CN112214829B - 高速铁路列车衔接方案优化建模方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于城市轨道交通运行管理技术领域，具体涉及一种考虑调整列车时间和衔接关系的高速铁路列车衔接方案优化建模方法。以列车衔接时间最小和列车衔接方案服务客流比重最大为目标，对需要优化的客流OD划分层级，对不同的客流OD层级提供不同的列车衔接服务水平，满足不同层级客流OD对不同列车衔接服务质量的多样性需求，针对性地提高长距离客流OD的列车衔接服务水平。

Description

高速铁路列车衔接方案优化建模方法

技术领域

本发明属于城市轨道交通运行管理技术领域，具体涉及一种高速铁路列车衔接方案优化建模方法，该方法考虑调整列车时间和衔接关系。

背景技术

现有高速铁路网络有规模庞大，单条干线铁路里程长的特点，而铁路部门在制定铁路运输计划时，主要沿袭了普速铁路的方式，即以直达客流输送模式为主，开行了较高比例的长距离、停站多的旅客列车，以满足旅客的直达出行需求。目前铁路网中停靠G\D\C列车的车站数量已经超过1300个，客流OD众多，其中运距超过1000km的OD占据很高比例；即使开行了很多长距离列车，仍有90％以上的客流OD之间没有直达列车服务，很多客流OD之间的旅客无法实现直达出行，或存在直达列车服务频率很低、中转服务质量不高的问题，因此，高铁列车衔接方案在衔接频率、时间等服务水平方面仍需改进，以提高旅客出行换乘的效率。针对此类问题，目前的高速铁路列车衔接方案优化研究主要存在以下不足：

1)由于车站节点多、铁路线路长、辐射范围广和多种列车运行速度并存等原因，不能完全使用周期性列车运行模式，因此列车衔接方案应主要在非周期开行模式下考虑，相应的目标和约束会发生变化，例如无法做到所有换乘客流OD之间列车衔接关系的规律化，需要考虑对不同客流OD的衔接服务水平进行等级规划。

2)目前对列车衔接问题的研究主要集中于城市轨道交通领域，但城市轨道交通列车与高速铁路列车的运营模式区别较大，城市轨道交通列车起讫点少、各条线路独立运行、列车停站方式单一、列车之间的衔接关系较为简单；而高速铁路列车起讫点多、铁路线网络化运营、停站模式复杂、列车衔接关系组合也较多，因此城市轨道交通研究结果难以直接运用于高速铁路网络。

3)在列车衔接问题中，目前对换乘枢纽站的研究主要集中于同站换乘，异站换乘组织优化、异站换乘优化为同站换乘的研究较少。

4)国内学者对列车衔接方案的研究主要集中于城市轨道换乘、旅客换乘方案以及列车衔接服务评价等方面，对高速铁路网络列车衔接方案优化的研究处于初步阶段，考虑列车衔接优化时设置的约束条件较为简单，多着重于解决单一枢纽站的列车到发时间协调问题。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种高速铁路列车衔接方案优化建模方法，基于实际的运行图计划，研究调整列车时间和衔接关系的方法，改善高速铁路网客流OD之间的列车衔接服务水平，提高高速铁路在中长距离客运市场的竞争力。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种考虑调整列车时间和衔接关系的高速铁路列车衔接方案优化建模方法，所述方法包括：

以重点换乘客流OD数据作为生成列车衔接方案的输入，生成列车衔接方案；

以生成的列车衔接方案、现有列车运行图和现有路网信息作为优化高速铁路列车衔接方案的输入；

对换乘客流OD划分层级，并对列车衔接方案服务水平进行分析，确定换乘客流OD等级以及列车衔接方案服务水平评价指标；

以列车衔接时间最小和列车衔接方案服务客流比重最大为目标，构建高速铁路列车衔接方案优化模型。

进一步地，所述以列车衔接时间最小和列车衔接方案服务客流比重最大为目标，构建高速铁路列车衔接方案优化模型，具体为：

以列车衔接时间最小和列车衔接方案服务客流比重最大为目标，构建目标函数；以列车在始发站调整时间量、两列车是否在枢纽站衔接为决策变量；设置列车衔接时间、原有列车衔接保持、列车始发时间调整范围、天窗、换乘枢纽站衔接能力、相同列车在始发站调整时间、单列车全程与其他列车的衔接数量、标杆车始发时间调整以及决策变量为约束条件；构建高速铁路列车衔接方案优化模型，所述模型通过调整列车时间和列车衔接关系优化现有的列车衔接方案。

