一种地铁列车运行图自动调整方法、系统、设备及介质

1.本发明涉及地铁列车运行图调整技术领域，特别是涉及一种地铁列车运行图自动调整方法、系统、设备及介质。


背景技术：

2.城市轨道交通系统作为国家基础建设的重要组成部分，对国民经济、社会发展、人民生活的改善都有着重大的影响。为促进地方经济发展，进一步提高交通运输业服务水平，解决大城市内的交通拥堵及空气污染等问题，中国加快了城市轨道交通的规划与建设。目前，中国城市轨道交通系统正处于快速发展的阶段，作为城市公共交通的主体，轨道交通系统肩负着支撑社会经济发展的重要任务。
3.随着城市轨道交通系统网络化运营规模逐渐扩大，客运量及客运强度大幅度增加，列车密度的增加导致牵引供电峰值负荷增加。由于牵引供电峰值负荷的增加，供电不足情况的发生日益严重，一旦发生供电系统故障事件，不仅会造成本线路的运营秩序混乱，而且会对相邻线路和整个路网的运营秩序带来冲击，导致网络中各站点乘客滞留，严重影响乘客出行及安全。
4.供电故障发生后，行车调度考虑列车运行图的调整方法。故障区域前的列车在站内扣停等待调度命令，行车调度与电力调度、维修人员等进行沟通确认供电故障原因、可能持续时间等信息，依据故障产生的原因、位置、可用资源等进行调度决策，制定应急预案进行应对。应急预案启动之后，行车调度对运行图进行调整，为保障供电能力不足时负荷仍在额定范围内，对于故障区段按照规定增大行车间隔。调度员对供电故障区域内进行车流限制，在一个区间内同时只允许一辆列车运行，并对其他列车在其他车站内进行扣停处理。在供电故障恢复之后，调度员撤销应急预案，由于此时当前的列车运行状态与计划运行图的偏差较大，列车运行状态无法立刻恢复至计划运行图表，因而需要一定的过渡时间使列车运行恢复至正常状态。当完全恢复正常运营时，供电故障下的列车运行调整结束。因此在这种情况下，调度员的工作强度大，而且人工调整的方式多凭调度员自身经验和能力，调整的效果很难预知。
5.最后，现有的地铁列车运行图自动调整方法通常未考虑车底周转。车底周转和地铁运营也有着紧密联系，在运行图中，列车的发车间隔大小直接影响投入运营的车底数量，列车在终点站折返与否也直接影响各站到发时间。
6.综上，为提高城市轨道交通运营管理水平，迫切需要一种综合运用多种调整方式并且考虑车底周转的优化方法来实现供电系统故障件下地铁列车运行图自动调整方法。


技术实现要素：

7.本发明的目的是提供一种地铁列车运行图自动调整方法、系统、设备及介质，以实现在双向供电故障条件下，自动调整故障过程中及故障恢复后的全过程列车运行图，使其满足双向供电故障条件下的运营需求。
8.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
9.一种地铁列车运行图自动调整方法，所述方法包括：
10.根据目标地铁线路的线路拓扑结构和供电系统故障类型，确定双向供电故障条件下的列车运行调整参数；所述列车运行调整参数包括：各车站位置、各车站各区间所在供电区段、存车线位置、各车站存车线容量、车辆段位置、各车站最小折返时间、计划车次在各车站的到发时间、故障开始时间、故障结束时间、故障持续时间、发生故障的供电区段的区段号、列车最小站间运行时间、列车最大站间运行时间、列车最小停站时间、列车最小折返时间、列车最大折返时间、列车运行平均速度和非故障区域内列车最小行车间隔；
11.根据所述列车运行调整参数，确定故障影响区域信息和故障区域内列车最小行车间隔；
12.根据所述故障影响的车站集合、所述故障区域内列车最小行车间隔、所述列车运行调整参数和列车运行图自动调整模型，求解各列车在各车站的到发时间和车底周转关系；所述各列车在各车站的到发时间和所述车底周转关系用于确定双向供电故障条件下的列车运行图；
