吉林大学学报(工学版) ›› 2023, Vol. 53 ›› Issue (12): 3446-3451.doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20221275

• 交通运输工程·土木工程 • 上一篇    

基于线性规划的城市轨道交通运行调度优化算法

王清永1(),曲伟强2()   

  1. 1.北京交通大学 机械与电子控制工程学院,北京 100044
    2.复旦大学 信息科学与工程学院,上海 200433
  • 收稿日期:2022-09-29 出版日期:2023-12-01 发布日期:2024-01-12
  • 通讯作者: 曲伟强 E-mail:wangqingyong2022@yeah.net;quweiqiang2022@yeah.net
  • 作者简介:王清永(1983-),男,正高级工程师.研究方向:轨道交通装备先进制造与智能运维.E-mail:wangqingyong2022@yeah.net
  • 基金资助:
    国家自然科学基金青年基金项目(81811202)

Optimization algorithm of urban rail transit operation scheduling based on linear programming

Qing-yong WANG1(),Wei-qiang QU2()   

  1. 1.School of Mechanical and Electronic Control Engineering,Beijing Jiaotong University,Beijing 100044,China
    2.School of Information Science and Technology,Fudan University,Shanghai 200433,China
  • Received:2022-09-29 Online:2023-12-01 Published:2024-01-12
  • Contact: Wei-qiang QU E-mail:wangqingyong2022@yeah.net;quweiqiang2022@yeah.net

摘要:

为了提高城市轨道交通整体出行效率,提出了基于线性规划的城市轨道交通运行调度优化算法。通过提取轨道交通路况特征和客流特征建立了贴合实际情况的调度优化模型;利用线性规划将调度优化模型转化为无限维度离散化概率显著下降的城市轨道交通一体化调度优化模型。实验结果表明,本文方法优化后的平均延误时间减少了17 min,乘客行程时间减少了25 min,且轨道站点与客流需求点重合率较高,说明该方法的调度效果较好。

关键词: 计算机技术, 城市轨道交通, 轨道交通路况特征, 客流特征, 调度优化模型, 线性规划

Abstract:

In order to improve the overall travel efficiency of urban rail transit, an optimization algorithm for urban rail transit operation scheduling based on linear programming was proposed. By extracting the characteristics of rail transit road conditions and passenger flow, a scheduling optimization model that fits the actual situation was established. Linear programming was used to transform the scheduling optimization model into an integrated scheduling optimization model for urban rail transit with significantly reduced infinite discretization probability. The experimental results show that the average delay time after optimization of the proposed method is reduced by 17 min, the travel time of passengers is reduced by 25 min, and the coincidence rate between rail stations and passenger flow demand points is high, indicating that the scheduling effect of the method is good.

Key words: computer technology, urban rail transit, track traffic characteristics, passenger flow features, dispatch optimization model, linear planning

中图分类号: 

  • TP399

图1

试验对象的轨道交通结构"

表1

本文方法优化前、后对比"

参考优化前优化后
乘客行程时间/min4015
平均延误时间/min225
平均排队长度/m150

图2

北京市轨道站点和客流需求点"

图3

不同方法的优化结果"