进一步地，以列车衔接时间最小和列车衔接方案服务客流比重最大为目标，构建的目标函数为：

目标函数F₁：列车衔接时间最小

目标函数F₂：列车衔接方案服务客流比重最大

式中，H表示换乘枢纽站集合，h∈H，h表示的换乘枢纽站是H的子集，H表示的换乘枢纽站是S的子集，S表示车站集合；

表示需要优化的第k个客流OD的前序列车集合，l_i∈QX_odk，l_i表示第k个客流OD中的第i列前序列车，其中，k＝1...D，D为客流OD的总数；

表示需要优化的第k个客流OD的后序列车集合，/>l_j表示第k个客流OD中的第j列后序列车，其中，k＝1...D，D为客流OD的总数；

m_i表示列车l_i的始发站，m_j表示列车l_j的始发站；

表示列车l_j在换乘枢纽站h的出发时刻；

表示列车l_i在换乘枢纽站h的到达时刻；

表示列车l_i在始发站m_i的调整时间；

表示列车l_j在始发站m_j的调整时间。

表示前序列车集合/>中的列车l_i和后序列车集合/>中的列车l_j是否在枢纽站h衔接；

q_ODk：第k个客流OD的比重，表示客流OD的比重集合，即赋予不同客流、节点、距离等级的客流OD不同的比重。

进一步地，设置列车衔接时间约束，具体为：

h∈H,m_i、m_j∈S,k＝1...D；

式中，表示前序列车集合/>中的列车l_i和后序列车集合/>中的列车l_j是否在枢纽站h衔接，如果有衔接关系则取1，无衔接关系则取0；/>表示列车l_j在换乘枢纽站h的出发时刻；/>表示列车l_i在始发站m_i的调整时间；/>表示列车l_i在换乘枢纽站h的到达时刻；/>表示列车l_j在始发站m_j的调整时间；lb表示列车衔接时间下限，单位：min；ub表示列车衔接时间上限，单位：min。

进一步地，设置原有列车衔接保持约束，具体为：

h∈H,m_i、m_j∈S,k＝1...D；

式中，表示列车l_j在换乘枢纽站h的出发时刻；/>表示列车l_i在始发站m_i的调整时间；/>表示列车l_i在换乘枢纽站h的到达时刻；/>表示列车l_j在始发站m_j的调整时间；lb表示列车衔接时间下限，单位：min；ub表示列车衔接时间上限，单位：min。

在调整列车始发时间后，为了避免破坏需要优化的列车与其他列车的原有衔接，保证调整始发时间后的列车与其他列车的衔接仍然有效，包括两种情况，具体为：

第一种情况：保证调整列车始发时间之后，需要优化的列车与不作优化的列车衔接关系仍然有效：

h∈H，m_i、m_j∈S,k＝1...D

第二种情况：对不属于同一个衔接的后序列车和前序列车存在的原有衔接关系，保证调整列车始发时间之后，两列车的衔接关系仍然有效：

h∈H，m_i、m_j∈S,k＝1...D

h∈H，m_i、m_j∈S,k＝1...D

进一步地，设置列车始发时间调整范围约束，具体为：

m_i∈S

式中，表示列车l_i在始发站m_i的调整时间；V表示允许列车始发时间的调整范围限制值；L表示列车集合，S表示车站集合；

设置决策变量约束，具体为：

h∈H，m_i、m_j∈S,k＝1...D

进一步地，设置天窗约束，具体为：

m_i∈S

式中，A表示天窗时间下限，单位：min；B表示天窗时间上限，单位：min；表示列车l_i的始发时间；/>表示列车l_i在始发站m_i的调整时间；/>表示列车l_i的终到时间。