13.其中，所述列车运行图自动调整模型包括：目标函数和约束条件；所述约束条件包括：列车入库出库约束、列车最小停站时间约束、列车扣车约束、列车区间运行时间约束、列车折返约束、列车中途折返约束和列车最小行车间隔约束；所述目标函数是以所有列车的总晚点时间和取消站间运行的车次数量的和最小为目标确定的。
14.可选地，所述根据所述列车运行调整参数，确定故障影响区域信息和故障区域内列车最小行车间隔，具体包括：
15.根据所述发生故障的供电区段的区段号，确定故障影响区域信息；
16.根据所述故障影响区域信息和所述列车运行平均速度，确定故障区域内列车最小行车间隔。
17.可选地，所述根据所述故障影响的车站集合、所述故障区域内列车最小行车间隔、所述列车运行调整参数和列车运行图自动调整模型，求解各列车在各车站的到发时间和车底周转关系，具体包括：
18.根据所述故障影响的车站集合、所述故障区域内列车最小行车间隔和所述列车运行调整参数，建立初始列车运行图调整模型；
19.对所述初始列车运行图调整模型中的非线性约束进行线性化，得到基于混合整数线性规划的列车运行图自动调整模型；
20.对所述列车运行图自动调整模型进行求解，得到各列车在各车站的到发时间和车底周转关系。
21.可选地，对所述列车运行图自动调整模型进行求解，得到各列车在各车站的到发时间和车底周转关系，具体包括：
22.采用cplex求解器或gurobi求解器，对所述列车运行图自动调整模型进行求解，得到各列车在各车站的到发时间和车底周转关系。
23.可选地，所述目标函数为：
24.minz＝ωbzb+ωczc；
25.式中：z为所有列车的总晚点时间和取消站间运行的车次数量的加权和，zb为所有
列车的总晚点时间，ωb为所有列车的总晚点时间的权重，zc为取消站间运行的车次数量，ωc为取消站间运行的车次数量的权重。
26.可选地，所述列车最小停站时间约束包括：
[0027][0028]
式中：ζ
k,i
为车次k在车站i与车站i+1之间的运行状态，ζ
l,i
为车次l在车站i与车站i+1之间的运行状态；a
k,i
为列车运行图调整后，车次k在车站i的实际到站时间，a
l,i
为列车运行图调整后，车次l在车站i的实际到站时间；d
k,i
为列车运行图调整后，车次k在车站i的实际发车时间，d
l,i
为列车运行图调整后，车次l在车站i的实际发车时间；ku为上行车次的数量，kd为下行车次的数量；为列车最小停站时间；i为车站数量的
[0029]
可选地，所述列车最小行车间隔约束包括：
[0030][0031][0032]
式中：ζ
k,i
为车次k在车站i与车站i+1之间的运行状态，ζ
l,i
为车次l在车站i与车站i+1之间的运行状态；h
min
为非故障区域内最小行车间隔，为故障区域内最小行车间隔；d
k,i
为列车运行图调整后，车次k在车站i的实际发车时间，d
l,i
为列车运行图调整后，车次l在车站i的实际发车时间；d
k+1,i
为列车运行图调整后，车次k+1在车站i的实际发车时间，d
l+1,i
为列车运行图调整后，车次l+1在车站i的实际发车时间；d
k+2,i
为列车运行图调整后，车次k+2在车站i的实际发车时间，d
l+2,i
为列车运行图调整后，车次l+2在车站i的实际发车时间；ie为故障影响的车站集合；i为车站数量的
[0033]
一种地铁列车运行图自动调整系统，所述系统包括：
[0034]
列车运行调整参数确定模块，用于根据目标地铁线路的线路拓扑结构和供电系统故障类型，确定双向供电故障条件下的列车运行调整参数；所述列车运行调整参数包括：各车站位置、各车站各区间所在供电区段、存车线位置、各车站存车线容量、车辆段位置、各车站最小折返时间、计划车次在各车站的到发时间、故障开始时间、故障结束时间、故障持续时间、发生故障的供电区段的区段号、列车最小站间运行时间、列车最大站间运行时间、列车最小停站时间、列车最小折返时间、列车最大折返时间、列车运行平均速度和非故障区域
内列车最小行车间隔；
[0035]
