1.一种市域郊铁路开行大站快车的线路通过能力计算方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1:判断大站快车停靠车站和不停靠车站;基于研究年度客流预测结果以及换乘车站分布,结合线路车站集合 、各站名称及顺序 、判断大站快车运行是否停靠车站,若停靠, ,否则, ;步骤2:时空网络构建;基于线路车站名称及顺序 、车站间距 ,将各车站表示为网络节点、车站之间的线路表示为连接弧,并进一步将各车站分割为两个节点,每一车站的两个节点间用等待弧连接;同时,将2个小时按照5秒钟的最小时间间隔进行分割,并将第5秒、10秒、…、7200秒表示为时间节点,构成时间节点集合 ,节点间的时间延续表示为时间弧,从而构建时空网络;时空网络上的节点集合 ,任一时空节点 , ;时空网络上的时空弧集合 ,任一时空弧 , ;其中, 和 表示两个不同的空间节点, 和 表示两个不同的时间节点, 和 表示两个不同的时空节点,时空弧 连接了这两个时空节点;步骤3:获取参数;包括:列车 区间运行时分 、列车开行集合 、大站快车开行比例 、站站停列车被大站快车越行次数 、修小行车间隔 、最小停站时间 、大站快车各不停靠站设置越行线的工程投资 ;其中, , , ; (1)步骤4:搭建基于时空网络的通过能力计算数学规划模型;基于时空网络的通过能力计算数学规划模型,包括决策变量、目标函数、以及约束条件;所述决策变量包括: 、 、 ;其中,所述决策变量 表示列车 是否在时间 从车站 出发并在时间 到达车站 ,若是取1,否则取0;所述决策变量 表示是否在车站 设置越行线,若是取1,否则取0;所述决策变量 表示在时间 从起始站出发且在时间 到达终点站的大站快车 是否越行在时间 从起始站出发且在时间 到达终点站的站站停列车 ,若是取1,否则取0;所述目标函数是以通过能力最大化和越行线设置工程投资最小化,其中通过能力最大化基于时空网络转化为所有列车在时空网络中的走行时间最小化,所述目标函数如公式(2)和(3)所示:公式(2)为: (2)式中: 表示所有列车在时空网络上的走行时间总和,单位为秒; 表示列车在始发站的等待的权重; 表示从时空节点 到时空节点 的走行时间, 表示从时空节点 到时空节点 的时空弧是否被列车 选择;公式(3)为: (3)其中, 表示所有越行线设置的工程投资总和,单位为万元;所述约束条件包括:时空网络任一节点列车流平衡、站站停列车的停站时间约束、大站快车的停站时间约束、大站快车不停靠车站与越行线设置车站的相互约束、列车安全运行的最小行车间隔约束、站站停列车被大站快车越行次数约束、决策变量相互制约关系;步骤5:基于Pareto最优求解策略;首先仅考虑目标函数公式(3)作为规划模型的目标函数进行求解,得到在工程投资最小化的通过能力和越行线排布方案,然后将工程投资最小化的目标进行转化并将其加入到所述数学规划模型中,具体转化形式如下: (4)其中, 表示仅考虑单目标函数公式(2)条件下求解所述数学规划模型的最优目标值, 表示决策者对越行线设置最小工程投资的偏离程度, , 为决策者对配线设置最小工程投资的最大偏离程度;然后通过调节 值,求得相应的近似Pareto前沿,便于决策者选择满意方案。
2.如权利要求1所述的一种市域郊铁路开行大站快车的线路通过能力计算方法,其特征在于:在步骤4中,所述时空网络任一节点列车流平衡具体为:当列车在起始站点、起始时间,应满足出发约束;当列车在终到站点、终到时间,应满足到达约束;所有中间时空节点应满足出入弧平衡,如公式(5)所示: (5)其中, 表示起始站点, 表示起始时间, 表示终到站点, 表示终到时间。
3.如权利要求1所述的一种市域郊铁路开行大站快车的线路通过能力计算方法,其特征在于:在步骤4中,所述大站快车不停靠车站与越行线设置车站的相互约束具体为:大站快车停靠车站不能设置越行线;大站快车不停靠车站可能设置越行线,如公式(6)所示: (6)即越行线设置车站大站快车必不停靠,但大站快车不停靠车站可设置或不设置越行线。
4.如权利要求1所述的一种市域郊铁路开行大站快车的线路通过能力计算方法,其特征在于:在步骤4中,所述列车安全运行的最小行车间隔约束具体为:时空网络任一节点,从车站发向区间的列车在最小行车间隔时间内最多只有1列车,如公式(7)所示: (7)其中, 表示最小行车间隔, 的时间粒度与时空网络的时间粒度一致。
5.如权利要求1所述的一种市域郊铁路开行大站快车的线路通过能力计算方法,其特征在于:根据所述大站快车开行比例 ,站站停列车数量为 ,所有站站停列车构成集合 ;大站停列车数量为 ,所有大站停列车构成集合 ;站站停列车与大站停列车开行顺序如公式(8)所示: (8)其中,“慢”指站站停列车,“快”指大站停列车。
6.如权利要求5所述的一种市域郊铁路开行大站快车的线路通过能力计算方法,其特征在于:在步骤4中,所述站站停列车的停站时间约束具体为:对于任意站站停列车,若车站不设置越行线,则站站停列车的连续等待弧数目等于最小停站时间;若车站设置越行线,则站站停列车的连续等待弧数目大于最小停站时间,如公式(9)所示: (9)其中, 为列车最小停站时间, 为极大的正数。
7.如权利要求6所述的一种市域郊铁路开行大站快车的线路通过能力计算方法,其特征在于:在步骤4中,所述大站快车的停站时间约束具体为:对于任意大站快车,若在车站停站,则在站的连续等待弧数目等于最小停站时间;若在车站不停站,则在站的连续等待弧数目等于0,如公式(10)所示: (10)即大站快车在不停靠车站与站站停列车发生越行或不发生越行。
8.如权利要求5所述的一种市域郊铁路开行大站快车的线路通过能力计算方法,其特征在于:在步骤4中,站站停列车被大站快车越行次数约束具体为:站站停列车被大站快车越行的次数,通过大站停列车出发时间晚于站站停列车且到达终点时间早于站站停列车的数量来表示,如公式(11)所示: (11)即对于任一站站停列车,有多少大站停列车满足晚出早到条件,就可认为站站停列车被越行了多少次。
9.如权利要求8所述的一种市域郊铁路开行大站快车的线路通过能力计算方法,其特征在于:在步骤4中,所述决策变量相互制约关系具体为:所述决策变量 与所述决策变量 之间的逻辑关系,具体如公式(12)至公式(15)所示: (12) (13) (14) (15)通过公式(12)至公式(15)有效地解决了站站停列车被越行次数与通过能力之间复杂的技术问题。
10.一种市域郊铁路开行大站快车的线路通过能力计算系统,其特征在于:实现上述权利要求1-9中任一一种市域郊铁路开行大站快车的线路通过能力计算方法。