运行线调整模型。
56.具体的，本发明可以在列车运行线调整模型中设置目标函数和约束条件组，在满足相关约束的情况下对列车运行线进行调整，使得调整后的列车运行图可以在达到调整目标的同时，提高列车运行线调整效率和提高客运服务水平。
57.可选的，至少一个运行线约束条件至少包括：原始列车运行图约束、抽线列车相关约束、加线列车相关约束和/或列车运行图结构约束。
58.具体的，本发明可以主要从五个方面考虑设置运行线约束条件，包括原始列车运行图需满足的约束、抽线列车相关约束、加线列车相关约束、列车运行图结构约束以及其他逻辑约束。
59.可选的，至少一个运行线调整目标包括：原始列车始发终到时间变动程度不大于预设变动程度阈值、所有列车总旅行时长不大于预设时长阈值和/或原始列车运行图接续关系破坏程度不大于预设破坏程度阈值。
60.需要说明的是，现有技术中，多是基于原始列车运行图直接考虑加线。多以对原始列车运行线影响程度最小或新增列车运行线旅行速度最大为目标函数，尚未考虑平峰时期客流需求较少从而导致的对于抽线的定量化研究。同时没有考虑列车运行线抽取位置会直接影响后续加线效果，无法实现运力资源的最大化利用，从而影响列车运输组织效率和运输服务质量。而本发明通过上述各运行线调整目标的设置，可以同时考虑平峰时期客流需求较少、高峰期客流需求较多和低谷期客流变化而进行列车运行线的调整，考虑列车运行线抽取位置对于后续加线效果的影响，有效保障运力资源的利用率，保障列车运输组织效率和运输服务质量。
61.s102、将输入数据输入至列车运行线调整模型；
62.具体的，本发明可以在获得输入数据后，将输入数据输入到列车运行线调整模型中。
63.s103、获得列车运行线调整模型基于输入数据、目标函数和约束条件组输出的抽线信息和/或加线信息。
64.其中，抽线信息可以包括需要从列车运行图中抽取出的列车运行线的标识。需要说明的时，列车运行线的标识可以用于标识列车运行线，可以由字母、数字和标点符号等一种或多种字符构成。
65.其中，加线信息可以包括需要添加进列车运行图中的列车运行线的标识。
66.具体的，列车运行线调整模型在获得输入数据后，可以基于目标函数和约束条件组，输出满足目标函数和约束条件组的抽线信息和/或加线信息。
67.可以理解的是，列车运行线调整模型可以仅输出抽线信息，此时仅需采取抽线措施；列车运行线调整模型也可以仅输出加线信息，此时仅需采取加线措施；当然，列车运行线调整模型也可以同时输出抽线信息和加线信息，此时需同时采取抽线措施和加线措施。
68.需要说明的是，本发明可以利用列车运行线调整模型，获得与输入数据相对应的、满足目标函数和约束条件组的抽线信息和/或加线信息。当客流需求发生变化时，本发明可
以依据列车运行线调整模型输出的抽线信息和/或加线信息，来对列车运行图进行列车运行线的调整，采取抽线与加线相结合的策略，抽取多余的运行线，同时根据旅客多样化需求添加新的运行线，以提高客运服务水平的精细化、定制化，提高调整可靠性。本发明可以在满足客流需求的前提下实现抽线与加线效果的协同优化，最大限度提升客运服务质量和运输组织效率。本发明可以无需依靠人工经验来确定具体的抽线和加线措施，可以有效减少人力资源消耗，提高列车运行线调整效率。
69.本发明提出的列车运行线调整方法，获得列车运行线调整模型的输入数据，输入数据包括列车运行数据、抽线备选集和加线备选集；其中，列车运行线调整模型中包括目标函数和约束条件组，目标函数包括至少一个运行线调整目标，约束条件组包括至少一个运行线约束条件；将输入数据输入至列车运行线调整模型，获得列车运行线调整模型基于输入数据、目标函数和约束条件组输出的抽线信息和/或加线信息。当客流需求发生变化时，本发明可以依据列车运行线调整模型输出的抽线信息和/或加线信息，来对列车运行图进行列车运行线的调整，采取抽线与加线相结合的策略，抽取多余的运行线，同时根据旅客多样化需求添加新的运行线，以提高客运服务水平的精细化、定制化，提高调整可靠性。本发明可以无需依靠人工经验来确定具体的抽线和加线措施，可以有效减少人力资源消耗，提高列车运行线调整效率。
70.基于图1，本发明实施例提出第二种列车运行线调整方法。获得抽线备选集的步骤，可以具体包括以下步骤s1001、s1002和s1003，其中：
71.s1001、基于列车运行信息，确定待评估车次集合中至少部分车次的抽线优先级；列车运行信息至少包括列车客座率；
