一种基于反馈调节的高速铁路列车运行调整方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于反馈调节的高速铁路列车运行调整方法，解决了现有技术中没有通过冲突严重性排序再依次进行冲突消解的缺陷，本发明首先获得当前时刻列车的运行状态、经过车站和区间状态；再次检测是否有冲突发生或在在将来时刻是否有潜在冲突，若否，则在将来时刻到来的时候更新数据信息，并重复该步骤，反之，则进入下一步；最后根据列车运行调整规则以最小冲突消解代价进行列车运行冲突消解，并按消解结果调整列车运行方案直至列车运行结束，反之，返回上一步。通过上述方法，本发明根据列车运行调整规则进行冲突消解，先排序再依次消解，可实现反馈调节，具有高实时性和高整体性的优点。
【专利说明】—种基于反馈调节的高速铁路列车运行调整方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种高速铁路列车运行调整方法，具体来讲，是指一种以实施一定列车运行调整方案后高速列车运行的动态性能、高速铁路运行冲突对高速列车运行影响程度为反馈信息进行列车运行调整方案优化的列车运行调整方法。
【背景技术】
[0002]列车运行调整问题是一个典型的资源调度问题，国内外专家和学者致力于该问题的研究已有近50年的历史。专家和学者先后建立了运行调整问题的数学规划模型和基于离散事件的动态方法求解列车调整模型并利用遗传算法、协调优化算法、分枝定界等方法对模型进行求解，构建了列车运行调整计划的专家系统，提高运营调度系统的智能性。史峰等提出最早冲突优先方法消解列车运行图中的冲突以实现列车运行调整，这种方法虽然能够避免冲突组合的问题，但却没有将不同类别及严重程度的冲突区别对待，可能导致严重的冲突由于缺乏消解条件而得不到很好的消解。
【发明内容】
[0003]本发明提供一种基于反馈调节的高速铁路列车运行调整方法，目的在于将冲突的严重性从高到低进行排序，并按照该顺序消除冲突的引发原因，以免一个地方消解了的冲突通过一定的转移和转化而以另外的形式在另一个地方又产生冲突。
[0004]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下:
[0005]一种基于反馈调节的高速铁路列车运行调整方法，包括以下步骤:
[0006](I)获得当前时刻列车的运行状态、经过车站和区间状态；
[0007](2)检测是否有冲突发生或在在将来时刻是否有潜在冲突，若否，则在将来时刻到来的时候更新数据信息，并重复该步骤，反之，则进入下一步；
[0008](3)根据列车运行调整规则进行列车运行冲突消解，并按消解结果调整列车运行方案直至列车运行结束，反之，返回上一步。
[0009]为进一步说明冲突消解的依据，所述步骤(3)中冲突消解的方法如下:
[0010](3a)进行列车运行冲突度量；
[0011](3b)确定列车运行冲突消解次序；
[0012](3c)根据单个冲突的消解策略，计算其中一个冲突消解代价；
[0013](3d)制定该冲突的消解方案；
[0014](3e)判断是否所有冲突的消解方案已确定，若已确定完所有冲突的消解方案，该冲突消解过程结束，若未确定完所有冲突的消解方案，则重复步骤(3c)?(3e)。
[0015]进一步的，所述确定列车运行冲突消解次序是根据冲突的严重度从高到低排序。
[0016]作为多种优选，单个冲突的消解策略为平移运行线、交换运行线、变更停站和越行中的至少一种。
[0017]在更新列车运行方案时，同时需要满足所述步骤(3)中调整列车运行调整方案受到以下11个方面的约束:
[0018](I)列车区间运行时间约束；
[0019](II)列车停站时间约束；
[0020](III)列车出发追踪间隔时间约束；
[0021 ] (IV)列车到达追踪间隔时间约束；
[0022](V)需办理旅客业务车站发车时间约束；
[0023](VI)车站到发线数约束；
[0024](VII)动车组接续时间约束；
[0025](VIII)旅客换乘时间约束；
[0026]( IX)跨线列车跨线时间约束；
[0027](X)天窗时间约束；
[0028](XI)逻辑约束。
[0029]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果:
[0030]本发明在检测冲突并且预测将来可能发生冲突后，首先进行冲突严重性的排序，使较为严重可能使生命财产损失较大的冲突首先做出冲突消解的动作，并反馈至现阶段，以最小冲突消解代价提前消解冲突以便将来高速铁路列车运行出现更大程度的列车运行秩序紊乱，提高列车运行质量。
[0031]同时本发明通过冲突判定、度量、预测、消解技术的综合运用来解决列车运行调整问题，通过合理设计冲突消解策略降低列车运行调整问题的计算复杂度，提高列车运行调整优化效率，具有高实时性和高整体性的优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0032]图1为本发明的流程图。
[0033]图2为本发明中冲突消解方法的流程图。
[0034]图3为仿真运行前算例阶段计划运行图。
[0035]图4为仿真情景一中列车I晚点600s调整计划图。
[0036]图5为仿真情景一中列车I晚点600s运行冲突消解代价曲线图。
[0037]图6为仿真情景二中列车I晚点1800s运行冲突消解代价曲线图。
【具体实施方式】
[0038]下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。
[0039]实施例
[0040]列车运行冲突消解是一个对冲突列车占用运输资源的次序和时间的重新确定问题。不同的列车运行冲突消解方案，将带来不同的列车运行调整效果，影响行车指挥质量。因此，列车运行冲突消解方案的好坏直接影响行车指挥的效果。列车运行冲突的消解是通过变更列车运行次序和到发时间来消除列车之间对运输资源占用时间的重叠或使相关技术设备的运用满足列车的技术作业要求。
