基于虚拟编组的列车运行方法、电子设备及存储介质

摘要

本申请提供一种基于虚拟编组的列车运行方法、电子设备及存储介质，该方法包括：根据编制数据确定多组列车运行方案；分别确定各组列车运行方案，在满足约束条件的情况下的，目标函数的值，根据目标函数的值选择预设数量组列车运行方案作为备选方案；对备选方案进行评估，确定最终的列车运行方案，并根据最终的列车运行方案，为大小交路段列车进行虚拟编组或解编。本申请提供的方法进行虚拟编组的列车运行方案不仅满足目标函数和约束条件，而且经过综合评估，保证了最终列车运行方案既满足不同交路区段的运力匹配需求，又兼顾运营成本，最符合实际需求。

权利要求

1.一种基于虚拟编组的列车运行方法，其特征在于，所述方法包括：根据编制数据确定多组列车运行方案；

分别确定各组列车运行方案，在满足约束条件的情况下的，目标函数的值，根据所述目标函数的值选择预设数量组列车运行方案作为备选方案；

对所述备选方案进行评估，确定最终的列车运行方案，并根据所述最终的列车运行方案，为大小交路段列车进行虚拟编组或解编；

任一组列车运行方案包括：小交路段第一折返点和第二折返点，大交路段第一折返点和第二折返点，大交路段列车的发车频率，包括大小交路段组合列车和小交路段列车的发车频率；

所述目标函数由出行成本目标函数、运营固定成本目标函数和运营可变成本目标函数构成；

所述约束条件包括折返站位置约束条件、整数约束条件、大交路段发车频率约束条件、线路通过列车总数约束条件、满载率约束条件；

所述折返站位置约束条件：小交路段第一折返点和第二折返点位于大交路段第一折返点和第二折返点之间；

所述整数约束条件：所述包括大小交路段组合列车和小交路段列车的发车频率为所述大交路段列车的发车频率的整数倍；

所述大交路段发车频率约束条件：所述大交路段列车的发车频率不小于最小发车频率，且所述大交路段列车的发车频率不大于由列车间最小追踪间隔和列车在车站的通过间隔确定的最大发车频率；

所述线路通过列车总数约束条件：所述包括大小交路段组合列车和小交路段列车的发车频率不大于由列车间最小追踪间隔和单列车的折返时长确定的最大发车频率；

所述满载率约束条件：列车断面满载率不小于列车断面满载率设计下限，且所述列车断面满载率不大于列车断面满载率设计上限。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述出行成本目标函数为乘客时间价值与乘客候车总时间之积最小。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述运营固定成本目标函数为车辆购置成本被分摊到单位小时的值与单列车已运行时长之积最小。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述运营可变成本目标函数为单列车单位行走公里成本与列车行走公里数之积最小。

5.一种电子设备，其特征在于，包括：

存储器；

处理器；以及

计算机程序；

其中，所述计算机程序存储在所述存储器中，并被配置为由所述处理器执行以实现如权利要求1‑4任一项所述的方法。

6.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序；所述计算机程序被处理器执行以实现如权利要求1‑4任一项所述的方法。

说明书

基于虚拟编组的列车运行方法、电子设备及存储介质

技术领域

[0001] 本申请涉及轨道交通技术领域，尤其涉及一种基于虚拟编组的列车运行方法、电子设备及存储介质。

背景技术

[0002] 城市轨道交通是一种有组织、有计划的运输方式，运行图是运营组织的基础。在常规的运行图编制过程中，交路形式一般分为单一交路和大小交路。

[0003] 随着地铁线路逐步向郊区延长、超长线路投入使用，使得客流的时空不均衡性更加明显，运输能力和乘客需求矛盾日益突出。单一交路的运营组织方式不能满足乘客复杂的乘车需求，且容易造成运能的浪费。大小交路可以应对断面客流不均衡性问题，减小小交路区段乘客候车时间，但这种行车组织方式会导致大交路非重叠区段的行车间隔较大，从而增加大交路乘客候车等待时间，成本节约的幅度也相对有限。并且在现有条件下，上线列车编组数基本固定，不能根据客流需求采取适宜编组的列车。

发明内容

[0004] 为了解决上述技术缺陷之一，本申请提供了一种基于虚拟编组的列车运行方法、电子设备及存储介质。

[0005] 本申请第一个方面，提供了一种基于虚拟编组的列车运行方法，所述方法包括：

[0006] 根据编制数据确定多组列车运行方案；

[0007] 分别确定各组列车运行方案，在满足约束条件的情况下的，目标函数的值，根据所述目标函数的值选择预设数量组列车运行方案作为备选方案；

[0008] 对所述备选方案进行评估，确定最终的列车运行方案，并根据所述最终的列车运行方案，为大小交路段列车进行虚拟编组或解编。

[0009] 可选地，任一组列车运行方案包括：小交路段第一折返点和第二折返点，大交路段第一折返点和第二折返点，大交路段列车的发车频率，包括大小交路段组合列车和小交路段列车的发车频率。