72.其中，列车运行信息可以包括多个列车的列车客座率、列车开行频率和列车开行径路等信息。
73.其中，待评估车次集合可以包括待进行抽线优先级评估的多个车次。需要说明的是，待评估车次集合可以包括所有的车次，也可以是由技术人员指定的包括某些车次的集合。
74.具体的，本发明可以基于列车运行信息，来对待评估车次集合中的至少一个车次进行抽线优先级的评估。
75.需要说明的是，本发明可以通过评分，来数字化表示车次的抽线优先级。
76.可选的，当列车运行信息仅包括列车客座率时，步骤s1001可以包括：
77.确定待评估车次集合中各车次的列车客座率；
78.按照车次的抽线优先级和列车客座率呈正相关关系的原则，分别设置待评估车次集合中各车次的抽线优先级。
79.具体的，如果车次的列车客座率越高，则本发明可以将该车次的抽线优先级设置为越高等级；如果车次的列车客座率越低，则本发明可以将该车次的抽线优先级设置为越低等级。
80.具体的，本发明可以先行分析列车客座率，将列车客座率低于第一限值如20％的列车列为重点抽线列车，将列车客座率不低于第一限值而小于第二限值如50％的列车列为次重点抽线列车，抽线优先级依次递减。
81.可选的，当列车运行信息还包括运行径路信息时，步骤s1001可以包括：
82.从待评估车次集合中确定出至少一个车次子集，各车次子集中均包括待评估车次集合中运行径路信息相同的所有车次；
83.将各车次子集中至少包括两个车次的一个车次子集确定为目标车次子集；
84.基于列车客座率，设置目标车次子集中各车次的抽线优先级。
85.其中，运行径路信息可以包括列车的始发站、终点站、途经站和编组等信息。需要说明的是，一个运行径路信息上可以对应设置有多个车次，比如以京沪高速铁路北京南—上海虹桥方向上的运行径路信息，一天可以设置有多个车次。
86.具体的，一个车次子集可以为待评估车次集合中具有相同运行径路信息的所有车次。本发明可以通过对待评估车次集合中的所有车次进行聚类，将运行径路信息相同的一批车次划分到同一车次子集中。此时，当待评估车次集合中存在有多种运行径路信息的车次时，本发明可以获得多个车次子集。
87.具体的，本发明可以将任一车次子集确定为目标车次子集，之后在目标车次子集中，按照列车客座率对各车次进行抽线优先级的设置。比如，当本发明从待评估车次集合中确定出运行径路信息为第一运行径路信息的第一车次子集，以及运行径路信息为第二运行径路信息的第二车次子集，本发明可以先行将第一车次子集确定为目标车次子集，在目标车次子集即第一车次子集中按照列车客座率对各车次进行抽线优先级的设置；之后，本发明可以再将第二车次子集确定为目标车次子集，在目标车次子集即第二车次子集中按照列车客座率对各车次进行抽线优先级的设置。
88.s1002、按照抽线优先级对至少部分车次进行排序，以获得排序结果；
89.具体的，本发明可以按照抽线优先级由大至小的次序，对上述至少部分车次中的各车次进行排序，获得相应的排序结果；
90.具体的，本发明也可以按照抽线优先级由小至大的次序，对上述至少部分车次中的各车次编号进行排序，获得相应的排序结果。
91.s1003、基于排序结果，确定出抽线备选集。
92.具体的，本发明可以在获得排序结果后，基于排序结果确定出备选抽线编号，将确定出的所有备选抽线编号组合成抽线备选集。
93.可选的，本发明可以从排序结果中确定出抽线优先级最大的指定数量的备选抽线编号，之后即可以将确定出的该部分备选抽线编号组合成抽线备选集。
94.可选的，本发明可以从排序结果中确定出抽线优先级大于预设阈值的备选抽线编号，将确定出的备选抽线编号组合成抽线备选集。
95.可以理解的时，在低峰时期，本发明可以从考虑运营成本和收益的角度出发，实现利用尽可能少地列车来输送尽可能多的旅客的目标。因此，在满足乘客出行需求的基础上，本发明可以适当的抽掉同一开行方案的列车。另，本发明在进行抽线时，为保证服务的均衡性，还可以控制所保留列车的发车间隔尽可能不要太大，尽可能达到相隔一段时间就有提供服务的列车可供客户选择。
96.可选的，本发明还可以分析列车开行径路，将客座率较低的列车归并到其他列车上。本发明在确定列车合并开行方案时，可以在适当的时候，采取灵活调整列车停站方案的措施。同样地，以京沪高速铁路北京南—上海虹桥方向为例，列车a从北京南始发，经停济南西、徐州东站，最终到达南京南站停车，其列车客座率较低，列车b从北京南始发，经停天津
