控制与决策

作者：袁音,李树凯,陈泽彬,杨立兴

单位：北京交通大学 系统科学学院，北京 100044,,北京交通大学 系统科学学院，北京 100044,,汕头大学 商学院，广东 汕头 515800,,北京交通大学 系统科学学院，北京 100044,

关键词：城市轨道交通;列车运行调整;混合整数非线性规划;滚动优化;分解算法

基金：国家自然科学基金项目(72431002, 72288101)；广东省基础与应用基础研究基金项目(2024A1515110028).

为提升城市轨道交通网络在运行干扰下的服务质量和能源利用效率, 提出一种兼顾换乘衔接和节能目标的列车运行调整与速度曲线选择实时优化方法. 首先, 通过引入与列车调整和速度曲线选择相关的决策变量, 构建以最小化列车时刻表偏差、乘客总等待时间以及列车运行能耗为目标的混合整数非线性规划模型. 其次, 基于滚动时域优化实现列车时刻表和速度曲线的动态调整, 并设计基于客流估计的高效分解算法求解每个决策阶段的优化问题. 该算法将复杂的网络问题分解为一系列支持并行求解的小规模线路子问题, 可有效克服非凸非线性的求解挑战, 并显著提高计算效率. 最后, 基于北京地铁网络开展多种干扰和客流需求场景下的仿真实验, 验证所提模型和算法在大规模实际应用中的可行性和有效性. 实验结果表明: 与基于启发式规则的列车运行调整方法相比, 所提方法在不同干扰和需求场景下使列车时刻表偏差、乘客等待时间和运行能耗分别降低14.18%、6.85%和2.35%, 能够有效保障城市轨道交通网络在干扰事件下的运营效率和服务水平. 此外, 所提出的分解算法可在3 s内获得最优间隙小于5%的解, 满足列车运行调整的实时性要求. 研究成果可为列车运行干扰场景下的调整方案选择提供决策支持.

来源：2025年第11期

《控制与决策》期刊编辑部

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