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基于改进PSO算法的铁路运行网络抗毁性研究

发表时间：2020/1/16 来源：《知识-力量》2019年12月59期作者：江冀海

[导读] 本文在铁路地理网模型的基础上，将列车开行方案融入其中构建铁路运行网络模型，以度权效应的变式为抗毁性评价指标，使用改进后的粒子群算法对铁路运行网络的列车流量分配进行优化，得出经过抗毁性优化的列车开行方案建议。

（湖南铁路科技职业技术学院，湖南株洲 412006）
课题项目：本文系湖南铁路科技职业技术学院院级课题“基于粒子群优化算法的铁路车流网抗毁性研究”
（课题编号：HNTKY-KT2017-7）的阶段性成果之一。
摘要：本文在铁路地理网模型的基础上，将列车开行方案融入其中构建铁路运行网络模型，以度权效应的变式为抗毁性评价指标，使用改进后的粒子群算法对铁路运行网络的列车流量分配进行优化，得出经过抗毁性优化的列车开行方案建议。
关键词：复杂网络；抗毁性；PSO

         1、引言
         研究铁路抗毁性的目的是要对其进行修复，对于铁路网这个特殊的服务型功能网络，对于它的修复主要可以从两个方面入手：一是修复其拓扑结构恢复路网连通性；二是通过调度调整运输计划恢复路网业务功能[1]。本文将从运输调度调整策略为切入点，在构建的铁路运行网络的基础上，使用改进后的粒子群算法对铁路运行网络的列车流量分配进行优化，得出抗毁性优化的列车开行方案建议，即通过合理分配列车运行网络流量的方式来提升网络的抗毁性[2]。
         2、列车运行网络构建
         本文以铁路物理网为载体，将列车开行方案设计权重融入其中，以此构建的加权网络称为列车运行网络。以局部提留网络数据为基础，以实际铁路站点为网络节点，实际铁路线路为网络边，单线或多线铁路在此均抽象为一条边，将相邻站点实际列车开行数量作为边的权重，以此构建的加权列车运行网络模型。
         度数较高的站点为区域网络中的重要节点，其邻边权重往往较高。这些站点的损毁将使得相当大数量的列车运行受到影响。本文所探求的就是在保证高度数站点在网络中重要性的前提下，将网络边权重重新进行合理分配，给出新的列车开行方案建议[3]，使得当某些站点损毁时铁路网中运行受到影响的列车总数降到最低，提升铁路网抗毁能力。
         3、抗毁性评价指标
         将铁路网中对相邻站点间列车开行数量的合理分配抽象为网络流量的分配问题。在实际的列车运行网络中，不可能所有站点都具有相同的重要性，由于客流量及地理位置的差异不同站点在铁路网中的重要性也相应不同，本文综合考虑网络流量和度数，以度权效应为评价指标，用于评价列车运行网络中节点的重要度，如公式1所示。