南、德州东、济南西、徐州东、蚌埠南、南京南、到达上海虹桥站。列车b的运行轨迹完全覆盖列车a，此时本发明可以考虑直接将列车a抽掉，将其原本承担的客流归并到列车b。若列车b原本客座率较高，其剩余能力不能满足列车a的旅客出行需求，此时存在列车c，其从北京南始发，经停天津南、德州东、徐州东、徐州东、蚌埠南、南京南，到达上海虹桥站，可以发现，列车c与列车a停站存在部分交叉，因此本发明此时可通过调整列车c的停站方案，增加其在济南西停站，以满足不同出行地点的旅客的出行需求。
97.需要说明的是，本发明可以基于列车运行信息确定出车次编号的抽线优先级，将抽线优先级较高的车次编号确定为备选抽线编号，从而可以有效生成抽线备选集，保障列车运行线调整效率。
98.本发明提出的列车运行线调整方法，可以基于列车运行信息确定出车次编号的抽线优先级，将抽线优先级较高的车次编号确定为备选抽线编号，从而可以有效生成抽线备选集，保障列车运行线调整效率。
99.基于图1，本发明实施例提出第三种列车运行线调整方法。获得加线备选集的步骤，可以具体包括以下步骤：
100.确定出客流量大于预设流量阈值的目标车站；
101.确定出用于服务目标车站的短途列车车次；
102.将短途列车车次确定为备选加线车次；
103.基于备选加线车次，生成加线备选集。
104.其中，目标车站为客流量大于预设流量阈值的车站。需要说明的是，预设流量阈值可以由技术人员根据实际情况进行确定，本发明对此不作限定。
105.具体的，本发明可以在确定出短途列车车次对应的备选加线车次后，与通过其他方式确定出的备选加线车次一并构成加线备选集。
106.需要说明的是，本发明可以按照客流量，将线路覆盖的车站按等级划分，在客流高峰时段，设计增加短途列车车次，以服务等级较高的车站。
107.还需要说明的是，本发明可以基于客流量确定出需要增设的短途列车车次，之后确定出相应的备选加线车次，基于备选加线车次生成加线备选集，有效保障列车运行线调整。
108.本发明提出的列车运行线调整方法，可以基于客流量确定出需要增设的短途列车车次，之后确定出相应的备选加线车次，基于备选加线车次生成加线备选集，有效保障列车运行线路调整效率。
109.基于图1，本发明实施例提出第四种列车运行线调整方法。获得加线备选集的执行过程，可以具体包括以下步骤：
110.获得各车次的售票量；
111.将售票量高于预设售票阈值的车次确定为目标车次；
112.将目标车次确定为备选加线车次；
113.基于备选加线车次，生成加线备选集。
114.其中，预设售票阈值可以由技术人员根据实际情况进行确定，本发明对此不作限定。
115.具体的，目标车次可以包括一个或多个车次。当目标车次包括多个车次时，本发明
可以将该多个车次均确定为备选加线车次，基于确定出的备选加线车次和其他方式确定出的备选加线车次一并构成加线备选集。
116.需要说明的是，本发明可以通过分析不同的始发站-终点站售票情况，按照售票量对始发站-终点站的路线依次排序，设计新的列车开行方案或者增加原有的某些列车开行频率，尽可能多地覆盖售票量较高的始发站-终点站路线。
117.本发明提出的列车运行线调整方法，可以基于售票量确定出需要增设的目标车次，之后确定出相应的备选加线车次，基于备选加线车次生成加线备选集，有效保障列车运行线路调整效率。
118.基于图1，本发明实施例提出第五种列车运行线调整方法。在该方法中，原始列车运行图约束包括：列车运行时间约束、列车运行顺序约束和/或列车运行安全间隔时分约束；
119.其中，列车运行时间约束可以为列车区间运行(停站)时间约束，表示列车在任一弧段的运行时分需要满足一定的作业时间标准。
120.具体的，列车运行时间约束可以包括：
[0121][0122][0123]
其中，d
f,i,j
和a
f,i,j
均为决策变量，d
f,i,j
表示调整后列车f离开弧段(i,j)的时刻；a
f,i,j
表示调整后列车f到达弧段(i,j)的时刻。δ
f,i,j
表示列车f通过弧(i,j)的计划运行(停站)时分，表示列车f通过弧(i,j)的最大运行(停站)时分；xf表示列车f的状态，其值为0-1决策变量。当该列车被选中抽线，则其值取值为0，否则取值为1，为1时表示列车f加线成功或者保留。当xf取值为1时，表示列车f需要满足区间运行(停站)时分约束；当xf取值为0时，d
