專利名稱：基于復雜網(wǎng)絡提高鐵路旅客運送效率的方法及系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及屬于高速列車開行方案編制技術，尤其涉及一種基于復雜網(wǎng)絡提高鐵 路旅客運送效率的方法及系統(tǒng)。
背景技術：
隨著高速鐵路的投入使用，鐵路列車的開行方案編制越來越受到重視。開行方案 的編制對充分利用鐵路通過能力、滿足旅客發(fā)送需求具有決定性的意義。優(yōu)秀的列車開行 方案能夠根據(jù)鐵路線路實際能力，最大限度地發(fā)揮鐵路列車的運輸效果，盡可能的保證旅 客的出行需求，并能保證開行方案有較強的可實施性。相反，開行方案編制不當，就會使得 旅客的換乘次數(shù)增加，旅客的旅行時間延長，旅客運送效率低下，使得其可實施性降低。列車開行方案的優(yōu)劣的一個重要的衡量指標是旅客的運送效率。分為總的旅客旅 行時間和平均換乘次數(shù)。對單個旅客而言，換乘次數(shù)越少，總的旅行時間越少，滿意度越高。 通過增加列車的?？空揪涂梢栽诤艽蟪潭壬蠝p少其換乘次數(shù)。但是對所有旅客來說，列車 過多地停靠車站，勢必造成部分旅客的總旅行時間延長，所以增加?？空緦λ新每投?， 并不一定使所有旅客的總旅行時間減少。即減小平均換乘次數(shù)并不一定能壓縮旅客的總的 旅行時間。目前，利用復雜網(wǎng)絡理論對高速列車開行方案以及相應的旅客的總旅行時間和 平均換乘次數(shù)進行研究尚處于起步階段。本發(fā)明提出了利用復雜網(wǎng)絡理論優(yōu)化鐵路列車開 行方案的方法，該方法能夠使得所有旅客的總旅行時間降低，減少旅客的換乘次數(shù)，從而提 高旅客總體運送效率。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于復雜網(wǎng)絡提高鐵路旅客運送效率的方法及系統(tǒng)， 基于本發(fā)明可以提高整個鐵路旅客的運送效率。一方面，本發(fā)明公開了一種基于復雜網(wǎng)絡提高鐵路旅客運送效率的方法，所述方 法包括如下步驟車流網(wǎng)絡轉化及參數(shù)計算步驟，將列車開行方案轉化為車流網(wǎng)絡，計算所 述車流網(wǎng)絡的平均路徑長度和總旅行時間；分析步驟，判斷所述平均路徑長度和總旅行時 間是否滿足預定要求；若否，則修改開行方案中的停站設置后，執(zhí)行所述車流網(wǎng)絡轉化及參 數(shù)計算步驟；若是，則確定所述開行方案為符合要求的開行方案。上述提高鐵路旅客運送效率的方法，優(yōu)選所述網(wǎng)絡平均路徑長度依據(jù)下式確定 其中，L表示網(wǎng)絡平均路徑長度；N為自然數(shù)，表示網(wǎng)絡中節(jié)點的總數(shù)；i、j為自然 數(shù)，dij表示網(wǎng)絡中兩個節(jié)點i和j之間的距離，所述距離依據(jù)連接i節(jié)點和j節(jié)點的最短 路徑上的邊數(shù)確定。另一方面，本發(fā)明還提供了一種基于復雜網(wǎng)絡提高鐵路旅客運送效率的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括車流網(wǎng)絡轉化及參數(shù)計算模塊，用于將列車開行方案轉化為車流網(wǎng)絡，計算所 述車流網(wǎng)絡的平均路徑長度和總旅行時間；分析模塊，用于判斷所述平均路徑長度和總旅 行時間是否滿足預定要求；若否，則修改開行方案中的停站設置后，進行所述車流網(wǎng)絡轉化 及參數(shù)計算；若是，則確定所述開行方案為符合要求的開行方案。上述提高鐵路旅客運送效率的系統(tǒng)，優(yōu)選所述網(wǎng)絡平均路徑長度依據(jù)下式確定 其中，L表示網(wǎng)絡平均路徑長度；N為自然數(shù)，表示網(wǎng)絡中節(jié)點的總數(shù)；i、j為自然 數(shù)，dij表示網(wǎng)絡中兩個節(jié)點i和j之間的距離，所述距離依據(jù)連接i節(jié)點和j節(jié)點的最短 路徑上的邊數(shù)確定。相對于現(xiàn)有技術而言，本發(fā)明基于復雜網(wǎng)絡，減少鐵路旅客總旅行時間，進而提高 整個鐵路旅客的運送效率。