故障影响情况确定模块，用于根据所述列车运行调整参数，确定故障影响区域信息和故障区域内列车最小行车间隔；
[0036]
列车运行图调整模块，用于根据所述故障影响的车站集合、所述故障区域内列车最小行车间隔、所述列车运行调整参数和列车运行图自动调整模型，求解各列车在各车站的到发时间和车底周转关系；所述各列车在各车站的到发时间和所述车底周转关系用于确定双向供电故障条件下的列车运行图；
[0037]
其中，所述列车运行图自动调整模型包括：目标函数和约束条件；所述约束条件包括：列车入库出库约束、列车最小停站时间约束、列车扣车约束、列车区间运行时间约束、列车折返约束、列车中途折返约束和列车最小行车间隔约束；所述目标函数是以所有列车的总晚点时间和取消站间运行的车次数量的和最小为目标确定的。
[0038]
一种电子设备，包括存储器及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述电子设备执行上述的地铁列车运行图自动调整方法。
[0039]
一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的地铁列车运行图自动调整方法。
[0040]
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
[0041]
本发明提供的地铁列车运行图自动调整方法，通过确定列车运行调整参数、故障影响的车站集合和故障区域内列车最小行车间隔，并结合列车运行图自动调整模型，求解得到各列车在各车站的到发时间和车底周转关系，能够自动调整故障过程中及故障恢复后的全过程列车运行图，且由于建立的列车运行图自动调整模型充分考虑了双向供电故障条件下的行车间隔、折返时间、车底周转等约束条件，能够保证调整后的列车运行图的可行性，提高地铁列车运行图的调整效率，使其满足双向供电故障条件下的运营需求。
附图说明
[0042]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0043]
图1为本发明提供的地铁列车运行图自动调整方法的流程图；
[0044]
图2为本发明实施例提供的地铁列车运行图自动调整方法的具体流程图；
[0045]
图3为本发明实施例提供的地铁线路拓扑结构示意图；
[0046]
图4为本发明实施例提供的无故障条件下的计划运行图；
[0047]
图5为本发明实施例提供的双向供电故障条件下的地铁运行图；
[0048]
图6为本发明提供的地铁列车运行图自动调整系统的模块图。
[0049]
符号说明：列车运行调整参数确定模块—1，故障影响情况确定模块—2，列车运行图调整模块—3。
具体实施方式
[0050]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0051]
本发明的目的是提供一种地铁列车运行图自动调整方法、系统、设备及介质，以实现在双向供电故障条件下，自动调整故障过程中及故障恢复后的全过程列车运行图，使其满足双向供电故障条件下的运营需求。
[0052]
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0053]
实施例一
[0054]
本实施例提供一种地铁列车运行图自动调整方法，如图1及图2所示，所述方法包括：
[0055]
步骤s1：根据目标地铁线路的线路拓扑结构和供电系统故障类型，确定双向供电故障条件下的列车运行调整参数；所述列车运行调整参数包括：各车站位置、各车站各区间所在供电区段、存车线位置、各车站存车线容量、车辆段位置、各车站最小折返时间、计划车次在各车站的到发时间(包括到站时间和发车时间)、故障开始时间、故障结束时间、故障持续时间、发生故障的供电区段的区段号、列车最小站间运行时间、列车最大站间运行时间、列车最小停站时间、列车最小折返时间、列车最大折返时间、列车运行平均速度和非故障区域内列车最小行车间隔。