f,i,j
与a
f,i,j
取值相等；f表示列车集合，a表示路网中弧段集合，其中(i,j)∈a，af表示列车f可利用的弧段集合。
[0124]
需要说明的是，考虑在正常运行状态下，列车在区间内是不允许发生越行的，因此，在区间内任意两列车的运行顺序是确定的。因此，本发明可以在列车运行线调整模型中设置列车运行顺序约束。
[0125]
具体的，列车运行顺序约束可以包括：
[0126][0127]
其中，表示列车运行顺序，是0-1变量；如果列车f2在f1之前通过弧段(i,j)，则其值为1，否则为0。
[0128]
需要说明的是，为了保证行车安全性，两列车通过同一弧段需要满足一定的安全间隔时间约束。因此，本发明可以在列车运行线调整模型中设置列车运行安全间隔时分约束。
[0129]
具体的，列车运行安全间隔时分约束可以包括：
[0130][0131]
[0132][0133][0134][0135]
其中，表示逻辑变量，其值为0或1，若列车f1和f2取值均为1，则取值也为1，否则为0。he为任意两列车要满足的安全间隔时分。上述式子可以用于约束任意两列车在同一弧段的到达时间与出发时间需满足的最小安全间隔。
[0136]
可选的，抽线列车相关约束包括：抽线列车数量约束和/或抽线列车始发时间窗约束。
[0137]
需要说明的是，考虑到同一开行方案的频率可能大于1，也就是有多个列车运行线的停站方案是相同的。为了避免运力资源的浪费，需要抽取部分运行线，此时需要满足抽线数量约束。因此，本发明可以在列车运行线调整模型中设置抽线列车数量约束。
[0138]
具体的，抽线列车数量约束可以包括：
[0139][0140]
其中，表示与当前列车f所属同一方案线下的列车集合，c
l
表示方案线l要满足的抽线数量要求。
[0141]
需要说明的是，客流存在平峰期和高峰期，在平峰期往往需要抽取部门列车运行线，此时抽线列车始发时间窗需要满足在规定的时间范围内。因此，本发明可以在列车运行线调整模型中设置抽线列车始发时间窗约束。
[0142]
具体的，抽线列车始发时间窗约束可以包括：
[0143][0144][0145]
其中，表示原始列车f从其始发弧段出发时的时间，表示方案线l应满足的抽线时间下限，表示方案线l应满足的抽线时间下限。在该约束中引入一个相对较大的正数m。若列车f取值为1，则表示该列车保留或加线，此时约束恒成立；若列车f取值为0，表示该列车被选中抽线，此时需要满足抽线列车始发时间窗约束。
[0146]
可选的，加线列车相关约束包括加线列车时间窗约束。
[0147]
需要说明的是，考虑到高峰时期客流快速增长，需要加入新的列车运行线，因而其始发时间需要满足一定的时间范围。因此，本发明可以在列车运行线调整模型中设置加线列车时间窗约束。
[0148]
具体的，加线列车时间窗约束可以包括：
[0149][0150][0151]
其中，表示加线列车f从其始发弧段出发的时间，floorf表示加线列车f应满
足的始发时间域下限，ceilf表示加线列车f应满足的始发时间域上限。δtf表示加线列车f在始发节点允许调整的时间。
[0152]
可选的，列车运行图结构约束包括：列车接续关系约束、原始列车始发调整时间约束和/或加线列车均衡性约束。
[0153]
需要说明的是，为了满足部分旅客的换乘需求，要求列车运行图抽加线调整以后，不破坏原有列车间的接续关系，换乘时间过小会导致旅客来不及完成换乘，换乘时间过大又会影响旅客换乘体验，延长旅客出行时间。因此，在换乘关系中，后续列车在换乘站的出发时间与前序列车在换乘站的到发时间二者的差值应控制在合理的时间范围内。因此，本发明可以在列车运行线调整模型中设置列车接续关系约束。
[0154]
具体的，列车接续关系约束即可以为列车换乘时间约束，可以包括：
[0155][0156][0157]
其中，change
min
表示一次换乘所需的最短接续时间，change
max
表示一次换乘接续不得超过的最长接续时间。是表示接续关系的决策变量，其值为1，表示原有的接续关系保持，否则表示接续关系被破坏。
[0158]