[0010] 可选地，所述目标函数由出行成本目标函数、运营固定成本目标函数和运营可变成本目标函数构成。

[0011] 可选地，所述出行成本目标函数为乘客时间价值与乘客候车总时间之积最小。

[0012] 可选地，所述运营固定成本目标函数为车辆购置成本被分摊到单位小时的值与单列车已运行时长之积最小。

[0013] 可选地，所述运营可变成本目标函数为单列车单位行走公里成本与列车行走公里数之积最小。

[0014] 可选地，所述约束条件包括折返站位置约束条件、整数约束条件、大交路段发车频率约束条件、线路通过列车总数约束条件、满载率约束条件。

[0015] 可选地，

[0016] 所述折返站位置约束条件：小交路段第一折返点和第二折返点位于大交路段第一折返点和第二折返点之间；

[0017] 所述整数约束条件：所述包括大小交路段组合列车和小交路段列车的发车频率为所述大交路段列车的发车频率的整数倍；

[0018] 所述大交路段发车频率约束条件：所述大交路段列车的发车频率不小于最小发车频率，且所述大交路段列车的发车频率不大于由列车间最小追踪间隔和列车在车站的通过间隔确定的最大发车频率；

[0019] 所述线路通过列车总数约束条件：所述包括大小交路段组合列车和小交路段列车的发车频率不大于由列车间最小追踪间隔和单列车的折返时长确定的最大发车频率；

[0020] 所述满载率约束条件：列车断面满载率不小于列车断面满载率设计下限，且所述列车断面满载率不大于列车断面满载率设计上限。

[0021] 本申请第二个方面，提供了一种电子设备，包括：

[0022] 存储器；

[0023] 处理器；以及

[0024] 计算机程序；

[0025] 其中，所述计算机程序存储在所述存储器中，并被配置为由所述处理器执行以实现如上述第一个方面所述的方法。

[0026] 本申请第三个方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序；所述计算机程序被处理器执行以实现如上述第一个方面所述的方法。

[0027] 本申请提供一种基于虚拟编组的列车运行方法、电子设备及存储介质，该方法包括：根据编制数据确定多组列车运行方案；分别确定各组列车运行方案，在满足约束条件的情况下的，目标函数的值，根据目标函数的值选择预设数量组列车运行方案作为备选方案；对备选方案进行评估，确定最终的列车运行方案，并根据最终的列车运行方案，为大小交路段列车进行虚拟编组或解编。

[0028] 其中，本申请提供的方法，进行虚拟编组的列车运行方案不仅满足目标函数和约束条件，而且经过综合评估，保证了最终的列车运行方案既满足不同交路区段的运力匹配需求，又兼顾运营成本，最符合实际需求。

[0029] 另外，在一种实现中，明确了列车运行方案内容，保证了最终的列车运行方案既满足不同交路区段的运力匹配需求，又兼顾运营成本，最符合实际需求。

[0030] 另外，在一种实现中，明确了目标函数的内容，通过该内容可以对列车运行方案的选择依据进行准确评估，保证了最终的列车运行方案既满足不同交路区段的运力匹配需求，又兼顾运营成本，最符合实际需求。

[0031] 另外，在一种实现中，详细描述了出行成本目标函数，通过该目标函数可以对出行成本进行准确评估，保证了最终的列车运行方案既满足不同交路区段的运力匹配需求，又兼顾运营成本，最符合实际需求。

[0032] 另外，在一种实现中，详细描述了运营固定成本目标函数，通过该目标函数可以对运营固定成本进行准确评估，保证了最终的列车运行方案既满足不同交路区段的运力匹配需求，又兼顾运营成本，最符合实际需求。

[0033] 另外，在一种实现中，详细描述了运营可变成本目标函数，通过该目标函数可以对运营可变成本进行准确评估，保证了最终的列车运行方案既满足不同交路区段的运力匹配需求，又兼顾运营成本，最符合实际需求。

[0034] 另外，在一种实现中，详细描述了约束条件的内容，通过该约束条件可以保证最终的列车运行方案既满足不同交路区段的运力匹配需求，又兼顾运营成本，最符合实际需求。

[0035] 另外，在一种实现中，详细描述了各约束条件的详细内容，进而保证最终的列车运行方案既满足不同交路区段的运力匹配需求，又兼顾运营成本，最符合实际需求。

[0036] 本申请提供的电子设备，其上计算机程序被处理器执行以根据编制数据确定多组列车运行方案；分别确定各组列车运行方案，在满足约束条件的情况下的，目标函数的值，根据目标函数的值选择预设数量组列车运行方案作为备选方案；对备选方案进行评估，确定最终的列车运行方案，并根据最终的列车运行方案，为大小交路段列车进行虚拟编组或解编。其中，进行虚拟编组的列车运行方案不仅满足目标函数和约束条件，而且经过综合评估，保证了最终的列车运行方案既满足不同交路区段的运力匹配需求，又兼顾运营成本，最符合实际需求。

[0037] 本申请提供的计算机可读存储介质，其上的计算机程序被处理器执行以根据编制数据确定多组列车运行方案；分别确定各组列车运行方案，在满足约束条件的情况下的，目标函数的值，根据目标函数的值选择预设数量组列车运行方案作为备选方案；对备选方案进行评估，确定最终的列车运行方案，并根据最终的列车运行方案，为大小交路段列车进行虚拟编组或解编。其中，进行虚拟编组的列车运行方案不仅满足目标函数和约束条件，而且经过综合评估，保证了最终的列车运行方案既满足不同交路区段的运力匹配需求，又兼顾运营成本，最符合实际需求。

附图说明

[0038] 此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

[0039] 图1为本申请实施例提供的虚拟编组技术下列车运行示意图；

[0040] 图2为本申请实施例提供的一种基于虚拟编组的列车运行方法的流程示意图；

[0041] 图3为本申请实施例提供的虚拟编组技术下大小交路列车运行图的示意图；

[0042] 图4为本申请实施例提供的决策变量示意图。

具体实施方式

[0043] 为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

[0044] 在实现本申请的过程中，发明人发现，随着地铁线路逐步向郊区延长、超长线路投入使用，使得客流的时空不均衡性更加明显，运输能力和乘客需求矛盾日益突出。单一交路的运营组织方式不能满足乘客复杂的乘车需求，且容易造成运能的浪费。大小交路可以应对断面客流不均衡性问题，减小小交路区段乘客候车时间，但这种行车组织方式会导致大交路非重叠区段的行车间隔较大，从而增加大交路乘客候车等待时间，成本节约的幅度也相对有限。并且在现有条件下，上线列车编组数基本固定，不能根据客流需求采取适宜编组的列车。