[0056]
步骤s2：根据所述列车运行调整参数，确定故障影响区域信息和故障区域内列车最小行车间隔。该步骤具体包括：
[0057]
步骤s21：根据所述发生故障的供电区段的区段号，确定故障影响区域信息。
[0058]
步骤s22：根据所述故障影响区域信息和所述列车运行平均速度，确定故障区域内列车最小行车间隔。
[0059]
步骤s3：根据所述故障影响的车站集合、所述故障区域内列车最小行车间隔、所述列车运行调整参数和列车运行图自动调整模型，求解各列车在各车站的到发时间和车底周转关系；所述各列车在各车站的到发时间和所述车底周转关系用于确定双向供电故障条件下的列车运行图。该步骤具体包括：
[0060]
步骤s31：根据所述故障影响的车站集合、所述故障区域内列车最小行车间隔和所述列车运行调整参数，建立初始列车运行图调整模型。
[0061]
步骤s32：对所述初始列车运行图调整模型中的非线性约束进行线性化，得到基于混合整数线性规划的列车运行图自动调整模型。
[0062]
步骤s33：对所述列车运行图自动调整模型进行求解，得到各列车在各车站的到发时间和车底周转关系。优选地，采用cplex求解器或gurobi求解器，对所述列车运行图自动调整模型进行求解，得到各列车在各车站的到发时间和车底周转关系。
[0063]
其中，所述列车运行图自动调整模型包括：目标函数和约束条件；所述约束条件包括：列车入库出库约束、列车最小停站时间约束、列车扣车约束、列车区间运行时间约束、列车折返约束、列车中途折返约束和列车最小行车间隔约束；所述目标函数是以所有列车的总晚点时间和取消站间运行的车次数量的和最小为目标确定的。
[0064]
下面分别对上述各步骤进行详细论述：
[0065]
步骤(1)：根据线路拓扑结构和供电系统故障类型，配置地铁双向供电系统故障条件下列车运行调整所需的基础参数，即包括线路参数、列车参数和故障参数在内的列车运行调整参数。所述参数具体包括：各车站位置、各车站各区间所在供电区段、存车线位置、各车站存车线容量、车辆段位置、各车站最小折返时间、计划车次在各车站的到发时刻(即到发时间)、故障发生时间、故障持续时间、列车最小和最大站间运行时间、列车最小站停时间、非故障区域列车最小行车间隔(即列车最小追踪间隔)等信息。
[0066]
其中，所述线路拓扑结构中包括：各车站位置、各车站各区间所属供电区段、各车站存车线容量、车辆段位置、各车站最小折返时间等信息，可以直接获取。线路拓扑结构如图3所示，线路中一共有2i个车站，2i个区间。车站编号为1至2i，区间编号为1至2i。本发明中将由车站1运行至车站i方向的列车定义为上行车次，由车站i+1运行至车站2i方向的列车定义为下行车次，车站和区间索引由i表示。线路上共有g个供电区段，供电区段号索引由g表示。第g个供电区段负责供电的区间集合为ig。线路上共有is个存在存车线的车站，表示为is＝{1,2,...,is}，其中车站i的存车线容量为ci，车站i的初始存车数为计划运行图中共有ku个上行计划车次，kd个下行计划车次，车次索引由k,l表示。计划车次k在各车站的计划到发时间可表示为
[0067]
根据上述实际线路拓扑结构可配置计算供电系统故障条件下列车运行图调整模型所需的基础参数。该部分基础参数从系统中获取，包括：站间最小运行时间r
imin
及最大运行时间r
imax
、最小停站时间最小折返时间u
min
、最大折返时间u
max
、系统允许非故障区段列车最小追踪间隔h
min
。此外，供电故障开始时间为ts，供电故障结束时间为td，发生故障的供电区段的区段号为ge。
[0068]
步骤(2)：根据步骤(1)配置的线路与列车的基本参数信息，计算双向供电故障影响区域和故障区域内列车最小行车间隔时间，该过程分为步骤b1、b2。
[0069]
