考虑要素协同的高铁列车运行图双层优化模型

摘要

列车停站方案、列车运行图和动车组接续方案间相互影响,将三者进行协同优化能够保证在提高客流需求满足程度的同时,最大程度地降低由动车组运用决定的铁路部门运输组织成本。因此,本文在分析三者间协同关系的基础上,建立双层模型。上层模型为以旅客需求满足程度最高、铁路部门运输成本最低为目标的协同优化模型,下层模型为以动车组运用数量和接续时间最小为目标的最优动车组接续模型,且下层模型将最优动车组运用指标决定的铁路部门运输成本传递至上层目标函数中,构成双层模型间的联系。结合模型的双层特性,设计双层启发式算法求解,外层采用计算效率高、计算效果好的自适应大邻域搜索算法,根据算子的历史表现动态确定算子选择概率,以获得停站方案与运行图综合可行解;内层采用模拟退火算法,在外层输入方案的基础上,确定相应的最优动车组接续方案,并将指标输出至外层。算例分析结果表明,采用本文提出的协同优化方法进行优化,能在可接受时间范围内得到指标较优的综合方案,验证了本文模型和算法的有效性。