[0045] 针对上述问题，本申请实施例中提供了一种基于虚拟编组的列车运行方法、电子设备及存储介质，该方法包括：根据编制数据确定多组列车运行方案；分别确定各组列车运行方案，在满足约束条件的情况下的，目标函数的值，根据目标函数的值选择预设数量组列车运行方案作为备选方案；对备选方案进行评估，确定最终的列车运行方案，并根据最终的列车运行方案，为大小交路段列车进行虚拟编组或解编。本申请提供的方法进行虚拟编组的列车运行方案不仅满足目标函数和约束条件，而且经过综合评估，保证了最终的列车运行方案既满足不同交路区段的运力匹配需求，又兼顾运营成本，最符合实际需求。

[0046] 在虚拟编组技术的应用下，大小交路形式下可以有更加灵活的运输组织方式，前、后列车运行路径可以有新的设计，可以在小交路折返站进行解编，分解成大交路列车和小交路列车；也可以在小交路折返站进行重联，在小交路区段重联运行。如图1所示，虚拟编组列车在小交路区段编组运行，在到达折返站前进行解编，到达折返站后，大交路列车可继续向前运行；小交路列车在折返车站进行折返作业，形成多种交路；折返后的小交路列车可与另一列已折返的大交路列车编组运行。该运输组织模式可以在小交路区段采用较小编组列车，采用合适的发车频率，在保证运力的同时缩小大交路区段乘客的候车时间。

[0047] 本实施例提供的一种基于虚拟编组的列车运行方法，确定小交路折返站点的位置以及大小交路列车的发车频率。大交路列车在折返站点处与小交路列车进行编组或解编，可以减缓大交路区段列车发车间隔过长的问题，同时在小交路区段采取小编组列车，能更好满足不同交路区段的运力匹配需求，并兼顾企业运营成本。具体的，参见图2，本实施例提供的基于虚拟编组的列车运行方法实现流程如下：

[0048] 101，根据编制数据确定多组列车运行方案。

[0049] 其中，任一组列车运行方案包括：小交路段第一折返点a，小交路段第二折返点b，大交路段第一折返点n1，大交路段第二折返点n2，第一发车频率f1和第二发车频率f2，f1为大交路段列车的发车频率，f2为包括大小交路段组合列车和小交路段列车的发车频率。

[0050] 另外，编制数据为虚拟编组下大小交路列车运行计划编制所需数据，例如，列车运行计划的编制，需要以下几种类型的数据：

[0051] 1、线路拓扑：描述线路、站点及各站点间的关联关系。

[0052] 2、运行数据：描述列车在特定信号条件下的区间运行时分、停站时分和折返时间等。

[0053] 3、车辆数据：描述可用列车类型、最大车底数、车辆定员。

[0054] 4、客流数据：描述线路各区段的断面客流数据。

[0055] 5、运营相关技术数据：线路最大通过能力、列车最大满载率等。

[0056] 此外，本步骤在根据编制数据确定多组列车运行方案时，可以将编制数据输入预先训练好的模型进行求解，确定大小交路折返站位置以及大小交路列车发车频率(即小交路段第一折返点a，小交路段第二折返点b，大交路段第一折返点n1，大交路段第二折返点n2，第一发车频率f1和第二发车频率f2)。因此，模型的每一个解为一组小交路段第一折返点a，小交路段第二折返点b，大交路段第一折返点n1，大交路段第二折返点n2，第一发车频率f1和第二发车频率f2，即为一组列车运行方案。将所有的解确定为多组列车运行方案。

[0057] 需要说明的是，此处小交路段第一折返点、小交路段第二折返点中的“第一”、“第二”仅为标识作用，用于区分小交路段的2个端点，无其他实质含义。例如，小交路段是从a站至b站之间的路段，那么a站是小交路段的一个端点，也就是一个折返点，b站也是小交路段的一个端点，也就是一个折返点，为了区分a站和b站，将a站命名为小交路段第一折返点，将b站命名为小交路段第二折返点。即小交路段第一折返点是一个折返点，小交路段第二折返点也是一个折返点。

[0058] 同样的，大交路段第一折返点、大交路段第二折返点中的“第一”、“第二”也仅为标识作用，用于区分大交路段的2个端点，无其他实质含义。例如，大交路段是从n1站至n2站之间的路段，那么n1站是大交路段的一个端点，也就是一个折返点，n2站也是大交路段的一个端点，也就是一个折返点，为了区分n1站和n2站，将n1站命名为大交路段第一折返点，将n2站命名为大交路段第二折返点。即大交路段第一折返点是一个折返点，大交路段第二折返点也是一个折返点。