进一步地，设置换乘枢纽站衔接能力约束，具体为：

式中，表示前序列车集合/>中的列车l_i和后序列车集合/>中的列车l_j是否在枢纽站h衔接；λ_h表示换乘枢纽站h的衔接能力；

设置单列车全程与其他列车的衔接数量约束，具体为：

k＝1...D

式中，表示前序列车集合/>中的列车l_i和后序列车集合/>中的列车l_j是否在枢纽站h衔接；μ表示允许的单列列车全程与其他列车的最大衔接数量。

进一步地，设置相同列车在始发站调整时间约束条件，具体为：

保证一个客流OD和其他客流OD之间相同的前序列车在始发站的调整时间相同：

i≠j,m_i、m_j∈S,k＝1...D

保证一个客流OD和其他客流OD之间相同的后序列车在始发站的调整时间相同：

i≠j，m_i、m_j∈S,k＝1...D

保证一个客流OD和其他客流OD之间相同的前序列车和后序列车在始发站的调整时间相同：

m_i、m_j∈S,k＝1...D

进一步地，设置标杆车始发时间调整约束，具体为：

m_i∈S

式中，L_BG表示标杆车集合。

本发明的有益技术效果：

1)基于非周期列车开行模式优化列车衔接方案

针对高速铁路车站节点多、铁路线路长、辐射范围广和多种列车运行速度并存等因素，不能完全采用周期性列车运行模式的情况，本发明提供的高速铁路列车衔接方案优化建模方法在优化列车衔接方案时主要在非周期开行模式下考虑，尽量不破坏现有列车运行图结构，为非周期开行模式下的列车衔接方案优化提供新的思路和参考。

2)基于客流OD层级优化列车衔接方案

由于不同的客流OD存在不同的服务水平需求，本发明提供的高速铁路列车衔接方案优化建模方法采用不同等级客流OD对应不同列车衔接服务水平的措施，即根据换乘客流量、直达客流量、直达频率、换乘频率、航班频率、里程及节点等级，将需要重点优化的长距离客流OD进行分级，遵循客流OD等级越高，列车衔接服务水平越高的原则，进行列车衔接方案的优化，便于有针对性地提高长距离客流OD的列车衔接服务水平，提高铁路运输的竞争力。

3)考虑尽量不破坏与其他列车的衔接优化列车衔接方案：本发明提供的高速铁路列车衔接方案优化建模方法通过调整列车时间和列车衔接关系优化现有的列车衔接方案，但在调整列车始发时间前，需要优化的列车可能与其他列车存在衔接，因此本发明通过设置相关约束来尽量不破坏原有的衔接关系，以减少对路网中相关联列车的影响，提高优化后列车衔接方案的适用性。

4)基于实际列车运行图优化列车衔接方案；本发明提供的高速铁路列车衔接方案优化建模方法基于实际列车运行图优化列车衔接方案，在保证尽量不破坏原有列车运行图结构的前提下优化高速铁路列车衔接方案，实现列车运行图结构破坏最小化，以增加高速铁路列车衔接方案模型的适用性。

附图说明

图1为本发明实施例中一种高速铁路列车衔接方案优化建模方法流程示意图；

图2为本发明实施例中一种考虑调整列车时间和衔接关系的高速铁路列车衔接方案优化建模方法示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。

针对现有列车衔接服务水平较低的重点客流OD，本发明提供一种考虑调整列车时间和衔接关系的高速铁路列车衔接方案优化建模方法，基于实际的运行图计划，研究调整列车时间和衔接关系的方法，改善高速铁路网客流OD之间的列车衔接服务水平，提高高速铁路在中长距离客运市场的竞争力。以列车衔接时间最小和列车衔接方案服务客流比重最大为目标，对需要优化的客流OD划分层级，对不同的客流OD层级提供不同的列车衔接服务水平，满足不同层级客流OD对不同列车衔接服务质量的多样性需求，针对性地提高长距离客流OD的列车衔接服务水平。

在本实施例中，所述方法包括：

(1)以重点换乘客流OD数据作为生成列车衔接方案的输入，生成列车衔接方案；具体地，所述重点换乘客流OD数据包括始发站、换乘站、终到站、前序列车和后序列车，利用Python编程软件生成列车衔接方案；

(2)以生成的列车衔接方案、现有列车运行图和现有路网信息作为优化高速铁路列车衔接方案的输入；具体地，包括：列车衔接时间、列车衔接频率、列车衔接地点、列车衔接方式、列车起讫点、列车在站到达、出发和通过时间。其中，生成的列车衔接方案确定列车衔接时间、列车衔接频率、列车衔接方式和列车起讫点，现有的列车运行图确定列车在站的到达、出发和通过时刻，现有的路网信息确定高速铁路网中的车站信息；