圖1為本發(fā)明基于復雜網(wǎng)絡提高鐵路旅客運送效率的方法實施例的步驟流程圖；圖2是D305次列車構成的車流網(wǎng)絡圖；圖3是D305與D5653次列車構成的車流網(wǎng)絡圖；圖4是增加濟南?？空竞驞305與D5653此列車構成的車流網(wǎng)絡圖；圖5為本發(fā)明基于復雜網(wǎng)絡提高鐵路旅客運送效率的系統(tǒng)實施例的步驟流程圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖和具體實 施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明。參照圖1，圖1為本發(fā)明基于復雜網(wǎng)絡提高鐵路旅客運送效率的方法實施例的步 驟流程圖，包括步驟110，將列車開行方案轉化為車流網(wǎng)絡，計算所述車流網(wǎng)絡的平均路 徑長度和總旅行時間；步驟120，判斷所述平均路徑長度和總旅行時間是否滿足預定要求； 若平均路徑長度和總旅行時間不滿足要求，則執(zhí)行步驟130，修改開行方案中的停站設置 后，轉向執(zhí)行步驟110，即車流網(wǎng)絡轉化及參數(shù)計算步驟；若均路徑長度和總旅行時間滿足 要求，則執(zhí)行步驟140，確定所述開行方案為符合要求的開行方案。 下面對上述方法做詳細的說明。全路旅客列車車流(以下簡稱車流)網(wǎng)絡是一個復雜網(wǎng)絡。在這個網(wǎng)絡中節(jié)點是 全路有客運作業(yè)的所有車站；如果兩站之間有同一列車停站作業(yè)，那么這兩個車站之間的 連線就是網(wǎng)絡中的邊。因此可以利用復雜網(wǎng)絡相關的理論來研究車流網(wǎng)絡。根據(jù)2009年7月份鐵道部公布的最新全路旅客列車時刻表，全路具有客運服務的 車站有3361個。共有2334列車。這個由車站節(jié)點和車流邊組成的復雜網(wǎng)絡中具有330273 條邊。此處是做算例，所以研究對象不是所有的2334列車，而是兩個車次D305與D5653。表1 D305次列車的停站信息表 如表1，北京南-上海的D305次列車，經過的車站有北京、南京、上海3個車站，那 么將D31次車轉化成車流信息之后就成為如圖2所示。這樣由車次D305轉化的車流網(wǎng)絡就生成了。網(wǎng)絡圖中包含3條邊。表2 D5653次列車的停站信息表 將D5653列車信息轉化成車流網(wǎng)之后，車流網(wǎng)變?yōu)閳D3所示?，F(xiàn)在考慮網(wǎng)絡中添加濟南?？空?。當D305次列車沒有濟南停靠站時，從濟南出發(fā) 的客流必須經過一次中轉才能轉至D305次列車上。此時，車流網(wǎng)如圖4所示。網(wǎng)絡中兩個節(jié)點i和j之間的距離di j定義為連接這兩個節(jié)點的最短路徑上的邊 數(shù)。網(wǎng)絡的平均路徑長度定義為任意兩個節(jié)點之間距離的平均值，即
“其中N為網(wǎng)絡的節(jié)點數(shù)。根據(jù)上述定義，此時網(wǎng)絡任意兩節(jié)點之間的路徑長度如表3所示。表3沒有設置濟南?？空緯r北京(經上海中轉)至杭州之間各站的路徑長度 根據(jù)上述定義，此時網(wǎng)絡的平均路徑長度為(2+1+1+2+2+2+2+2+3+3+3+1+2+2+2+1+1+1+1+1+1)/(0. 5*7*6) = 1.7143也就是說旅客的平均換乘次數(shù)是0. 7143次。表4假設的北京(經上海中轉)至杭州之間的0D流 表5 北京(經上海中轉)至杭州之間的0D客流每位旅客所必須的旅行時間 (D305不在濟南設置停站的情況) 計算所有下行方向(規(guī)定北京-上海-杭州方向為下行方向)旅客的總的旅行時 間。以下計算過程中，旅行時間都是下行方案。表4中是假定的下行方向的0D流。表5中的內容是車站到車站之間每位旅客消 耗的的旅行時間。假定每換乘一次，增加的旅行時間是兩個小時，即120分鐘。