b1、根据发生故障的供电区段的区段号ge得到其负责供电的区间即为故障影响的车站集合为ie。然后执行步骤b2。所述故障影响区域信息包括故障影响区域的区间号、故障影响区域的各区间的区间长度和故障影响的车站集合。
[0070]
b2、根据公式计算ie中每个区间内列车最小行车间隔。供电故障区间内采用单边供电，无法支撑计划运行图中通过列车的数量。每个区间在同一时间只能供给一列列车运行。因此，采用上述公式计算列车最小行车间隔
[0071]
步骤(3)：根据步骤(2)计算的故障影响区域的区间号和故障区域内列车最小行车间隔时间，进一步建立初始列车运行图调整模型，该过程分为步骤c1、c2、c3、c4、c5、c6、c7、c8。
[0072]
c1、建立目标函数。
[0073]
所述目标函数的具体公式为：
[0074]
minz＝ωbzb+ωczc；
[0075]
式中：z为所有列车的总晚点时间和取消站间运行的车次数量的加权和，zb为所有列车的总晚点时间，ωb为所有列车的总晚点时间的权重，zc为取消站间运行的车次数量，
ωc为取消站间运行的车次数量的权重。
[0076]
一方面，对于供电系统故障，列车晚点对乘客造成的影响较大；另一方面，为提供足够的运力，在约束的条件下，应保证取消车次数最少。因此，综合考虑列车总晚点时间和取消站间运行数量。
[0077]
列车总晚点时间zb的计算方法如下：
[0078][0079]
其中，整形变量a
k,i
,d
k,i
分别用于表示运行图调整后，列车k在车站i的实际到站时间和实际发车时间，其中i∈i，k∈ku。具体地，a
k,i
为列车运行图调整后，车次k在车站i的实际到站时间，a
l,i
为列车运行图调整后，车次l在车站i的实际到站时间；d
k,i
为列车运行图调整后，车次k在车站i的实际发车时间，d
l,i
为列车运行图调整后，车次l在车站i的实际发车时间；为计划车次k在车站i的计划到站时间，为计划车次k在车站i的计划发车时间；为计划车次l在车站i的计划到站时间，为计划车次l在车站i的计划发车时间；ζ
k,i
为车次k在车站i与车站i+1之间的运行状态，ζ
l,i
为车次l在车站i与车站i+1之间的运行状态；ku表示上行(计划)车次的数量，kd表示下行(计划)车次的数量。
[0080]
取消站间运行数量zc的计算方法如下：
[0081][0082]
c2、建立列车入库出库约束。
[0083]
不具有存车条件的车站则不允许存车，即：
[0084][0085]
其中，0-1变量α
k,i
表示车次k是否在车站i入库，0-1变量α
l,i
表示车次l是否在车站i入库，即α
k,i
为车次k在车站i的入库状态，α
l,i
为车次l在车站i的入库状态；is表示存在存车线的车站数量。
[0086]
每一车次对应的车底只能进入一条存车线，即：
[0087][0088]
每个车站存车线容量ci应被限制，即：
[0089][0090]
其中，ci表示车站i的存车线容量，表示车站i的初始存车数。
[0091]
每个车站出库车辆数不应大于初始存车数与入库车辆数之和，即：
[0092][0093]
其中，0-1变量β
k,i
表示车次k是否在车站i出库，0-1变量β
l,i
表示车次l是否在车站i出库，即β
k,i
为车次k在车站i的出库状态，β
l,i
为车次l在车站i的出库状态。
[0094]
c3、建立列车最小停站时间约束。
[0095]
列车在各个车站的停站时间应满足列车在车站完成基本作业所需的最小停站时间的要求，即：
[0096][0097]
其中，0-1变量δ
k,l
表示下行车次区间l是否是上行车次k的衔接车次，0-1变量δ
l,k
表示上行车次区间k是否是下行车次l的衔接车次，即δ
k,l
为下行车次l与上行车次k的衔接状态，δ
l,k
为上行车次k与下行车次l的衔接状态；为列车最小停站时间。
[0098]
具体地，ζ
k,i
/ζ
l,i