[0059] 第一发车频率、第二发车频率中的“第一”、“第二”也仅为标识作用，用于区分在不同路段运营的列车的发车频率，无其他实质含义。也就是说，第一发车频率实际为发车频率，是在大交路段上运营的列车的发车频率(需要说明的是，此处在大交路段上运营的列车是指在大交路段上行驶的列车，与该列车当前是行驶在大交路段上还是小交路段上无关，只要其是在n1站和n2站之间运营即可)，即大交路段列车的发车频率，为了与其他路段上运营的列车发车频率进行区分，将大交路段列车的发车频率命名为第一发车频率。第二发车频率实际也为发车频率，是运营在小交路段的列车的发车频率(需要说明的是，此处运营在小交路段的列车并不是仅仅在小交路段往返的列车，还包括在大交路段运营的列车行驶在小交路段时列车，即包括仅在小交路段运行的列车(在a站和b站之间运营的列车)和在大交路段运营，但当前在小交路段行驶的列车(在n1站和n2站之间运营，但当前行驶在a站和b站之间的列车))，即大小交路段组合列车和小交路段列车，为了与其他路段上运营的列车发车频率进行区分，将大小交路段组合列车和小交路段列车的发车频率命名为第一发车频率。

[0060] 102，分别确定各组列车运行方案，在满足约束条件的情况下的，目标函数的值，根据目标函数的值选择预设数量组列车运行方案作为备选方案。

[0061] 本步骤分2个子步骤。

[0062] 子步骤1，分别确定各组列车运行方案，在满足约束条件的情况下的，目标函数的值。子步骤2，根据目标函数的值选择预设数量组列车运行方案作为备选方案。

[0063] 下面分别进行描述。

[0064] 子步骤1，分别确定各组列车运行方案，在满足约束条件的情况下的，目标函数的值。

[0065] ·对于目标函数

[0066] 目标函数由出行成本目标函数、运营固定成本目标函数和运营可变成本目标函数构成。

[0067] 例如，目标函数为min W＝α1·W1+α2·W2+α3·W3。

[0068] W为总成本，W1为由出行成本目标函数确定的出行成本，W2为由运营固定成本函数确定的运营固定成本，W3为由运营可变成本函数确定的运营可变成本，α1为出行成本权重，α2为运营固定成本权重，α3为运营可变成本权重。约束条件包括折返站位置约束条件、整数约束条件、大交路段发车频率约束条件、线路通过列车总数约束条件、满载率约束条件。

[0069] 1、出行成本目标函数为乘客时间价值与乘客候车总时间之积最小

[0070] 例如：出行成本目标函数为：

[0071] min W1＝w1·Tw。

[0072] 其中，

[0073] GDP为统计时段内的国民生产总值，R为统计时段内的就业总人数，T为统计时段内的单人总工作时长。

[0074] Tw＝tw1+tw2+tw3。

[0075]

[0076]

[0077]

[0078]

[0079]

[0080] i1为第一起点标识，j1为第一终点标识，i2为第二起点标识，j2为第二终点标识，i3为第三起点标识，j3为第三终点标识，i4为第四起点标识，j4为第四终点标识，i5为第五起点标识，j5为第五终点标识，i6为第六起点标识，j6为第六终点标识，i7为第七起点标识，j7为第七终点标识，qi1j1为起点为i1终点为j1的客流量，qi2j2为起点为i2终点为j2的客流量，qi3j3为起点为i3终点为j3的客流量，qi4j4为起点为i4终点为j4的客流量，qi5j5为起点为i5终点为j5的客流量，qi6j6为起点为i6终点为j6的客流量，qi7j7为起点为i7终点为j7的客流量。β为起点在小交路段，终点在大交路段的乘客选择小交路段列车的概率。Tk为计算周期。Tk通常为1小时。

[0081] 2、运营固定成本目标函数为车辆购置成本被分摊到单位小时的值与单列车已运行时长之积最小

[0082] 例如，运营固定成本目标函数为：

[0083]

[0084] 其中，w2为单列车购置成本，Tk为单列车已运行时长。

[0085] Z＝Z运用+Z在修+Z备用。

[0086]

[0087] Ln1，n2为大交路段的总路程，La，b为小交路段的总路程，Vd为单列车的行驶速度，t折返为单列车的折返时长。

[0088] Vd通常取35km/h。

[0089] Z在修＝δ1·Z运用，Z备用＝δ2·Z运用，δ1为在修列车比例，δ2为备用列车比例。

[0090] δ1一般为10％～15％，δ2在10％左右。

[0091] 3、运营可变成本目标函数为单列车单位行走公里成本与列车行走公里数之积最小

[0092] 例如：运营可变成本目标函数为：

[0093] min W3＝w3·L。

[0094] 其中，w3为单列车单位行走公里成本。

[0095] L＝2·(Ln1，n2·f1·Nn1，n2+La，b·f2·Na，b)。

[0096] Ln1，n2为大交路段的总路程，La，b为小交路段的总路程，Nn1，n2为大交路段的编组车辆数，Na，b为小交路段的编组车辆数。

[0097] 通过上述方法可以对出行成本、运营固定成本、运营可变成本进行准确评估，保证了最终的列车运行方案既满足不同交路区段的运力匹配需求，又兼顾运营成本，最符合实际需求。

[0098] ·对于约束条件

[0099] 约束条件包括：折返站位置约束条件、整数约束条件、大交路段发车频率约束条件、线路通过列车总数约束条件、满载率约束条件。

[0100] 1、折返站位置约束条件为：小交路段第一折返点和第二折返点位于大交路段第一折返点和第二折返点之间。例如：n1＜a＜b＜n2。

[0101] 2、整数约束条件为：包括大小交路段组合列车和小交路段列车的发车频率f2为大交路段列车的发车频率f1的整数倍。例如：f2＝m·f1，其中，m为正整数。

[0102] 3、大交路段发车频率约束条件为：大交路段列车的发车频率f1不小于最小发车频率f0，且大交路段列车的发车频率不大于由列车间最小追踪间隔和列车在车站的通过间隔确定的最大发车频率。