(3)对需要优化的换乘客流OD划分层级，并对现有列车衔接方案服务水平进行分析：

具体地，依据需要优化的换乘客流OD的单日的换乘客流量、直达客流量、直达频率，通过计算OD的换乘频率、航班是否服务于OD和航班频率，将长距离客流OD进行分级，作为确定其等级权重的依据。将筛选出来的客流OD划分为四个等级：

1等级：换乘客流大，直达客流大，直达频率小，有航班竞争

2等级：换乘客流大，直达客流小，直达频率小，有航班竞争

3等级：换乘客流大，直达客流大，直达频率小，无航班竞争

4等级：换乘客流大，直达客流小，直达频率小，无航班竞争

对列车衔接方案服务水平进行分析的指标包括：列车衔接时间、列车衔接频率、换乘枢纽站的选择和旅客换乘方式。列车衔接时间指两列列车完成衔接时的到发时间间隔，列车衔接时间作为评价列车衔接方案服务水平的直观指标，过短的列车衔接时间可能满足不了旅客换乘需要时间和列车停站作业时间，过长的列车衔接时间可能会导致旅客因为等待时间过长而选择其他的换乘替代方案，甚至可能导致大量旅客滞留在车站内影响车站内的其他作业。因此设置合理的列车衔接时间不仅能缩短旅客的换乘时间，提高旅客换乘服务水平，还能保障车站组织作业顺利进行，进一步提高列车衔接方案服务水平。

列车衔接频率指在相应时间内能够提供的有效列车衔接服务次数，有效的衔接服务是指两列车的到发时间和衔接地点都能满足旅客换乘的需求。部分OD尤其直达服务缺失的客流OD列车衔接频率过低可能不能满足日益增长的客流需求，影响旅客选择出行方式，导致客流损失；而直达服务水平较高的客流OD列车衔接频率过高会由于旅客更倾向于直达运输而造成运能浪费，降低列车衔接服务水平。

换乘枢纽站承担客流集散、指引和换乘的功能，较好的始发终到作业条件和较优的换乘条件能够为旅客提供更大的衔接能力、更高的衔接服务水平和更短的衔接时间，能够扩大旅客换乘时换乘列车的选择范围，提高列车衔接方案服务水平。

旅客在高速铁路车站的换乘方式主要分为同站换乘和异站换乘两种，旅客的换乘方式决定旅客的换乘时间和列车衔接时间的下界，影响列车衔接服务水平。

(4)以列车衔接时间最小和列车衔接方案服务客流比重最大为目标，构建目标函数；以列车在始发站调整时间量、两列车是否在枢纽站衔接为决策变量；设置列车衔接时间、原有列车衔接保持、列车始发时间调整范围、天窗、换乘枢纽站衔接能力、相同列车在始发站调整时间、单列车全程与其他列车的衔接数量、标杆车始发时间调整以及决策变量为约束条件；构建高速铁路列车衔接方案优化模型，所述模型通过调整列车时间和列车衔接关系优化现有的列车衔接方案。

定义模型变量与符号

对模型设计的变量与集合、参数进行定义：

a.决策变量

前序列车集合/>中的列车l_i和后序列车集合/>中的列车l_j是否在枢纽站h衔接，如果有衔接关系则取1，无衔接关系则取0；

列车l_i在始发站m_i的调整时间；

列车l_j在始发站m_j的调整时间。

b.集合

c.参数

具体地，以列车衔接时间最小和列车衔接方案服务客流比重最大为目标，构建的目标函数为：

目标函数F₁：列车衔接时间最小

目标函数F₂：列车衔接方案服务客流比重最大

H表示换乘枢纽站集合，h∈H，H表示的换乘枢纽站是S的子集，S表示车站集合；

表示需要优化的第k个客流OD的前序列车集合，l_i∈QX_odk，l_i表示第k个客流OD中的第i列前序列车，其中，k＝1...D，D为客流OD的总数；

表示需要优化的第k个客流OD的后序列车集合，l_i∈HX_odk，l_j表示第k个客流OD中的第j列后序列车，其中，k＝1...D，D为客流OD的总数；

m_i表示列车l_i的始发站，m_j表示列车l_j的始发站；

表示列车l_j在换乘枢纽站h的出发时刻；

表示列车l_i在换乘枢纽站h的到达时刻；

表示列车l_i在始发站m_i的调整时间；

表示列车l_j在始发站m_j的调整时间。

表示前序列车集合/>中的列车l_i和后序列车集合/>中的列车l_j是否在枢纽站h衔接；

：第k个客流OD的比重，Q_OD(根据表格，是否应该是Q_OD)表示客流OD的比重集合，即赋予不同客流、节点、距离等级的客流OD不同的比重；考虑将客流OD的比重与列车衔接关系的乘积最大作为优化目标之一，有针对性地解决部分客流OD列车衔接效率低的问题。