需要说明的是，抽线可以不会影响原始列车运行图的到发时刻，但是新增列车运行线往往需要对原始列车进行一定的调整。若允许调整原始列车运行图，则可供加线的空间有限，会导致加线成功的概率较低。因此在实际加线过程中，可以适当调整原始列车运行线到发时刻。因此，本发明可以在列车运行线调整模型中设置原始列车始发调整时间约束。
[0159]
具体的，原始列车始发调整时间约束可以包括：
[0160][0161][0162]
其中，θ
f,i,j
表示列车f到发时刻允许调整时间。
[0163]
可选的，至少一个运行线约束条件还包括：天窗维修时间约束、时空网络约束和/或变量取值约束。
[0164]
需要说明的是，高速铁路存在有规定的天窗维修时间，在该时间段内开展施工维修作业，如一般规定0:00-6:00为天窗维修时间。为了保证作业安全性，规定列车不允许在该段时间内运行。因此，本发明可以在列车运行线调整模型中设置天窗维修时间约束。
[0165]
具体的，天窗维修时间约束可以包括：
[0166][0167][0168]
其中，tws表示天窗开始时间，twe表示天窗结束时间。
[0169]
需要说明的是，列车f到达某一弧段(i，j)的时刻不能超过离开该弧段的时刻。因此，本发明可以在列车运行线调整模型中设置时空网络约束。
[0170]
具体的，时空网络约束可以包括：
[0171]
[0172]
需要说明的是，对于模型涉及的决策变量，主要分为两类一类是0-1变量，如xf、和一类是整数变量，如列车在其途径弧段的到发时刻a
f,i,j
和d
f,i,j
。其中：
[0173][0174][0175][0176][0177][0178]
在上述的各运行线调整目标，即在原始列车始发终到时间变动程度不大于预设变动程度阈值、所有列车总旅行时长不大于预设时长阈值和原始列车运行图接续关系破坏程度不大于预设破坏程度阈值中，需要说明的是，抽加线调整的原则应遵循尽可能小地减少对原始列车运行图影响，考虑原始列车始发终到时间变动程度最小为目标函数之一。因此，本发明可以在列车运行线调整模型中设置原始列车始发终到时间变动程度不大于预设变动程度阈值的运行线调整目标。
[0179]
具体的，原始列车始发终到时间变动程度不大于预设变动程度阈值的调整目标可以包括：
[0180][0181]
式中，针对原始列车集合f
ini
，去除选中抽线的列车，针对保留的列车，其始发时间和终到时间变动之和最小。
[0182]
需要说明的是，对原始列车运行图进行抽加线调整的同时，势必会影响列车的旅行速度，从而增加旅行时间。不能为了追求加线效果，而无限制地降低旅行速度、延长旅行时间。因此目标函数也需要考虑旅行时间要尽可能地少。因此，本发明可以在列车运行线调整模型中设置所有列车总旅行时长不大于预设时长阈值的运行线调整目标。
[0183][0184]
其中，本发明可以针对每一列车，计算其到达终点站时间与从始发站出发时间之差即全程旅行时间，然后对所有列车旅行时间求和，选择最小值作为其目标函数之一。
[0185]
需要说明的是，原始列车运行图接续关系破坏程度不大于预设破坏程度阈值的运行线调整目标，可以包括：
[0186][0187]
具体的，本发明通过具体细化各运行线约束条件和运行线调整目标，可以有效保障列车运行线调整模型的功能实现，提高列车运行线调整模型对于列车运行线的调整可靠性。
[0188]
本发明提出的列车运行线调整方法，可以具体细化各运行线约束条件和运行线调整目标，有效保障列车运行线调整模型的功能实现，提高列车运行线调整模型对于列车运行线的调整可靠性。
[0189]
如图2所示，本发明实施例提出第六种列车运行线调整方法，该方法可以包括：
[0190]
s201、依据原始列车运行图，获取原始列车时刻表；
[0191]
具体的，原始列车时刻表可以包括列车在起始站、终点站和其途径站等站点的到发时刻。
[0192]
s202、根据前期的客流调查，生成抽线与加线列车备选集；
[0193]
具体的，抽线与加线列车备选集即可以为抽线备选集和加线备选集，可以作为待构建的高速铁路列车运行图抽线与加线一体化优化模型的输入数据。
[0194]
具体的，高速铁路列车运行图抽线与加线一体化优化模型即可以为本发明列车运行线调整模型的一部分。高速铁路列车运行图抽线与加线一体化优化模型可以包括目标函数和列车运行线约束条件组。可以理解的是，此时本发明列车运行线调整模型还可以包括求解单元，求解单元可以用于对高速铁路列车运行图抽线与加线一体化优化模型进行求解而获得抽线信息和加线信息。