[0103] 例如，

[0104] 其中，f0为最小发车频率，I追为列车间最小追踪间隔，I车为列车在车站的通过间隔， 为由列车间最小追踪间隔确定的最大发车频率， 为由列车在车站的通过间隔确定的最大发车频率。

[0105] 4、线路通过列车总数约束条件为：包括大小交路段组合列车和小交路段列车的发车频率f2不大于由列车间最小追踪间隔和单列车的折返时长确定的最大发车频率。

[0106] 例如：

[0107] 其中，I追为列车间最小追踪间隔，t折返为单列车的折返时长， 为由列车间最小追踪间隔确定的最大发车频率， 为由单列车的折返时长确定的最大发车频率。

[0108] 5、满载率约束条件为：列车断面满载率不小于列车断面满载率设计下限，且列车断面满载率不大于列车断面满载率设计上限。

[0109] 例如：

[0110] 其中，γmin为列车断面满载率设计下限，γmax为列车断面满载率设计上限。

[0111] Nn1，n2为大交路段的编组车辆数，Na，b为小交路段的编组车辆数，C定员为但列车额定载客量。

[0112]

[0113]

[0114]

[0115]

[0116] i8为第八起点标识，j8为第八终点标识，i9为第九起点标识，j9为第九终点标识，i10为第十起点标识，j10为第十终点标识，j11为第十一终点标识，i12为第十二起点标识，j12为第十二终点标识，i13为第十三起点标识，j13为第十三终点标识，i14为第十四起点标识，j14为第十四终点标识，j15为第十五终点标识，qi8j8为起点为i8终点为j8的客流量，qi9j9为起点为i9终点为j9的客流量，qi10j10为起点为i10终点为j10的客流量，qi10j11为起点为i10终点为j11的客流量，qi12j12为起点为i12终点为j12的客流量，qi13j13为起点为i13终点为j13的客流量，qi14j14为起点为i14终点为j14的客流量，qi14j15为起点为i14终点为j15的客流量。β为起点在小交路段，终点在大交路段的乘客选择小交路段列车的概率。

[0117] 通过上述约束条件可以保证最终列车运行方案的发车频率、线路通过列车数、满载率、断面客流量既满足不同交路区段的运力匹配需求，又保证列车的安全高速运行。

[0118] 下面以图3所示的虚拟编组下大小交路列车运行图为例，对本步骤的实现过程进行说明。参见图3，假设只要有大交路段列车，就在小交路段的折返点进行编组，另外小交路段可以单独开行小交路段列车，f2＝2·f1。在确定任一组列车运行方案的目标函数的值时，涉及决策变量、目标函数和约束条件三部分，决策变量的关系及位置如图4所示。

[0119] 1、决策变量

[0120] (1)发车频率

[0121] f1为大交路段列车的发车频率，f2为包括大小交路段组合列车和小交路段列车的发车频率。

[0122] (2)车发车比例

[0123] m，即f2＝m·f1。

[0124] (3)折返站位置

[0125] 小交路段第一折返点a，小交路段第二折返点b，大交路段第一折返点n1，大交路段第二折返点n2。

[0126] 2、目标函数

[0127] (1)乘客出行时间

[0128] 按出行起点和终点所在区段的不同，将乘客分为三类，分别计算客流量。

[0129] 1)第一类乘客：起点在大交路段的乘客，只能乘坐大交路

[0130] 第一类乘客客流量为上行方向和下行方向起点在大交路段的客流量之和：

[0131]

[0132] 上行方向第一类乘客客流量：

[0133]

[0134] 下行方向第一类乘客客流量：

[0135]

[0136] 2)第二类乘客：起点、终点均在小交路段乘客，可以乘坐大交路或小交路[0137] 第二类乘客客流量为上行方向和下行方向起点、终点均在小交路段的客流量之和：

[0138]

[0139] 上行方向第二类乘客客流量：

[0140]

[0141] 下行方向第二类乘客客流量：

[0142]

[0143] 3)第三类乘客：起点在小交路段，终点在大交路段的跨交路乘客

[0144] 第三类乘客具有选择偏好性，有一定概率先选择小交路列车再换乘大交路列车。该类乘客客流量为总客流量与第一类、第二类乘客客流量的差值：

[0145]

[0146] 4)发车间隔计算：

[0147] 发车间隔为计算周期与发车频率的比值，分别计算大交路段列车发车间隔、小交路段列车发车间隔和仅小交路段列车发车间隔。

[0148] 大交路段列车发车间隔：

[0149]

[0150] 小交路段列车(包括大小交路段组合列车和小交路段列车)发车间隔：

[0151]

[0152] 仅小交路段列车(不包括大小交路段组合列车)发车间隔：

[0153] 每列大交路段列车都在折返站与仅小交路段列车进行编组或解编，在f2列小交路列车中有f1列列车与大交路段列车编组，仅小交路段列车有f2‑f1列。

[0154]

[0155] 式中，Tk通常为1小时。

[0156] 5)候车时间计算：

[0157] 候车时间为客流量与平均候车时间的乘积，以发车间隔的二分之一作为平均候车时间，分别计算三类乘客候车时间。

[0158] 第一类乘客候车时间：

[0159]

[0160] 第二类乘客候车时间：

[0161]

[0162] 第三类乘客候车时间：

[0163]