在本实施例中，目标函数为列车衔接时间最小和列车衔接方案服务客流比重最大，列车衔接时间指两列列车完成衔接时的到达和出发时间间隔，客流比重是指赋予不同客流、节点、距离等级的客流OD不同比重，遵循优化等级越高，列车衔接方案服务水平越高的原则，针对性地解决部分客流OD列车衔接服务水平低的问题。

具体地，列车衔接时间是衡量列车衔接服务水平的一个重要指标，优化列车衔接方案应设置合理的列车衔接时间。列车衔接时间指两列列车完成衔接时的列车到达和出发时间间隔，当两列车在换乘枢纽站的衔接时间在合理范围内时，才能形成有效的列车衔接关系：

设置列车衔接时间约束，具体为：

h∈H,m_i、m_j∈S,k＝1...D；

式中，表示前序列车集合/>中的列车l_i和后序列车集合/>中的列车l_j是否在枢纽站h衔接，如果有衔接关系则取1，无衔接关系则取0；/>表示列车l_j在换乘枢纽站h的出发时刻；/>表示列车l_i在换乘枢纽站h的到达时刻；/>表示列车l_i在始发站m_i的调整时间；/>表示列车l_j在始发站m_j的调整时间；lb表示列车衔接时间下限，单位：min；ub表示列车衔接时间上限，单位：min。

具体地，为了避免优化列车衔接方案时破坏大量原有列车衔接，需要使得同一客流OD原有列车衔接，在调整列车始发时间后依然保持，从而实现优化现有列车衔接方案的同时，扩充有效衔接的数量规模：

设置原有列车衔接保持约束，具体为：

h∈H,m_i、m_j∈S,k＝1...D；

式中，表示列车l_j在换乘枢纽站h的出发时刻；/>表示列车li在换乘枢纽站h的到达时刻；/>表示列车l_i在始发站m_i的调整时间；/>表示列车l_j在始发站m_j的调整时间；lb表示列车衔接时间下限，单位：min；ub表示列车衔接时间上限，单位：min。

在调整列车始发时间后，为了避免破坏需要优化的列车与其他列车的原有衔接，保证调整始发时间后的列车与其他列车的衔接仍然有效，主要分为两种情况，具体为：

第一种情况：在调整列车始发时间之前，现有的列车衔接可能与其他不做优化的列车存在衔接，所以需要设置相关约束来尽量不破坏原有的衔接关系。例如一个需要优化的列车衔接G1+G2，在调整列车始发时间之前，不需优化的列车G3和前序列车G1存在衔接，后序列车G2和不需优化的列车G4存在衔接，那么在调整列车始发时间后要尽量保证原有的衔接。因此要保证调整列车始发时间之后，需要优化的列车与不作优化的列车衔接关系仍然有效：

h∈H，m_i,m_j∈S,k＝1...D

第二种情况：优化高速铁路列车衔接方案时，可能会存在不属于同一个衔接的前序列车与后序列车存在衔接关系，因此在调整列车的始发时间时应尽量不破坏原有的衔接。例如在需要优化的列车衔接集合中，G1+G2为一个衔接，G3+G4为另一个衔接，而G2和G3之间也存在衔接关系，此时模型需要保证第一个衔接的后序列车G2和第二个衔接的前序列车G3在调整列车始发时间后衔接关系依然存在。因此，对不属于同一个衔接的后序列车和前序列车存在的原有衔接关系，保证调整列车始发时间之后，两列车的衔接关系仍然有效：

h∈H，m_i、m_j∈S,k＝1...D

h∈H，m_i、m_j∈S,k＝1...D

具体地，从不能大幅度影响列车运行图总体结构角度出发，对列车在始发站调整时间范围进行约束：

设置列车始发时间调整范围约束，具体为：

m_i∈S

式中，表示列车l_i在始发站m_i的调整时间；V表示允许列车始发时间的调整范围限制值；L表示列车集合，S表示车站集合。

具体地，考虑到调整列车始发时间后列车的始发时间和终到时间可能会进入天窗，对调整始发时间的列车的始发和终到时间进行约束：

设置天窗约束，具体为：

m_i∈S

式中，A表示天窗时间下限，单位：min；B表示天窗时间上限，单位：min；表示列车l_i的始发时间；/>表示列车l_i在始发站m_i的调整时间；/>表示列车l_i的终到时间。