[0195]
s203、构建高速铁路列车运行图抽线与加线一体化优化模型；
[0196]
具体的，本发明可以根据已确定的目标函数和列车运行线约束条件组，来构建高速铁路列车运行图抽线与加线一体化优化模型。
[0197]
s204、对构建出的高速铁路列车运行图抽线与加线一体化优化模型进行求解，得到抽线与加线列车组合。
[0198]
具体的，抽线与加线列车组合可以为抽线信息和加线信息，可以包括抽线与加线数量以及位置等信息。
[0199]
需要说明的是，本发明可以通过步骤s201、s202、s203和s204，来构建高速铁路列车运行图抽线与加线一体化优化模型，并利用高速铁路列车运行图抽线与加线一体化优化模型来确定抽线信息和加线信息，有效提高列车运行线的调整效率和调整可靠性。
[0200]
本发明提出的列车运行线调整方法，可以构建高速铁路列车运行图抽线与加线一体化优化模型，并利用高速铁路列车运行图抽线与加线一体化优化模型来确定抽线信息和加线信息，有效提高列车运行线的调整效率和调整可靠性。
[0201]
下面对本发明提供的列车运行线调整装置进行描述，下文描述的列车运行线调整装置与上文描述的列车运行线调整方法可相互对应参照。
[0202]
与图1所示方法相对应，如图3所示，本发明实施例提出一种列车运行线调整装置。该装置可以包括：第一获得单元301、输入单元302和第二获得单元303，其中：
[0203]
第一获得单元301，用于获得列车运行线调整模型的输入数据，输入数据包括列车运行数据、抽线备选集和加线备选集；其中，列车运行线调整模型中包括目标函数和约束条件组，目标函数包括至少一个运行线调整目标，约束条件组包括至少一个运行线约束条件；
[0204]
输入单元302，用于将输入数据输入至列车运行线调整模型；
[0205]
第二获得单元303，用于获得列车运行线调整模型基于输入数据、目标函数和约束条件组输出的抽线信息和/或加线信息。
[0206]
需要说明的是，第一获得单元301、输入单元302和第二获得单元303的具体处理过程及其带来的技术效果，可以分别参照本发明关于图1中步骤s101、s102和s103的相关说明，此处不再赘述。
[0207]
可选的，获得抽线备选集，设置为：
[0208]
基于列车运行信息，确定待评估车次集合中至少部分车次的抽线优先级；列车运
行信息至少包括列车客座率；
[0209]
按照抽线优先级对至少部分车次进行排序，以获得排序结果；
[0210]
基于排序结果，确定出抽线备选集。
[0211]
可选的，当列车运行信息仅包括列车客座率时，基于列车运行信息，确定待评估车次集合中至少部分车次的抽线优先级，设置为：
[0212]
确定待评估车次集合中各车次的列车客座率；
[0213]
按照车次的抽线优先级和列车客座率呈正相关关系的原则，分别设置待评估车次集合中各车次的抽线优先级。
[0214]
可选的，当列车运行信息还包括运行径路信息时，基于列车运行信息，确定待评估车次集合中至少部分车次的抽线优先级，设置为：
[0215]
从待评估车次集合中确定出至少一个车次子集，各车次子集中均包括待评估车次集合中运行径路信息相同的所有车次；
[0216]
将各车次子集中至少包括两个车次的一个车次子集确定为目标车次子集；
[0217]
基于列车客座率，设置目标车次子集中各车次的抽线优先级。
[0218]
可选的，获得加线备选集，设置为：
[0219]
确定出客流量大于预设流量阈值的目标车站；
[0220]
确定出用于服务目标车站的短途列车车次；
[0221]
将短途列车车次确定为备选加线车次；
[0222]
基于备选加线车次，生成加线备选集。
[0223]
可选的，获得加线备选集，设置为：
[0224]
获得各车次的售票量；
[0225]
将售票量高于预设售票阈值的车次确定为目标车次；
[0226]
将目标车次确定为备选加线车次；
[0227]
基于备选加线车次，生成加线备选集。
[0228]
可选的，列车运行数据包括：列车接续关系信息、接续时间、抽线时间窗和/或加线时间窗。
[0229]
可选的，至少一个运行线调整目标包括：原始列车始发终到时间变动程度不大于预设变动程度阈值、所有列车总旅行时长不大于预设时长阈值和/或原始列车运行图接续关系破坏程度不大于预设破坏程度阈值。
[0230]