1 周康, 宋瑞, 彭虓. 城市轨道交通用地综合开发现状及对策[J]. 都市快轨交通, 2020, 33(2): 20-24.
Zhou Kang, Song Rui, Peng Yan. Current situation and countermeasures of comprehensive land development for urban rail transit[J]. Urban Rapid Rail Transit, 2020, 33(2): 20-24.
2 何胜学. 考虑目的地选择的交通流分配双层规划模型及算法[J]. 武汉理工大学学报: 交通科学与工程版, 2019, 43(4): 596-600.
He Sheng-xue. Bi-level programming model and algorithm for traffic flow assignment considering destination selection[J]. Journal of Wuhan University of Technology (Transportation Science & Engineering), 2019, 43(4): 596-600.
3 赖元文, 张杰. 基于模拟退火-自适应布谷鸟算法的城市公交调度优化研究[J]. 交通运输系统工程与信息, 2021, 21(1): 183-189.
Lai Yuan-wen, Zhang Jie. Urban bus scheduling optimization based on simulated anneal-adaptive cuckoo search algorithm[J]. Journal of Transportation Systems Engineering and Information Technology, 2021, 21(1): 183-189.
4 刘辉, 代学武, 崔东亮, 等. 基于参数自适应蚁群算法的高速列车行车调度优化[J]. 控制与决策, 2021, 36(7): 1581-1591.
Liu Hui, Dai Xue-wu, Cui Dong-liang, et al. Optimization of high-speed train operation scheduling based on parameter adaptive improved ant colony algorithm[J]. Control and Decision, 2021,36(7): 1581-1591.
5 马超群, 张爽, 陈权, 等. 客流特征视角下的轨道交通网络特征及其脆弱性[J]. 交通运输工程学报, 2020, 20(5): 208-216.
Ma Chao-qun, Zhang Shuang, Chen Quan, et al. Characteristics and vulnerability of rail transit network besed on perspective of passenger flow characteristics[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2020, 20(5): 208-216.
6 达成, 钱勇生, 曾俊伟, 等. 城市轨道交通线网结构评价研究[J]. 铁道运输与经济, 2020, 42(2):122-127, 134.
Cheng Da, Qian Yong-sheng, Zeng Jun-wei, et al. A study on the evaluation of urban rail transit network structure[J]. Railway Transport and Economy, 2020, 42(2): 122-127, 134.
7 宋俪婧, 白同舟, 贺玉龙, 等. 基于混合整数非线性规划的接驳公交优化模型[J]. 交通运输系统工程与信息, 2022,22(3):104-111.
Song Li-jing, Bai Tong-zhou, He Yu-long, et al. Feeder bus routes and frequency optimization based on mixed integer nonlinear programming[J]. Journal of Transportation Systems Engineering and Information Technology, 2022, 22(3): 104-111.
8 周喜华, 贾洪信, 黄晓红, 等. 一种变量是梯形模糊数的两层多随从线性规划模型及其算法[J]. 工程数学学报, 2021, 38(1): 49-62.
Zhou Xi-hua, Jia Hong-xin, Huang Xiao-hong, et al. Model and algorithm of the bi-level multiple followers linear programming with trapezoidal fuzzy decision variables[J]. Chinese Journal of Engineering Mathematics, 2021, 38(1): 49-62.
9 许卫华, 郭海峰. 不同交通流状况下车辆分布式协同调度仿真[J]. 计算机仿真, 2020, 37(7): 178-182.
Xu Wei-hua, Guo Hai-feng. Distributed cooperative vehicle scheduling simulation under different traffic flow conditions[J]. Computer Simulation, 2020, 37(7): 178-182.
10 贾洪飞, 丁心茹, 杨丽丽. 城市潮汐车道优化设计的双层规划模型[J]. 吉林大学学报: 工学版, 2020, 50(2): 535-542.
Jia Hong-fei, Ding Xin-ru, Yang Li-li. Bi-level programming model for optimization design of tidal lane[J]. Journal of Jilin University(Engineering and Technology Edition), 2020, 50(2): 535-542.
[1] 王菁,万峰,董春娇,邵春福. 城市轨道交通站点吸引范围及强度建模[J]. 吉林大学学报(工学版), 2023, 53(2): 439-447.
[2] 张惠臻,高正凯,李建强,王晨曦,潘玉彪,王成,王靖. 基于循环神经网络的城市轨道交通短时客流预测[J]. 吉林大学学报(工学版), 2023, 53(2): 430-438.
[3] 宋浪,王健,杨滨毓,朱湧. 双开口式出口道左转交叉口信号配时优化模型[J]. 吉林大学学报(工学版), 2023, 53(10): 2826-2838.
[4] 石文孝, 孙浩然, 王少博. 无线Mesh网络信道分配与路由度量联合优化算法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(6): 1918-1925.
[5] 赵学彧, 杨家其, 彭亚美. 城市轨道交通与地面公交竞合关系演化机制[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(3): 756-764.
[6] 姚向明, 赵鹏, 禹丹丹. 基于平均策略的城市轨道交通动态O-D矩阵估计[J]. 吉林大学学报(工学版), 2016, 46(1): 92-99.
[7] 曹阳, 赵淑芝, 田庆飞. 基于社会福利最大化的城市轨道交通补贴决策 [J]. , 2012, (03): 618-622.
[8] 赵淑芝, 曹阳, 田庆飞. 基于信息融合的城市轨道交通调度决策[J]. 吉林大学学报(工学版), 2011, 41(增刊1): 85-88.
[9] 刘苗1,2,王珂1, 丛玉良1. 认知无线电中基于分派问题模型的优化PAPR算法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2011, 41(6): 1788-1792.
[10] 陈鹏1,2,严新平1,2,李旭宏3,吴超仲1,2. 轨道交通与常规公交计划调度协调模型[J]. 吉林大学学报(工学版), 2011, 41(4): 950-955.
[11] 马飞,吴梦娜,孙宝凤,杨华. 大规模定制下的供应链调度建模与仿真[J]. 吉林大学学报(工学版), 2009, 39(增刊2): 337-0340.
[12] 曹守华,袁振洲,赵丹. 城市轨道交通出站楼梯处乘客排队机理[J]. 吉林大学学报(工学版), 2009, 39(06): 1463-1468.
[13] 王旭,陈永刚,杨印生 . 含有区间数的DEA-DA模型及灵敏度[J]. 吉林大学学报(工学版), 2009, 39(03): 716-0720.
[14] 赵伟;李文辉;夏云飞 . 基于非线性规划的凸多面体间碰撞检测算法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2008, 38(03): 676-0679.
[15] 杨励雅;邵春福 . 基于BP神经网络与马尔可夫链的城市轨道交通周边房地产价格的组合预测方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2008, 38(03): 514-0519.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
No Suggested Reading articles found!