[0164] 乘客候车总时间：

[0165] Tw＝tw1+tw2+tw3

[0166] 式中，β为起点在小交路段，终点在大交路段的乘客选择小交路段列车的概率，即第三类乘客选择仅小交路段列车的概率。

[0167] 6)乘客时间价值计算：

[0168] 乘客出行成本费用为乘客的总候车时间乘以单位候车成本。单位候车成本用候车时间广义费用来计算，用非工作时间价值来表示，故单位候车的时间成本根据某城市研究年份内的国民生产总值、某城市研究年份内的就业总人数、每个人研究年份的工作时间计算。

[0169]

[0170]

[0171] 式中，VOT表示某城市研究时段内的人均非工作时间价值，单位是元/小时；GDP是某城市研究年份内的国民生产总值，单位是万元；R表示某城市研究年份内的就业总人数，单位是万人；T表示每个人研究年份的工作时间，单位是小时。

[0172] 7)构建乘客出行成本最小的目标函数：

[0173] min W1＝w1·Tw

[0174] (2)企业运营成本

[0175] 1)固定成本(车辆购置费用)

[0176] 运用车辆数为列车周转时间与发车间隔的比值，分别计算大交路段列车和小交路段列车的列车周转时间，计算出运用车辆总数。列车周转时间为全程运行时间与折返时间之和。

[0177] 大交路段列车周转时间：

[0178]

[0179] 小交路段列车周转时间：

[0180]

[0181] 运用车辆总数：

[0182]

[0183] 式中，Vd通常取35km/h；表示向上取整，保证运用车辆数为整数。

[0184] 车辆购置成本为单列车购置成本与车辆购置总数的乘积。车辆购置总数要考虑在修车辆数和备用车辆数，在修车辆数量一般取运用列车数量的10％～15％，备用车辆数控制在10％左右。

[0185] 车辆购置总数：

[0186] Z＝Z运用+Z在修+Z备用

[0187] Z在修＝δ1·Z运用

[0188] Z备用＝δ2·Z运用

[0189] δ1一般为10％～15％，δ2在10％左右。

[0190] 车辆购置成本：

[0191] C＝w2·Z

[0192] 假设一列车的使用寿命为30年，列车每日工作时长为18小时，将列车购置成本分摊到单位小时，研究时段内运营企业的固定成本目标函数为：

[0193]

[0194] 2)可变成本(列车走行公里)

[0195] 列车走行成本为列车走行公里数与列车单位走行公里成本之积，列车走行公里数要根据交路的长度、发车频率和列车编组辆数计算。

[0196] 走行公里数：

[0197] L＝2·(Ln1，n2·f1·Nn1，n2+La，b·f2·Na，b)

[0198] 研究时段内运营企业的可变成本目标函数为：

[0199] min W3＝w3·L

[0200] (3)总目标函数

[0201] 总目标函数为乘客出行成本、运营企业固定成本和运营企业可变成本之和。总目标函数为多目标函数之和，因此需要为每个目标函数确定权重，可根据专家意见或企业实际需求确定权重。

[0202] min W＝α1·W1+α2·W2+α3·W3

[0203] 3.约束条件

[0204] (1)折返站位置约束

[0205] 小交路段第一折返点a，小交路段第二折返点b位于交路段第一折返点n1，大交路段第二折返点n2之间。

[0206] 若a为上行方向的小交路段第一个折返站；b为上行方向的小交路段第二个折返站，则n1＜a＜b＜n2

[0207] (2)整数约束

[0208] f2＝m·f1

[0209] 其中，m为正整数。

[0210] (3)大交路发车频率约束

[0211]

[0212]

[0213] (4)线路通过列车总数约束

[0214]

[0215]

[0216] (5)满载率约束

[0217] 列车断面满载率设计要在一个合理的范围内，不小于最小值，也不大于最大值。区间x的断面满载率最大值为大交路段列车断面满载率和小交路段列车断面满载率中的较大值。大交路列车在小交路段区段的断面客流量需要考虑对各类客流的分担率。小交路段列车折返后和大交路段列车虚拟编组，分担客流量与编组数量有关，以每小时开行列车总编组数比例对第二类客流进行客流分担，以乘客的选择偏好β对第三类乘客进行客流分担。

[0218] 列车断面满载率设计范围：

[0219]

[0220] 区间x的断面满载率最大值：

[0221]

[0222] 区间x上行方向的断面客流量：

[0223]

[0224] 区间x下行方向的断面客流量：

[0225]

[0226] 大交路段区段区间x上行方向的断面客流量：

[0227]

[0228] 大交路段区段区间x下行方向的断面客流量：

[0229]

[0230] 小交路段区段区间x上行方向的断面客流量：

[0231]

[0232] 小交路段区段区间x下行方向的断面客流量：

[0233]

[0234] 需要说明的是，起点为起始站点，终点为终止站点。

[0235] 另外，起点标识为起始站点的编号，终点标识为终止站点的标号。

[0236] 此外，第一起点标识至第十起点、第十二起点标识至第十四起点标识中的“第一”至“第十”、“第十二”至“第十四”均为标识作用，用于表示不同的起始标识，无其他实质含义。

[0237] 例如，第一起点标识，为起点标识，该标识所代表的起点位于n1站至a‑1站之间(含n1和a‑1)。为了区分该起点与其他起点，将位于n1站至a‑1站之间(含n1和a‑1)的起点的标识命名为第一起点标识。

[0238] 第二起点标识，为起点标识，该标识所代表的起点位于b站至n2‑1站之间(含b和n2‑1)。为了区分该起点与其他起点，将位于b站至n2‑1站之间(含b和n2‑1)的起点的标识命名为第二起点标识。