可选的，至少一个运行线约束条件至少包括：原始列车运行图约束、抽线列车相关约束、加线列车相关约束和/或列车运行图结构约束。
[0231]
本发明提出的列车运行线调整装置，可以获得列车运行线调整模型的输入数据，输入数据包括列车运行数据、抽线备选集和加线备选集；其中，列车运行线调整模型中包括目标函数和约束条件组，目标函数包括至少一个运行线调整目标，约束条件组包括至少一个运行线约束条件；将输入数据输入至列车运行线调整模型，获得列车运行线调整模型基于输入数据、目标函数和约束条件组输出的抽线信息和/或加线信息。当客流需求发生变化时，本发明可以依据列车运行线调整模型输出的抽线信息和/或加线信息，来对列车运行图进行列车运行线的调整，采取抽线与加线相结合的策略，抽取多余的运行线，同时根据旅客多样化需求添加新的运行线，以提高客运服务水平的精细化、定制化，提高调整可靠性。本
发明可以无需依靠人工经验来确定具体的抽线和加线措施，可以有效减少人力资源消耗，提高列车运行线调整效率。
[0232]
图4示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图4所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)410、通信接口(communications interface)420、存储器(memory)430和通信总线440，其中，处理器410，通信接口420，存储器430通过通信总线440完成相互间的通信。处理器410可以调用存储器430中的逻辑指令，以执行列车运行线调整方法，该方法包括：
[0233]
获得列车运行线调整模型的输入数据，输入数据包括列车运行数据、抽线备选集和加线备选集；其中，列车运行线调整模型中包括目标函数和约束条件组，目标函数包括至少一个运行线调整目标，约束条件组包括至少一个运行线约束条件；
[0234]
将输入数据输入至列车运行线调整模型，获得列车运行线调整模型基于输入数据、目标函数和约束条件组输出的抽线信息和/或加线信息。
[0235]
此外，上述的存储器430中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0236]
另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，计算机程序产品包括计算机程序，计算机程序可存储在非暂态计算机可读存储介质上，计算机程序被处理器执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的列车运行线调整方法，该方法包括：
[0237]
获得列车运行线调整模型的输入数据，输入数据包括列车运行数据、抽线备选集和加线备选集；其中，列车运行线调整模型中包括目标函数和约束条件组，目标函数包括至少一个运行线调整目标，约束条件组包括至少一个运行线约束条件；
[0238]
将输入数据输入至列车运行线调整模型，获得列车运行线调整模型基于输入数据、目标函数和约束条件组输出的抽线信息和/或加线信息。
[0239]
又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各方法提供的列车运行线调整方法，该方法包括：
[0240]
获得列车运行线调整模型的输入数据，输入数据包括列车运行数据、抽线备选集和加线备选集；其中，列车运行线调整模型中包括目标函数和约束条件组，目标函数包括至少一个运行线调整目标，约束条件组包括至少一个运行线约束条件；
[0241]
将输入数据输入至列车运行线调整模型，获得列车运行线调整模型基于输入数据、目标函数和约束条件组输出的抽线信息和/或加线信息。
[0242]
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的
部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
[0243]
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分的方法。