如北京到嘉 興的總旅行時間是604+120+52分鐘，其中604分鐘是北京到上海需要的時間，120分鐘是在 上海車站換乘的時間，52分鐘是上海到嘉定的時間。那么下面計算所有旅客的總的旅行時間。(1)從北京出發(fā)至各站的旅客的總的旅行時間200* (186+120)+300*484+300*604+100*(604+120+52)+50*(604+120+69)+100*(6 04+120+107) = 587950(2)從濟南出發(fā)至各站的旅客的總的旅行時間200* (316+120)+300* (443+120)+50* (443+120+120+52)+50*(443+120+120+69)+1 00* (443+120+120+107) = 409450(3)從南京出發(fā)至各站的旅客的總的旅行時間400*120+300*(120+120+52)+100*(120+120+69)+200*(120+120+107) = 235900(4)從上海出發(fā)至各站的旅客的總的旅行時間300*52+200*69+400*107 = 72200(5)從嘉興出發(fā)至各站的旅客的總的旅行時間300*17+300*55 = 21600(6)從海寧出發(fā)至各站的旅客的總的旅行時間200氺38 = 7600所有下行方向旅客總旅行時間suml = 1334700分由于網(wǎng)絡平均路徑長度和旅客總旅行時間沒有滿足既定的標準，需要對車流網(wǎng)絡 進行調整?，F(xiàn)在增加濟南?？空?。增加濟南停靠站以后，帶來兩個結果。其一，從濟南出發(fā)的下行方向客流，乘坐D305次列車不用換乘，減少了這些旅客的換乘次數(shù)，每位旅客減少了換乘時間。其二，增加 濟南?？空疽院?，從濟南站之前的車站(北京)發(fā)出的客流，每位旅客的旅行時間都會相應 延長5分鐘。如表7所示。此時網(wǎng)絡任意兩節(jié)點之間的路徑長度如表6所示。表6設置濟南?？空緯r北京(經上海中轉)至杭州之間各站的路徑長度 此時網(wǎng)絡的平均路徑長度為(1+1+1+2+2+2+1+1+2+2+2+1+2+2+2+1+1+1+1+1+1)/(0. 5*7*6) = 1. 4286也就是說旅客的平均換乘次數(shù)是0. 4286次。表7北京(經上海中轉)至杭州之間的0D客流每位旅客所必須的旅行時間(D305在濟南設置停站的情況) 此時所有旅客總旅行時間是
(1)從北京出發(fā)至各站的旅客的總的旅行時間200*186+300*(484+5)+300*(604+5)+100*(604+120+52+5)+50*(604+120+69+5)+ 100* (604+120+107+5) = 568200(2)從濟南出發(fā)至各站的旅客的總的旅行時間200*316+300*443+50*(443+120+52)+50*(443+120+69)+100*(443+120+107)= 325450(3)從南京出發(fā)至各站的旅客的總的旅行時間400*120+300*(120+120+52)+100*(120+120+69)+200*(120+120+107) = 235900(4)從上海出發(fā)至各站的旅客的總的旅行時間300*52+200*69+400*107 = 72200(5)從嘉興出發(fā)至各站的旅客的總的旅行時間300*17+300*55 = 21600(6)從海寧出發(fā)至各站的旅客的總的旅行時間200氺38 = 7600總旅行時間sum2 = 1230950所以增設濟南停站之后，所有旅客的總旅行時間壓縮了 103750分鐘。新的車流網(wǎng) 絡如圖4所示。由于本次設定的符合要求的總旅行時間是1250000分鐘，所以總的旅行時間達到