[0239] 第三起点标识，为起点标识，该标识所代表的起点位于n1+1站至a站之间(含n1+1和a)。为了区分该起点与其他起点，将位于n1+1站至a站之间(含n1+1和a)的起点的标识命名为第三起点标识。

[0240] ……

[0241] 第十四起点标识，为起点标识，该标识所代表的起点位于x+1站至b站之间(含x+1和b)(a≤x＜b)。为了区分该起点与其他起点，将位于x+1站至b站之间(含x+1和b)的起点的标识命名为第十四起点标识。

[0242] 同理，第一终点标识至第十五终点标识中的“第一”至“第十五”均为标识作用，用于表示不同的终点标识，无其他实质含义。

[0243] 例如，第一终点标识，为终点标识，该标识所代表的终点位于i1+1站至a站之间(含i1+1和a)。为了区分该终点与其他终点，将位于i1+1站至a站站之间(含i1+1和a)的终点的标识命名为第一终点标识。

[0244] 第二终点标识，为终点标识，该标识所代表的终点位于i2+1站至n2站之间(含i2+1和n2)。为了区分该终点与其他终点，将位于i2+1站至n2站之间(含i2+1和n2)的终点的标识命名为第二终点标识。

[0245] 第三终点标识，为终点标识，该标识所代表的终点位于n1站至i3‑1站之间(含n1和i3‑1)。为了区分该终点与其他终点，将位于n1站至i3‑1站之间(含n1和i3‑1)的终点的标识命名为第三终点标识。

[0246] ……

[0247] 第十五终点标识，为终点标识，该标识所代表的终点位于n1站至a‑1站之间(含n1和a‑1)。为了区分该终点与其他终点，将位于n1站至a‑1站之间(含n1和a‑1)的终点的标识命名为第十五终点标识。

[0248] 子步骤2，根据目标函数的值选择预设数量组列车运行方案作为备选方案。

[0249] 例如，将目标函数的值由小到大排序，将排序靠前的预设数量组列车运行方案确定为备选方案。

[0250] 本步骤会根据102中得到的各组列车运行方案目标函数的值，选取目标函数的值较优的预设数量(如n)种方案作为备选方案。

[0251] 其中的较优为目标函数的值较小。

[0252] 103，对备选方案进行评估，确定最终的列车运行方案，并根据最终的列车运行方案，为大小交路段列车进行虚拟编组或解编。

[0253] 本步骤分2个子步骤。

[0254] 子步骤1，对备选方案进行评估，确定最终的列车运行方案。子步骤2，根据最终的列车运行方案，为大小交路段列车进行虚拟编组或解编。

[0255] 对于子步骤1，对备选方案进行评估，确定最终的列车运行方案。

[0256] 其会对步骤102的子步骤2中确定的n种备选方案进行分析和评估，对乘客出行时间成本、车辆购置费用、列车走行公里成本等方面进行深入研究，选取符合实际需求的列车运行方案。

[0257] 对于子步骤2，根据最终的列车运行方案，为大小交路段列车进行虚拟编组。

[0258] 即根据最终的列车运行方案中的小交路段第一折返点a，小交路段第二折返点b，大交路段第一折返点n1，大交路段第二折返点n2，第一发车频率f1和第二发车频率f2进行虚拟编组。

[0259] 以最终的列车运行方案中的小交路段第一折返点a＝A，小交路段第二折返点b＝B，大交路段第一折返点n1＝N1，大交路段第二折返点n2＝N2，第一发车频率f1＝F1和第二发车频率f2＝F2为例，本步骤会确定大交路段为从N1站至N2站，小交路段为从A站至B站。分别为大交路段和小交路段分配列车。运营在大交路段的列车的发车频率为F1。在上行区间内，将大交路段运营的列车与小交路段运营的列车在A站进行编组，在B站进行解编；在下行区间内，将大交路段运营的列车与小交路段运营的列车在B站进行编组，在A站进行解编。所有列车在小交路段的发车频率为F2。

[0260] 本提案提供了一种基于虚拟编组的列车运行方法，该方法是基于虚拟编组技术的大小交路运营场景下的列车运行方法。在虚拟编组技术的应用下，大小交路形式下可以有更加灵活的运输组织方式，前、后列车运行路径可以有新的设计，虚拟编组列车在小交路区段编组运行，在到达折返站前进行解编，到达折返站后，大交路列车可继续向前运行；小交路列车在折返车站进行折返作业，形成多种交路；折返后的小交路列车可与另一列已折返的大交路列车编组运行。该运输组织模式可以在小交路区段采用较小编组列车，采用合适的发车频率，在保证运力的同时缩小大交路区段乘客的候车时间，更好满足不同交路区段的运力匹配需求，并兼顾企业运营成本。

[0261] 本实施例提供的方法，进行虚拟编组的列车运行方案不仅满足目标函数和约束条件，而且经过综合评估，保证了最终的列车运行方案既满足不同交路区段的运力匹配需求，又兼顾运营成本，最符合实际需求。

[0262] 基于一种基于虚拟编组的列车运行方法的同一发明构思，本实施例提供一种电子设备，该电子设备包括：存储器，处理器，以及计算机程序。

[0263] 其中，计算机程序存储在存储器中，并被配置为由处理器执行以实现如图2所示的一种基于虚拟编组的列车运行方法。

[0264] 具体的，

[0265] 根据编制数据确定多组列车运行方案；

[0266] 分别确定各组列车运行方案，在满足约束条件的情况下的，目标函数的值，根据目标函数的值选择预设数量组列车运行方案作为备选方案；

[0267] 对备选方案进行评估，确定最终的列车运行方案，并根据最终的列车运行方案，为大小交路段列车进行虚拟编组或解编。

[0268] 可选地，任一组列车运行方案包括：小交路段第一折返点和第二折返点，大交路段第一折返点和第二折返点，大交路段列车的发车频率，包括大小交路段组合列车和小交路段列车的发车频率。

