一种列车运行调整方案生成方法、设备及储存介质与流程

本发明涉及列车信号控制系统，尤其是涉及一种城市轨道交通部分区间中断下的列车运行调整方案生成方法、设备及储存介质。

背景技术：

1、城市轨道交通一般只有两条主要股道供上下行方向分别运行，而不可避免的供电、线路等故障往往会导致一条股道部分区段列车运行中断，且难以快速排除。此时，已进入故障区间的列车无法继续运行，只能待故障排除后加入运行；同时，中断方向上游容易出现车队积聚而下游出现列车数不足的现象。

2、在该类情况下，为了保障运营秩序，运营管理通常采用小交路折返和单线双向运行的组合列车运行模式。小交路折返是指使计划通过故障区段的列车在故障区段前的车站提前折返，保障正常区段的通过能力。单线双向运行则是安排一列车在故障区段的正常股道上往返运行，确保故障区段不完全中断。由于通勤客流量大、行车密度攀高、运力资源有限、运营模式复杂，部分区间中断下的列车运行调整工作是一项艰巨的挑战，其难度更是随着路网规模扩大和客流出行特征的影响而不断升级。

3、运营实践中，故障下的应急预案针对若干个特定区段行车中断给出调整的交路和正常区段的行车间隔，但并没有提供故障区段的救援方案和详细的列车运用方案。自动列车监控(ats)系统中的“自动等间隔调整”模式虽然可用于故障情况下保证均匀行车间隔，但因其将大大降低通过能力而很少被使用。目前，故障情况下仍然主要依靠调度员人工控制、依次调整列车运行，这不仅意味着较大的工作压力和挑战，也无法保证调整的效率和结果的优化。因此，调度实践需要能够生成故障下列车运行调整方案的方法。

4、经检索，中国专利公开号cn110203257a、名称为《一种轨道交通事件下列车运行调度方法和系统》的发明专利提出根据轨道交通线网列车的实时运行状态数据判断发生的交通事件类型，根据预先设置的交通事件类型和列车调度策略之间的对应关系来调整交通事件情况下的列车运行计划，根据调整之后的列车运行计划预测交通事件持续期间轨道交通网络中的客流变化趋势。该专利侧重于基于列车运行调整规则库产生辅助调度信息，对于影响较大的故障区段中断运行，即本专利所指的部分区间中断情况，未考虑故障区段的另一条股道可往返行车的措施，也未提及调整运行图中车次时刻的具体计算方法。

5、xu等人在rescheduling subway trains by a discrete event modelconsidering service balance performance[j].applied mathematical modelling,2016,40(2):1446-1466一文中，针对线路部分区段行车中断的情况，考虑故障区段单线双向交替运行、保持长交路不变的模式，设计了基于离散事件的模型和启发式能力检测算法，能够得到近似优化的调整运行图，但由于未考虑列车在正常区段小交路折返，通过能力明显损失，且正常方向的列车容易出现较多延误。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种列车运行调整方案生成方法、设备及储存介质，旨在解决对不同区段、不同阶段的列车运行进行调整优化的问题，为调度人员提供决策支持，以提高部分区间中断情况下的运营管理水平和服务质量。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、根据本发明的第一方面，提供了一种列车运行调整方案生成方法，该方法包括以下步骤：

4、步骤s1、根据故障原因、发生的时间和位置，确定形成的故障区段和受困的列车信息，并预估故障持续时间；

5、步骤s2、获取故障前实际列车信息和故障后计划列车信息，并按车底、车次序列进行结构化读取；

6、步骤s3、构建整合故障前、故障期间和故障恢复各阶段模式的列车运行方案调整模型；

7、步骤s4、求解列车运行方案调整模型；

8、步骤s5、输出并应用调整运行图。

9、作为优选的技术方案，所述的步骤s1中的故障区段根据故障发生的具体地点和线路拓扑结构综合确定，为了使故障区段和正常区段之间的交路完全独立，确定的故障区段必须是两端车站都可折返的区段。

10、作为优选的技术方案，所述的步骤s1中的预估故障持续时间根据历史同类型故障的平均持续时间确定，在输入故障参数后系统自动调取数据给出故障持续时间和结束时刻预测值，同时允许人工修改，根据实际事态的变化更新故障结束时刻。

11、作为优选的技术方案，所述的步骤s2、获取故障前实际列车信息和故障后计划列车信息具体为：

12、基于实时列车监控数据和计划运行图，识别故障发生前一段时间的实际列车时刻信息和故障期间及之后一段时间的计划列车时刻信息，梳理故障前后实际与计划车次数据对车底的匹配关系。

13、作为优选的技术方案，所述的识别故障发生前一段时间的实际列车时刻信息，为能识别出每个在线列车在至少一个车站有技术作业时间记录的任意一个时间段。

14、作为优选的技术方案，所述的步骤s3具体包括：

15、s3.1、抽象故障阶段的停车处置、单线双向运行、小交路折返的调度策略；

16、s3.2、创建以尽量保障正常区段运营服务水平为目标，考虑列车到发间隔、折返连接的行车约束的全阶段混合整数规划模型。

17、作为优选的技术方案，所述的s3.1具体为：

18、故障区段故障股道上受困列车停车处置，抽象为该类列车在就近车站停车直到故障结束再继续发车前行；

19、故障区段另一侧正常股道上列车单线双向运行，抽象为故障后第一列进入该股道的列车在其间往返运营；

20、正常区段小交路折返，抽象为其他列车运行到故障边缘车站时直接折返为服务反方向。

21、作为优选的技术方案，所述的s3.2中的全阶段混合整数规划模型具体为：

22、(1)决策变量：表示调整后的列车到发时刻的整数变量，表示列车到发事件是否取消的0-1变量，表示折返或出入库活动是否存在的0-1变量，表示列车是否分配在某一折返股道的0-1变量，表示在故障期间还是恢复阶段的0-1变量；

23、(2)目标函数：最小化取消计划服务和偏离计划服务的加权和，其中对取消计划服务的惩罚系数远大于偏离计划服务的惩罚系数；

24、(3)约束条件：受困列车停车时间约束、延误范围约束、运行线取消约束、运行和停站时间约束、小交路折返约束、单线双向运行折返约束、终点站折返约束、同向运行间隔约束、同站发到间隔约束、股道能力约束。

25、作为优选的技术方案，所述的步骤s4中，求解列车运行方案调整模型借助优化求解工具，寻找最优解。

26、作为优选的技术方案，所述的步骤s5中，输出并应用调整运行图是指编写运行图绘制函数，将求解结果通过可视化在计划运行图界面显示为调整运行图，通过数据表导出新的时刻表。

27、根据本发明的第二方面，提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现所述的方法。

28、根据本发明的第三方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现所述的方法。

29、与现有技术相比，本发明具有以下优点：

30、1、识别匹配故障下的多种列车运行调整策略，将停车处置、单线双向运行、小交路折返策略进行抽象，应用于对不同列车的运行控制。

31、2、兼顾各阶段的列车运行模式，整合故障前、故障期间和故障恢复阶段的列车运行方案，保证列车信息的衔接连贯。

32、3、通过优化求解、快速计算，给出调整运行图，为调度指挥提供决策支持，提高调度处置效率。