[0244]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种列车运行线调整方法，其特征在于，包括：获得列车运行线调整模型的输入数据，所述输入数据包括列车运行数据、抽线备选集和加线备选集；其中，所述列车运行线调整模型中包括目标函数和约束条件组，所述目标函数包括至少一个运行线调整目标，所述约束条件组包括至少一个运行线约束条件；将所述输入数据输入至所述列车运行线调整模型，获得所述列车运行线调整模型基于所述输入数据、所述目标函数和所述约束条件组输出的抽线信息和/或加线信息。2.根据权利要求1所述的列车运行线调整方法，其特征在于，获得所述抽线备选集，包括：基于列车运行信息，确定待评估车次集合中至少部分车次的抽线优先级；所述列车运行信息至少包括列车客座率；按照抽线优先级对所述至少部分车次进行排序，以获得排序结果；基于所述排序结果，确定出所述抽线备选集。3.根据权利要求2所述的列车运行线调整方法，其特征在于，当所述列车运行信息仅包括列车客座率时，所述基于列车运行信息，确定待评估车次集合中至少部分车次的抽线优先级，包括：确定所述待评估车次集合中各车次的列车客座率；按照车次的抽线优先级和列车客座率呈正相关关系的原则，分别设置所述待评估车次集合中各车次的抽线优先级。4.根据权利要求2所述的列车运行线调整方法，其特征在于，当所述列车运行信息还包括运行径路信息时，所述基于列车运行信息，确定待评估车次集合中至少部分车次的抽线优先级，包括：从所述待评估车次集合中确定出至少一个车次子集，各所述车次子集中均包括所述待评估车次集合中运行径路信息相同的所有车次；将各所述车次子集中至少包括两个车次的一个所述车次子集确定为目标车次子集；基于列车客座率，设置所述目标车次子集中各车次的抽线优先级。5.根据权利要求1所述的列车运行线调整方法，其特征在于，获得所述加线备选集，包括：确定出客流量大于预设流量阈值的目标车站；确定出用于服务所述目标车站的短途列车车次；将所述短途列车车次确定为备选加线车次；基于所述备选加线车次，生成所述加线备选集。6.根据权利要求1所述的列车运行线调整方法，其特征在于，获得所述加线备选集，包括：获得各车次的售票量；将售票量高于预设售票阈值的所述车次确定为目标车次；将所述目标车次确定为备选加线车次；基于所述备选加线车次，生成所述加线备选集。7.根据权利要求1所述的列车运行线调整方法，其特征在于，所述列车运行数据包括：列车接续关系信息、接续时间、抽线时间窗和/或加线时间窗。
8.根据权利要求1所述的列车运行线调整方法，其特征在于，所述至少一个运行线调整目标包括：原始列车始发终到时间变动程度不大于预设变动程度阈值、所有列车总旅行时长不大于预设时长阈值和/或原始列车运行图接续关系破坏程度不大于预设破坏程度阈值。9.根据权利要求1所述的列车运行线调整方法，其特征在于，所述至少一个运行线约束条件至少包括：原始列车运行图约束、抽线列车相关约束、加线列车相关约束和/或列车运行图结构约束。10.一种列车运行线调整装置，其特征在于，包括：第一获得单元、输入单元和第二获得单元，其中：所述第一获得单元，用于获得列车运行线调整模型的输入数据，所述输入数据包括列车运行数据、抽线备选集和加线备选集；其中，所述列车运行线调整模型中包括目标函数和约束条件组，所述目标函数包括至少一个运行线调整目标，所述约束条件组包括至少一个运行线约束条件；所述输入单元，用于将所述输入数据输入至所述列车运行线调整模型；所述第二获得单元，用于获得所述列车运行线调整模型基于所述输入数据、所述目标函数和所述约束条件组输出的抽线信息和/或加线信息。

技术总结
本发明提供一种列车运行线调整方法及装置，可以获得列车运行线调整模型的输入数据，输入数据包括列车运行数据、抽线备选集和加线备选集；其中，列车运行线调整模型中包括目标函数和约束条件组，目标函数包括至少一个运行线调整目标，约束条件组包括至少一个运行线约束条件；将输入数据输入至列车运行线调整模型，获得列车运行线调整模型基于输入数据、目标函数和约束条件组输出的抽线信息和/或加线信息。本发明可以利用列车运行线调整模型来确定具体的抽线和加线措施，无需依靠人工经验，可以有效减少人力资源消耗，提高列车运行线调整效率。整效率。整效率。


技术研发人员：陈亚茹 聂磊 王斌 张红斌 金福才 孔庆玮 洪鑫 赵九霄 徐明坤 曹文斌
受保护的技术使用者：中国铁道科学研究院集团有限公司 中国铁道科学研究院集团有限公司电子计算技术研究所
技术研发日：2022.10.24
技术公布日：2023/3/7