[0269] 可选地，目标函数由出行成本目标函数、运营固定成本目标函数和运营可变成本目标函数构成。

[0270] 可选地，出行成本目标函数为乘客时间价值与乘客候车总时间之积最小。

[0271] 可选地，运营固定成本目标函数为车辆购置成本被分摊到单位小时的值与单列车已运行时长之积最小。

[0272] 可选地，运营可变成本目标函数为单列车单位行走公里成本与列车行走公里数之积最小。

[0273] 可选地，约束条件包括折返站位置约束条件、整数约束条件、大交路段发车频率约束条件、线路通过列车总数约束条件、满载率约束条件。

[0274] 可选地，

[0275] 折返站位置约束条件：小交路段第一折返点和第二折返点位于大交路段第一折返点和第二折返点之间；

[0276] 整数约束条件：包括大小交路段组合列车和小交路段列车的发车频率为大交路段列车的发车频率的整数倍；

[0277] 大交路段发车频率约束条件：大交路段列车的发车频率不小于最小发车频率，且大交路段列车的发车频率不大于由列车件最小追踪间隔和列车在车站的通过间隔确定的最大发车频率；

[0278] 线路通过列车总数约束条件：包括大小交路段组合列车和小交路段列车的发车频率不大于由列车件最小追踪间隔和单列车的折返时长确定的最大发车频率；

[0279] 满载率约束条件：列车断面满载率不小于列车断面满载率设计下限，且列车断面满载率不大于列车断面满载率设计上限。

[0280] 本实施例提供的电子设备，其上计算机程序被处理器执行以根据编制数据确定多组列车运行方案；分别确定各组列车运行方案，在满足约束条件的情况下的，目标函数的值，根据目标函数的值选择预设数量组列车运行方案作为备选方案；对备选方案进行评估，确定最终的列车运行方案，并根据最终的列车运行方案，为大小交路段列车进行虚拟编组或解编。其中，进行虚拟编组的列车运行方案不仅满足目标函数和约束条件，而且经过综合评估，保证了最终的列车运行方案既满足不同交路区段的运力匹配需求，又兼顾运营成本，最符合实际需求。

[0281] 基于一种基于虚拟编组的列车运行方法的同一发明构思，本实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序。计算机程序被处理器执行以实现如图2所示的一种基于虚拟编组的列车运行方法。

[0282] 具体的，

[0283] 根据编制数据确定多组列车运行方案；

[0284] 分别确定各组列车运行方案，在满足约束条件的情况下的，目标函数的值，根据目标函数的值选择预设数量组列车运行方案作为备选方案；

[0285] 对备选方案进行评估，确定最终的列车运行方案，并根据最终的列车运行方案，为大小交路段列车进行虚拟编组或解编。

[0286] 可选地，任一组列车运行方案包括：小交路段第一折返点和第二折返点，大交路段第一折返点和第二折返点，大交路段列车的发车频率，包括大小交路段组合列车和小交路段列车的发车频率。

[0287] 可选地，目标函数由出行成本目标函数、运营固定成本目标函数和运营可变成本目标函数构成。

[0288] 可选地，出行成本目标函数为乘客时间价值与乘客候车总时间之积最小。

[0289] 可选地，运营固定成本目标函数为车辆购置成本被分摊到单位小时的值与单列车已运行时长之积最小。

[0290] 可选地，运营可变成本目标函数为单列车单位行走公里成本与列车行走公里数之积最小。

[0291] 可选地，约束条件包括折返站位置约束条件、整数约束条件、大交路段发车频率约束条件、线路通过列车总数约束条件、满载率约束条件。

[0292] 可选地，

[0293] 折返站位置约束条件：小交路段第一折返点和第二折返点位于大交路段第一折返点和第二折返点之间；

[0294] 整数约束条件：包括大小交路段组合列车和小交路段列车的发车频率为大交路段列车的发车频率的整数倍；

[0295] 大交路段发车频率约束条件：大交路段列车的发车频率不小于最小发车频率，且大交路段列车的发车频率不大于由列车件最小追踪间隔和列车在车站的通过间隔确定的最大发车频率；

[0296] 线路通过列车总数约束条件：包括大小交路段组合列车和小交路段列车的发车频率不大于由列车件最小追踪间隔和单列车的折返时长确定的最大发车频率；

[0297] 满载率约束条件：列车断面满载率不小于列车断面满载率设计下限，且列车断面满载率不大于列车断面满载率设计上限。

[0298] 本实施例提供的计算机可读存储介质，其上的计算机程序被处理器执行以根据编制数据确定多组列车运行方案；分别确定各组列车运行方案，在满足约束条件的情况下的，目标函数的值，根据目标函数的值选择预设数量组列车运行方案作为备选方案；对备选方案进行评估，确定最终的列车运行方案，并根据最终的列车运行方案，为大小交路段列车进行虚拟编组或解编。其中，进行虚拟编组的列车运行方案不仅满足目标函数和约束条件，而且经过综合评估，保证了最终的列车运行方案既满足不同交路区段的运力匹配需求，又兼顾运营成本，最符合实际需求。

[0299] 本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD‑ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本申请实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现，例如，面向对象的程序设计语言Java和直译式脚本语言JavaScript等。

[0300] 本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

[0301] 这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

[0302] 这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

[0303] 此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

[0304] 尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

[0305] 显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。