CN101973291B - 一种城市轨道交通列车等间隔调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种城市轨道交通列车等间隔调整方法，步骤为：1)确定各站间区间内的列车到前方最近站台的进站次序并相应形成列车进站队列；2)找出列车数量最多的列车进站队列，选取参考车；3)从参考车所在的列车进站队列开始，依次计算前方各列车进站队列的首列列车到前方最近站台的计划到站时间；4)当任一列车到达站台时，计算其早晚点偏差；若早晚点偏差为零，则执行步骤5)；否则调整该列车在该站台的停站时间和该列车在下一个站间区间的运行时间，使得该列车到达下一站台时的早晚点偏差减小，然后执行步骤5)；5)当列车离开站台时，更新该列车的后方相邻列车到达该站台的计划到站时间，并返回执行步骤4)。本发明方法的调整效率高。

Description

一种城市轨道交通列车等间隔调整方法

技术领域

本发明涉及一种城市轨道交通列车的运行调整方法，具体涉及一种适用于列车时刻表无效或列车出现较大运营偏差时尽快使城市轨道交通列车恢复等间隔运营的调整方法。

背景技术

目前，城市轨道交通列车的运营调整方法主要以时刻表自动调整和人工辅助调整为主。时刻表调整以事先编制好的计划时刻表为依据，当运营中的列车出现早晚点偏差时，通过自动计算并下发新的停站时间和/或站间区间运行时间，使出现偏差的列车尽快恢复到计划时刻表规定的时间运行。人工辅助调整包括增减停站时间、增减列车、扣车或跳停等。时刻表自动调整可以解决列车运营出现的较小偏差。对于涉及多列车的严重的运营延误则需采用人工辅助调整。人工辅助调整方式对调度员的专业技术要求高，调整效率低，也会影响乘客的乘坐舒适度。

等间隔调整方法是另外一种城市轨道交通列车调整方法。其基本思想是通过计算早晚点列车的运行偏差，调整各次列车在各个车站的停站时间和各个站间区间的运行时间，使得各次列车在各个车站的到达时间保持为固定的间隔的功能。等间隔调整方法不依赖于计划时刻表，可以解决涉及多列车的严重的运营延误。目前国内外已有科研单位和地铁公司开始研究等间隔调整方法来满足实际应用需求，但是相关的具体算法描述和相关系统应用介绍未见报导。

发明内容

本发明的目的是针对城市轨道交通列车运营出现多列车运营延误，提供一种有效的城市轨道交通列车等间隔调整方法，使得各次列车在各个车站的到达时间尽量保持为固定的时间间隔，以解决时刻表自动调整和人工辅助调整无法克服的不足。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：该城市轨道交通列车等间隔调整方法包括如下步骤：

1)根据所有列车的先后位置关系，确定各个站间区间内的列车到前方最近站台的进站次序，并相应地形成各个站间区间内的列车到前方最近站台的列车进站队列；

2)找出列车数量最多的列车进站队列，若该队列中的列车数量为奇数，则选取位于该队列最中间位置的列车作为参考车；若该队列中的列车数量为偶数，则选取位于该队列最中间位置的两列列车中的任一列车作为参考车；

3)根据预先设定的列车到站时间间隔值和各个站间区间的所述列车进站队列，从参考车所在的列车进站队列开始，根据式(1)按照列车前进方向依次计算各列车进站队列的首列列车到前方最近站台的计划到站时间：

ST_i＝ST_i-1+T_i-Q_i*I    (1)

式(1)中，ST_i为当前列车进站队列的首列列车到前方最近站台的计划到站时间；ST_i-1为后方相邻列车进站队列的首列列车到其前方最近站台的计划到站时间；T_i为当前列车进站队列所在的站间区间的列车运行时间参考值；Q_i为当前列车进站队列的列车数量；I表示预先设定的列车到站时间间隔值；如果当前列车进站队列为参考车所在队列，则ST_i-1为当前系统时间t₀，Q_i为当前列车进站队列中位于参考车前方的列车数量；

4)当任一列车到达站台时，计算该列车的实际到站时间与该列车的计划到站时间的差值得到该列车到达该站台的早晚点偏差；如果早晚点偏差为零，则执行步骤5)；如果早晚点偏差不为零，则调整该列车在该站台的停站时间和该列车在下一个站间区间的运行时间，使得该列车到达下一站台时的早晚点偏差减小，然后执行步骤5)；

5)当列车离开站台时，按照式(2)更新该列车的后方相邻列车到达该站台的计划到站时间，并返回执行步骤4)；

ST_new＝ST_old+I            (2)

式(2)中，ST_old表示离开站台的列车到该站台的计划到站时间，ST_new表示离开站台的列车的后方相邻列车到该站台的更新后的计划到站时间，I表示预先设定的列车到站时间间隔值。

进一步地，本发明在所述步骤4)中，按如下方法调整列车在该站台的停站时间和该列车在下一个站间区间的运行时间：

1)计算该列车在该站台的停站时间的最大可调值及其在下一个站间区间的区间运行时间的最大可调值；

2)若该列车的早晚点偏差小于或等于该列车在下一个站间区间的区间运行时间的最大可调值，则以该列车的下一个站间区间的列车运行时间参考值减去该列车的早晚点偏差值得到调整后的该列车在下一个站间区间的区间运行时间，且该列车在该站台的停站时间取参考值；