用于判断车次k/l在车站i与车站i+1之间的运行是否被取消，如果被取消，则ζ
k,i
/ζ
l,i
为1；若未被取消，则为0。ζ
k,i
/ζ
l,i
的计算方法为：
[0099][0100]
其中，符号
⊙
表示同或运算；α
k,i
′
为车次k在车站i
′
的入库状态，α
l,i
′
为车次l在车站i
′
的入库状态；β
k,i
′
为车次k在车站i
′
的出库状态，β
l,i
′
为车次l在车站i
′
的出库状态；i
′
为车站索引。
[0101]
c4、建立列车扣车约束。
[0102]
如果由干扰引起的主要延误违反了安全限制，则随后的列车需要由后续站点的调度员扣留，即：
[0103][0104]
其中，ζ
k+1,i
为车次k+1在车站i与车站i+1之间的运行状态，ζ
l+1,i
为车次l+1在车站i与车站i+1之间的运行状态，m为一极大正整数。
[0105]
c5、建立列车区间运行时间约束。
[0106]
列车在区间运行时，旅行时间应在合理的时间范围内取值，受到最小运行时间和最大运行时间的约束，即：
[0107][0108]
[0109]
其中，r
imin
为车站i的站间最小运行时间，r
imax
为车站i的站间最大运行时间。
[0110]
c6、建立列车折返约束。
[0111]
车次运行至终点站时，若未返回车辆段，则在折返过程中需考虑折返时间的约束，折返时间应满足列车折返作业所需的最小折返时间以及最大折返时间的要求，同时考虑列车是否在本折返站或之前已入库，即：
[0112][0113][0114]
其中，u
min
为列车最小折返时间，u
max
为列车最大折返时间；a
k,i
为列车运行图调整后，车次k在车站i(上行终点站)的实际到站时间，d
l,i+1
为列车运行图调整后，车次l在车站i+1(下行始发站)的实际发车时间，a
l,2i
为列车运行图调整后，车次l在车站2i(下行终点站)的实际到站时间；d
k,1
为列车运行图调整后，车次k在车站1(上行始发站)的实际发车时间。
[0115]
每个车次的接续车次只能有一列车，且每个车次的车底所执行的前序车次只能为一个车次，即：
[0116][0117][0118]
在考虑折返约束时还应考虑到车底到达终点站后必须入库或进行折返，即：
[0119][0120]
上行或下行的列车在折返后，反方向的接续车次必须有车底执行，此时有两种情况，一种情况是接续车次由折返车辆执行，另一种情况是接续车次由中间站出库的车次执行，即：
[0121][0122]
只有未被取消的车次才能在运行中途入库，即：
[0123][0124]
c7、建立中途折返约束。
[0125]
在供电故障修复后，为尽快恢复至计划运行图，在故障阶段入库的列车应进行出库的操作，以保障线路中运行的车辆数。
[0126]
中途折返的时间应满足列车折返作业所需的最小折返时间的要求，即：
[0127][0128]
其中，0-1变量λ
k,l,i
表示上行车次k在车站i入库并中折为下行车次l；0-1变量λ
l,k,i
表示下行车次l在车站i入库并中折为上行车次k。
[0129]
当车底在车站i中途折返时，即车底在车站i出库时，其前提是此车底执行的前序车次在车站i入库，因此应添加如下约束：
[0130][0131]
c8、建立列车最小行车间隔约束。
[0132]
每一车站的站台在同一时刻只能有一辆列车占用，后续列车只有等待直至前行列车离开车站之后才能进站。因此，车次的实际运行间隔需大于最小行车间隔。该约束条件要求在未发生故障时，连续两列列车在正常追踪运行时行车间隔需满足最小行车间隔h
min
的约束。而在供电故障区域影响范围内，由于供电故障造成的故障区域内供电能力不足的情况，故障区域内无法支撑原来列车之间的最小行车间隔，因此引入故障区域内最小行车间隔即在故障区域内，连续两列列车在追踪运行时需满足故障区域内最小行车间隔h
min
′
的约束。
[0133]