具体地，为了避免换乘枢纽站衔接能力不足，需要对单日换乘枢纽站的最大列车衔接数量进行约束：

设置换乘枢纽站衔接能力约束，具体为：

式中，表示前序列车集合/>中的列车l_i和后序列车集合/>中的列车l_j是否在枢纽站h衔接；λ_h表示换乘枢纽站h的衔接能力。

具体地，由于一个客流OD和其他客流OD之间可能会存在相同列车，需要对相同列车在始发站调整的时间进行约束；设置相同列车在始发站调整时间约束条件，具体为：

保证一个客流OD和其他客流OD之间相同的前序列车在始发站的调整时间相同：

i≠j,m_i、m_j∈S,k＝1...D

保证一个客流OD和其他客流OD之间相同的后序列车在始发站的调整时间相同：

i≠j，m_i、m_j∈S,k＝1...D

保证一个客流OD和其他客流OD之间相同的前序列车和后序列车在始发站的调整时间相同：

m_i、m_j∈S,k＝1...D

具体地，为了避免列车发生晚点导致晚点传播和延续，对单列列车全程与其他列车的衔接数量进行约束，设置单列列车全程与其他列车的衔接数量约束，具体为：

k＝1...D

式中，表示前序列车集合/>中的列车l_i和后序列车集合/>中的列车l_j是否在枢纽站h衔接；μ表示允许的单列列车全程与其他列车的最大衔接数量。

具体地，为了保证标杆车的服务水平，对标杆车在始发站调整时间进行约束；设置标杆车始发时间调整约束，具体为：

m_i∈S

式中，L_BG表示标杆车集合；标杆车指全路大站之间开行的停站少、一般只停大站、整点开行、旅程较长的快速列车。表示列车l_i在始发站m_i的调整时间。

具体地，设置决策变量约束，具体为：

h∈H，m_i,m_j∈S,k＝1...D。/>

Claims (8)

1.一种考虑调整列车时间和衔接关系的高速铁路列车衔接方案优化建模方法，其特征在于，所述方法包括：

以重点换乘客流OD数据作为生成列车衔接方案的输入，生成列车衔接方案；

以生成的列车衔接方案、现有列车运行图和现有路网信息作为优化高速铁路列车衔接方案的输入；

对换乘客流OD划分层级，并对列车衔接方案服务水平进行分析，确定换乘客流OD等级以及列车衔接方案服务水平评价指标；

以列车衔接时间最小和列车衔接方案服务客流比重最大为目标，构建高速铁路列车衔接方案优化模型；

其中，所述以列车衔接时间最小和列车衔接方案服务客流比重最大为目标，构建高速铁路列车衔接方案优化模型，具体为：

以列车衔接时间最小和列车衔接方案服务客流比重最大为目标，构建目标函数；以列车在始发站调整时间量、两列车是否在枢纽站衔接为决策变量；设置列车衔接时间、原有列车衔接保持、列车始发时间调整范围、天窗、换乘枢纽站衔接能力、相同列车在始发站调整时间、单列车全程与其他列车的衔接数量、标杆车始发时间调整以及决策变量为约束条件；构建高速铁路列车衔接方案优化模型，所述模型通过调整列车时间和列车衔接关系优化现有的列车衔接方案；

其中，以列车衔接时间最小和列车衔接方案服务客流比重最大为目标，构建的目标函数为：

目标函数F₁：列车衔接时间最小

目标函数F₂：列车衔接方案服务客流比重最大

式中，H表示换乘枢纽站集合，h∈H，h表示的换乘枢纽站是H的子集，H表示的换乘枢纽站是S的子集，S表示车站集合；

QX_ODk表示需要优化的第k个客流OD的前序列车集合，l_i∈QX_odk，l_i表示第k个客流OD中的第i列前序列车，其中，k＝1...D，D为客流OD的总数；