[0041]如图1和图2所示，本发明的实现过程如下:[0042](1)首先，获得当前时刻列车的运行状态、经过车站和区间状态，以方便后续计算。
[0043](2)检测是否有冲突发生或在在将来时刻是否有潜在冲突，若否，则在将来时刻到来的时候更新数据信息，并重复该步骤，反之，则进入下一步；
[0044]对于检测是否有冲突或潜在冲突为现有技术故不多作说明。
[0045](3)根据列车运行调整规则进行列车运行冲突消解，并按消解结果调整列车运行方案直至列车运行结束，反之，返回上一步。
[0046]步骤(3)为本实施例将详细说明的步骤。
[0047]高速铁路的各类列车运行冲突中，可能发生在区间，也可能发生在车站。车站间隔时间冲突、到发线运用冲突、动车组接续时间冲突、列车运行与旅客换乘时间冲突、跨线列车跨线时间冲突为发生在车站的冲突，而区间冲突、行车作业与维修作业冲突是发生在区间的冲突。车站间隔时间冲突中的发车间隔时间冲突和到发线运用冲突的消解在冲突发生的当前车站完成，而区间冲突的消解需要在冲突发生前的车站完成。动车组接续时间冲突、列车运行与旅客换乘时间冲突、跨线列车跨线时间冲突是在区段终点站或特定的几个车站发生的冲突，需要在其前方各站根据列车未来的运行可能性不断进行方案调整和修正进行消解，本实施例将这几类冲突作为前述各类冲突消解方案可行性的评价依据，在列车运行冲突预测时重点考虑这几类冲突发生的可能性并将其作为冲突消解方案的反馈信息。但无论高速铁路列车运行冲突是发生在车站还是区间，列车运行冲突的消解均是在车站完成的。
[0048]因此:
[0049]A.首先进行列车运行冲突度量，即判断所有冲突的严重程度。
[0050]B.对不同冲突进行冲突等级的度量，根据各冲突的严重程度排序。为了降低冲突消解的复杂度，每次选择最严重的冲突进行优先消解，优先消除对列车运行过程影响最大、危害最严重的列车运行冲突。
[0051]C.接下来依次解决每个冲突，对每个冲突制定具体的消解策略，而不同的消解策略将导致不同的整体列车运行状态，对后续列车运行产生不同的影响。需注意的是，冲突消策略的制定主要解决两个问题:冲突列车的运行次序和冲突列车的时间平移量。
[0052]选取3个列车运行指标来评估列车的运行状态。
[0053]第一个指标:冲突时间消解代价
[0054]若将两列车运行特征值分别作为冲突列车时间平移的单位时间代价，则令其与相应消解策略下所得方案的列车运行时间平移量的乘积为冲突消解时间代价PCT。设两列列车分别为i和j，在k站的平移量分别为ATil^P Λ ΤΛ，两列列车在j站的列车运行特征值分别为Tik和ΤΛ，则列车i和j的冲突消解时间代价为:
[0055]PikCT=TikXATjk
[0056]=TjkXiSTjk
[0057]该冲突消解方案为Rk，Rk的冲突消解时间代价为PCT(Rk，s(k)，i，j)，有:
[0058]Pct (Rk, s (k)，i，j) =Tik X Δ Tik+TJk X Δ Tjk
[0059]冲突消解策略中对应冲突方案的Pct越小，其冲突消解的效果越优，在冲突消解时作为冲突消解方案确定的依据。[0060]第二个指标:后效冲突
[0061]在k站消解列车i的冲突后，列车未来各类列车运行冲突可能性的总和称为冲突消解方案的后效冲突，记为G且有:
[0062]
【权利要求】
1.一种基于反馈调节的高速铁路列车运行调整方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)获得当前时刻列车的运行状态、经过车站和区间状态； (2)检测是否有冲突发生或在在将来时刻是否有潜在冲突，若否，则在将来时刻到来的时候更新数据信息，并重复该步骤，反之，则进入下一步； (3)根据列车运行调整规则进行列车运行冲突消解，并按消解结果调整列车运行方案直至列车运行结束，反之，返回上一步。
2.根据权利要求1所述的一种基于反馈调节的高速铁路列车运行调整方法，其特征在于，所述步骤(3)中冲突消解的方法如下: (3a)进行列车运行冲突度量； (3b)确定列车运行冲突消解次序； (3c)根据单个冲突的消解策略，计算其中一个冲突消解代价； (3d)制定该冲突的消解方案； (3e)判断是否所有冲突的消解方案已确定，若已确定完所有冲突的消解方案，该冲突消解过程结束，若未确定完所有冲突的消解方案，则重复步骤(3c)?(3e)。
3.根据权利要求2所述的一种基于反馈调节的高速铁路列车运行调整方法，其特征在于，所述确定列车运行冲突消解次序是根据冲突的严重度从高到低排序。
4.根据权利要求3所述的一种基于反馈调节的高速铁路列车运行调整方法，其特征在于，所述单个冲突的消解策略为平移运行线、交换运行线、变更停站和越行中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的一种基于反馈调节的高速铁路列车运行调整方法，其特征在于，所述步骤(3)中调整列车运行调整方案受到以下11个方面的约束: (I)列车区间运行时间约束； (II)列车停站时间约束； (III)列车出发追踪间隔时间约束； (IV)列车到达追踪间隔时间约束； (V)需办理旅客业务车站发车时间约束； (VI)车站到发线数约束； (VII)动车组接续时间约束； (VIII)旅客换乘时间约束； (IX)跨线列车跨线时间约束； (X)天窗时间约束； (XI)逻辑约束。
【文档编号】B61L27/00GK103481918SQ201310478620
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年10月14日 优先权日:2013年7月4日
【发明者】文超, 彭其渊 申请人:文超, 彭其渊