对车次k与车次k+1行车间隔进行约束，即：
[0134][0135]
其中，h
min
为非故障区域内最小行车间隔，为故障区域内最小行车间隔；d
k,i
为列车运行图调整后，车次k在车站i的实际发车时间，d
l,i
为列车运行图调整后，车次l在车站i的实际发车时间；d
k+1,i
为列车运行图调整后，车次k+1在车站i的实际发车时间，d
l+1,i
为列车运行图调整后，车次l+1在车站i的实际发车时间；ie为故障影响的车站集合。
[0136]
由于有些车次被取消，故还要对车次k与车次k+2行车间隔进行约束，即：
[0137][0138]
其中，d
k+2,i
为列车运行图调整后，车次k+2在车站i的实际发车时间，d
l+2,i
为列车运行图调整后，车次l+2在车站i的实际发车时间。
[0139]
步骤(4)：将步骤(3)中的非线性约束进行线性化，并利用cplex求解器进行求解，具体包括d1、d2。
[0140]
d1、对c3公式中同或的逻辑运算进行线性化，引入下式：
[0141]
α
⊙
β＝αβ+(1-α)(1-β)。
[0142]
将步骤c3中含有同或的公式转化为：
[0143][0144]
其中，(1,i)表示上行车次区间，(i+1,2i)表示下行车次区间。
[0145]
d2、使用cplex求解器进行求解，并输出求解结果；优选地，所述方法还包括根据求解结果铺画调整后(即双向供电故障条件下)的列车运行图。
[0146]
实施例二
[0147]
本实施例以房山线为例，对实施例一中提供的地铁列车运行图自动调整方法进行进一步说明。其中，调整前(即无故障条件下)的计划运行图如图4所示。按照本发明实施例一的方法实现的供电系统故障条件下地铁列车运行图自动调整实例如图5所示。基本参数配置如表一所示，其中，列车与车站的索引均从0开始计算：
[0148]
表一 基本参数配置表
[0149][0150]
各区间最小、最大运行时间如表二所示：
[0151]
表二 各区间最小、最大运行时间表
[0152][0153][0154]
各供电区段负责供电的区间如表三所示：
[0155]
表三 各供电区段负责供电的区间表
[0156][0157]
图4中上下行计划车次各24个，其中上行列车索引为[0,51]，下行列车索引为[52,103]。车底总数为26个。运行图纵坐标为车站，上下行车站共24个，其中车辆段与索引为1和22的车站相连接，横坐标表示时间，上下行列车发车间隔均为3min。图4中从左下至右上方向的斜线表示上行列车运行线，从左上至右下方向的斜线表示下行列车运行线。
[0158]
按照实施例一的方法调整后(即双向供电故障条件下)的列车运行图如图5所示。图5中浅灰色线表示计划运行图，从左下至右上方向的深灰色斜线表示调整后的上行列车运行线，从左上至右下方向的深灰色斜线表示调整后的下行列车运行线。图5中供电故障开始时间为7:35，结束时间为8:05，持续时间为30分钟。故障的供电区段的区段号为3。通过步骤(2)计算得到双向供电故障的区间为6～7、15～16区间(gyc到cy)，故障区域内列车最小行车间隔时间为243秒、302秒、302秒、243秒。
[0159]
实施例三
[0160]
为了执行上述实施例一对应的方法，以实现相应的功能和技术效果，下面提供一种地铁列车运行图自动调整系统。如图6所示，所述系统包括：
[0161]
列车运行调整参数确定模块1，用于根据目标地铁线路的线路拓扑结构和供电系统故障类型，确定双向供电故障条件下的列车运行调整参数；所述列车运行调整参数包括：各车站位置、各车站各区间所在供电区段、存车线位置、各车站存车线容量、车辆段位置、各车站最小折返时间、计划车次在各车站的到发时间、故障开始时间、故障结束时间、故障持续时间、发生故障的供电区段的区段号、列车最小站间运行时间、列车最大站间运行时间、列车最小停站时间、列车最小折返时间、列车最大折返时间、列车运行平均速度和非故障区域内列车最小行车间隔。