HX_ODk表示需要优化的第k个客流OD的后序列车集合，l_j∈HX_ODk，l_j表示第k个客流OD中的第j列后序列车，其中，k＝1...D，D为客流OD的总数；

m_i表示列车l_i的始发站，m_j表示列车l_j的始发站；

表示列车l_j在换乘枢纽站h的出发时刻；

表示列车l_i在换乘枢纽站h的到达时刻；

表示列车l_i在始发站m_i的调整时间；

表示列车l_j在始发站m_j的调整时间；

表示前序列车集合QX_ODk中的列车l_i和后序列车集合HX_ODk中的列车l_j是否在枢纽站h衔接；

q_ODk：第k个客流OD的比重，表示客流OD的比重集合，即赋予不同客流、节点、距离等级的客流OD不同的比重。

2.根据权利要求1所述一种考虑调整列车时间和衔接关系的高速铁路列车衔接方案优化建模方法，其特征在于，设置列车衔接时间约束，具体为：

式中，表示前序列车集合QX_ODk中的列车l_i和后序列车集合HX_ODk中的列车l_j是否在枢纽站h衔接，如果有衔接关系则取1，无衔接关系则取0；/>表示列车l_j在换乘枢纽站h的出发时刻；/>表示列车l_i在始发站m_i的调整时间；/>表示列车l_i在换乘枢纽站h的到达时刻；/>表示列车l_j在始发站m_j的调整时间；lb表示列车衔接时间下限，单位：min；ub表示列车衔接时间上限，单位：min。

3.根据权利要求1所述一种考虑调整列车时间和衔接关系的高速铁路列车衔接方案优化建模方法，其特征在于，设置原有列车衔接保持约束，具体为：

式中，表示列车l_j在换乘枢纽站h的出发时刻；/>表示列车l_i在始发站m_i的调整时间；表示列车l_i在换乘枢纽站h的到达时刻；/>表示列车l_j在始发站m_j的调整时间；lb表示列车衔接时间下限，单位：min；ub表示列车衔接时间上限，单位：min；

在调整列车始发时间后，为了避免破坏需要优化的列车与其他列车的原有衔接，保证调整始发时间后的列车与其他列车的衔接仍然有效，包括两种情况，具体为：

第一种情况：保证调整列车始发时间之后，需要优化的列车与不作优化的列车衔接关系仍然有效：

第二种情况：对不属于同一个衔接的后序列车和前序列车存在的原有衔接关系，保证调整列车始发时间之后，两列车的衔接关系仍然有效：

4.根据权利要求1所述一种考虑调整列车时间和衔接关系的高速铁路列车衔接方案优化建模方法，其特征在于，设置列车始发时间调整范围约束，具体为：

式中，表示列车l_i在始发站m_i的调整时间；V表示允许列车始发时间的调整范围限制值；L表示列车集合，S表示车站集合；

设置决策变量约束，具体为：

5.根据权利要求1所述一种考虑调整列车时间和衔接关系的高速铁路列车衔接方案优化建模方法，其特征在于，设置天窗约束，具体为：

式中，A表示天窗时间下限，单位：min；B表示天窗时间上限，单位：min；表示列车l_i的始发时间；/>表示列车l_i在始发站m_i的调整时间；/>表示列车l_i的终到时间。

6.根据权利要求1所述一种考虑调整列车时间和衔接关系的高速铁路列车衔接方案优化建模方法，其特征在于，设置换乘枢纽站衔接能力约束，具体为：

式中，表示前序列车集合QX_ODk中的列车l_i和后序列车集合HX_ODk中的列车l_j是否在枢纽站h衔接；λ_h表示换乘枢纽站h的衔接能力；

设置单列车全程与其他列车的衔接数量约束，具体为：

式中，表示前序列车集合QX_ODk中的列车l_i和后序列车集合HX_ODk中的列车l_j是否在枢纽站h衔接；μ表示允许的单列列车全程与其他列车的最大衔接数量。

7.根据权利要求1所述一种考虑调整列车时间和衔接关系的高速铁路列车衔接方案优化建模方法，其特征在于，设置相同列车在始发站调整时间约束条件，具体为：

保证一个客流OD和其他客流OD之间相同的前序列车在始发站的调整时间相同：

保证一个客流OD和其他客流OD之间相同的后序列车在始发站的调整时间相同：

保证一个客流OD和其他客流OD之间相同的前序列车和后序列车在始发站的调整时间相同：

8.根据权利要求1所述一种考虑调整列车时间和衔接关系的高速铁路列车衔接方案优化建模方法，其特征在于，设置标杆车始发时间调整约束，具体为：

式中，L_BG表示标杆车集合。