了要求。計算停止。另一方面，本發(fā)明還提供了一種基于復雜網(wǎng)絡提高鐵路旅客運送效率的系統(tǒng)，參 照圖5，還系統(tǒng)包括車流網(wǎng)絡轉化及參數(shù)計算模塊52，用于將列車開行方案轉化為車流網(wǎng) 絡，計算所述車流網(wǎng)絡的平均路徑長度和總旅行時間；分析模塊54，用于判斷所述平均路 徑長度和總旅行時間是否滿足預定要求；若否，則修改開行方案中的停站設置后，進行所述 車流網(wǎng)絡轉化及參數(shù)計算；若是，則確定所述開行方案為符合要求的開行方案。系統(tǒng)實施例的原理與方法實施例相同，相同之處戶型參照即可，在此不再贅述。以上對本發(fā)明所提供的一種基于網(wǎng)絡分析災害天氣對列車開行影響的方法及系 統(tǒng)進行詳細介紹，本文中應用了具體實施例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上 實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領域的一般技 術人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實施方式
及應用范圍上均會有改變之處。綜上所述，本 說明書內容不應理解為對本發(fā)明的限制。
權利要求
一種基于復雜網(wǎng)絡提高鐵路旅客運送效率的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟車流網(wǎng)絡轉化及參數(shù)計算步驟，將列車開行方案轉化為車流網(wǎng)絡，計算所述車流網(wǎng)絡的平均路徑長度和總旅行時間；分析步驟，判斷所述平均路徑長度和總旅行時間是否滿足預定要求；若否，則修改開行方案中的停站設置后，執(zhí)行所述車流網(wǎng)絡轉化及參數(shù)計算步驟；若是，則確定所述開行方案為符合要求的開行方案。
2.根據(jù)權利要求1所述的提高鐵路旅客運送效率的方法，其特征在于，所述網(wǎng)絡平均 路徑長度依據(jù)下式確定 其中，L表示網(wǎng)絡平均路徑長度；N為自然數(shù)，表示網(wǎng)絡中節(jié)點的總數(shù)；i、j為自然數(shù)，屯表示網(wǎng)絡中兩個節(jié)點i和j之間的距離，所述距離依據(jù)連接i節(jié)點 和j節(jié)點的最短路徑上的邊數(shù)確定。
3.一種基于復雜網(wǎng)絡提高鐵路旅客運送效率的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括車流網(wǎng)絡轉化及參數(shù)計算模塊，用于將列車開行方案轉化為車流網(wǎng)絡，計算所述車流 網(wǎng)絡的平均路徑長度和總旅行時間；分析模塊，用于判斷所述平均路徑長度和總旅行時間是否滿足預定要求；若否，則修改 開行方案中的停站設置后，進行所述車流網(wǎng)絡轉化及參數(shù)計算；若是，則確定所述開行方案 為符合要求的開行方案。
4.根據(jù)權利要求3所述的提高鐵路旅客運送效率的系統(tǒng)，其特征在于，所述網(wǎng)絡平均 路徑長度依據(jù)下式確定 其中，L表示網(wǎng)絡平均路徑長度；N為自然數(shù)，表示網(wǎng)絡中節(jié)點的總數(shù)；i、j為自然數(shù)，屯表示網(wǎng)絡中兩個節(jié)點i和j之間的距離，所述距離依據(jù)連接i節(jié)點 和j節(jié)點的最短路徑上的邊數(shù)確定。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于復雜網(wǎng)絡提高鐵路旅客運送效率的方法及系統(tǒng)。該方法包括將列車開行方案轉化為車流網(wǎng)絡，計算所述車流網(wǎng)絡的平均路徑長度和總旅行時間；判斷所述平均路徑長度和總旅行時間是否滿足預定要求；若否，則修改開行方案中的停站設置后，執(zhí)行所述車流網(wǎng)絡轉化及參數(shù)計算步驟；若是，則確定所述開行方案為符合要求的開行方案。本發(fā)明基于復雜網(wǎng)絡，減少鐵路旅客總旅行時間，進而提高整個鐵路旅客的運送效率。
文檔編號G06Q10/00GK101853441SQ201010174048
公開日2010年10月6日 申請日期2010年5月11日 優(yōu)先權日2010年5月11日
發(fā)明者孟學雷, 徐杰, 王莉, 秦勇, 謝正媛, 謝金鑫, 賈利民, 陳彩霞 申請人:北京交通大學