[0162]
故障影响情况确定模块2，用于根据所述列车运行调整参数，确定故障影响区域信息和故障区域内列车最小行车间隔。
[0163]
列车运行图调整模块3，用于根据所述故障影响的车站集合、所述故障区域内列车最小行车间隔、所述列车运行调整参数和列车运行图自动调整模型，求解各列车在各车站的到发时间和车底周转关系；所述各列车在各车站的到发时间和所述车底周转关系用于确定双向供电故障条件下的列车运行图。
[0164]
其中，所述列车运行图自动调整模型包括：目标函数和约束条件；所述约束条件包括：列车入库出库约束、列车最小停站时间约束、列车扣车约束、列车区间运行时间约束、列
车折返约束、列车中途折返约束和列车最小行车间隔约束；所述目标函数是以所有列车的总晚点时间和取消站间运行的车次数量的和最小为目标确定的。
[0165]
实施例四
[0166]
本发明实施例还提供一种电子设备，包括存储器和处理器，该存储器用于存储计算机程序，该处理器用于运行计算机程序以使电子设备执行实施例一中的地铁列车运行图自动调整方法。所述电子设备可以是服务器。
[0167]
另外，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现实施例一中的地铁列车运行图自动调整方法。
[0168]
本发明提供了一种故障持续时间确定的双向供电系统故障条件下地铁列车运行图自动调整方法、系统、设备及介质。首先，根据供电故障类型及地铁线路拓扑计算单点双向供电故障条件下故障影响区域及故障区域内各站列车最小行车间隔；其次，根据故障影响区域及故障区域内各站列车最小行车间隔以及故障持续时间等基本参数，建立初始列车运行图调整模型，该模型考虑多种车辆周转调整措施，以及列车运行时刻的调整，具体包括：目标函数及各类约束，即列车入库出库约束、列车最小停站时间约束、列车扣车约束、列车区间运行时间约束、列车折返约束、列车中途折返约束、列车最小行车间隔约束；最后，根据对初始列车运行图调整模型中的非线性约束进行线性化，求解所述混合整数线性规划双向供电故障条件下的地铁列车自动调整模型，输出列车在各车站的到发时间以及车底周转关系等决策信息，最终确定调整后的列车运行图。
[0169]
本发明在双向供电故障条件下，根据预先给定的供电故障持续时间和其他基本参数，可自动计算故障影响区域及故障区域内列车最小行车间隔，并自动调整故障过程中及故障恢复后的列车运行图，使其满足双向供电故障条件下的运营需求，包括列车发车时间、折返时间、安全间隔等约束条件，尤其是综合运用了加开备车、缩短或增加列车行车间隔及中途折返等多种地铁列车运行调整策略，充分利用车底资源和线路资源，降低运营成本，可大大提高双向供电故障条件下地铁列车运行图调整的效率，供电故障结束后，快速恢复正常的运行秩序。
[0170]
综上所述，本发明具有以下优点：
[0171]
1、在双向供电故障的条件下，自动调整故障过程中及故障恢复后的全过程列车运行图，使其满足双向供电故障条件下的运营需求。
[0172]
2、自动调整的列车运行图可满足供电系统故障条件下行车间隔、折返时间、车底周转等约束条件，保证调整后运行图的可行性，提高了地铁运行图调整效率。
[0173]
3、综合运用多种列车运行调整策略并且考虑车底周转的地铁列车运行图自动调整方法可充分利用车辆与地铁线路资源，能够在供电故障条件下减少与计划运行图的差距和取消车次数，提高运营服务水平，降低地铁运营成本。
[0174]
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
[0175]
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的
思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。