若该列车的早晚点偏差大于该列车在下一个站间区间的区间运行时间的最大可调值，且小于或等于该列车在该站台的停站时间的最大可调值和该列车在下一个站间区间的区间运行时间的最大可调值之和，则以该列车的下一个站间区间的列车运行时间的参考值减去该列车的下一个站间区间的区间运行时间的最大可调值得到调整后的该列车在下一个站间区间的区间运行时间；且以该列车在该站台的停站时间参考值减去该列车的早晚点偏差值，再加上该列车在下一个站间区间的区间运行时间的最大可调值，得到调整后的该列车在该站台的停站时间；

若该列车的早晚点偏差大于该列车在该站台的停站时间的最大可调值和该列车在下一个站间区间的区间运行时间的最大可调值之和，则以该列车的下一个站间区间的列车运行时间的参考值减去该列车的下一个站间区间的区间运行时间的最大可调值得到调整后的该列车在下一个站间区间的区间运行时间；且以该列车在该站台的停站时间参考值减去该列车在该站台的停站时间的最大可调值，得到调整后的该列车在该站台的停站时间。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

在城市轨道交通列车运营过程中，如果出现多列车的严重的运营延误时，通过本发明等间隔调整方法，降低了调度员的劳动强度，减少了恢复正常运营的时间，提高了运营质量和运营能力。特别地，本发明实现列车等间隔调整所依赖的参考数据少，算法简单、计算量小，调整效率高、速度快。

附图说明

图1为本发明的等间隔调整方法主要流程图。

图2为本发明的等间隔调整方法初始化时的系统状态图。

图3为本发明的计划到站时间计算及更新流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述，但以下实施例不应该理解为对本发明的限制。

本发明的等间隔调整方法主要流程如图1所示。首先根据列车到站时间间隔值和各个站间区间的列车进站队列，计算出各列车进站队列的首列列车到前方最近站台的计划到站时间；当任一列车到达站台时，计算该列车的实际到站时间与该列车的计划到站时间的差值得到该列车到达该站台的早晚点偏差；然后根据计算得出的早晚点偏差调整该列车在该站台的停站时间和该列车在下一个站间区间的运行时间；当列车离开该站台时，更新该列车的后方相邻列车到达该站台的计划到站时间；随着列车的到站和离站，各次列车的早晚点偏差逐渐减小，相应的到站时间将满足设定的到站时间间隔值，运营中的列车可达到等间隔运行状态。

当列车运营出现多列车的严重的运营延误时，轨道交通列车运行调整系统经自动或人工切换为等间隔调整模式。图2给出了4个车站8个站台8辆车的等间隔调整方法初始化时的系统状态图。如图2所示，多辆列车在站台SD0202和站台SD0302的站间区间发生了阻塞造成列车发生大面积的晚点。本发明的等间隔调整方法的基本过程包括：

1)根据所有列车的先后位置关系，确定各个站间区间内的列车到前方最近站台的进站次序，并相应地形成各个站间区间内的列车到前方最近站台的列车进站队列。

所述列车进站队列以队列的形式保存各个站间区间内的列车的进站次序。位于队列头的列车将最先到达前方最近站台。如图2所示，列车4、5、6位于站台SD0202至SD0302的站间区间内，相应的列车进站队列Q保存了该站间区间内的这3辆列车到达站台SD0302的列车进站次序。该列车进站队列保存的列车编号依次为4、5、6；列车4最先到达站台SD0302，列车4的后方相邻列车为列车5，列车5的后方相邻列车为列车6。

2)找出列车数量最多的列车进站队列，若该队列中的列车数量为奇数，则选取位于该队列最中间位置的列车作为参考车；若该队列中的列车数量为偶数，则选取位于该队列最中间位置的两列列车中的任一列车作为参考车。

如图2所示，站台SD0202至SD0302的站间区间内列车分布最紧密，相应的列车进站队列的列车数量最多；因此选取位于该列车进站队列中间的列车5作为参考车。

3)根据预先设定的列车到站时间间隔值和各个站间区间的所述列车进站队列，从参考车所在的列车进站队列开始，按照式(1)依次计算各列车进站队列的首列列车到前方最近站台的计划到站时间：

ST_i＝ST_i-1+T_i-Q_i*I    (1)

式(1)中，ST_i为当前列车进站队列的首列列车到前方最近站台的计划到站时间；ST_i-1为后方相邻列车进站队列的首列列车到其前方最近站台的计划到站时间；T_i为当前列车进站队列所在的站间区间的列车运行时间参考值；Q_i为当前列车进站队列的列车数量；I表示预先设定的列车到站时间间隔值；如果当前列车进站队列为参考车所在队列时，则ST_i-1为当前系统时间t₀，Q_i为当前列车进站队列中位于参考车前方的列车数量。

列车到站时间间隔值I是等间隔运行时各次列车在各个站台的到站时间的差值。到站时间间隔值可以由调度员根据运营需求设定，也可以根据总运行时间除以在线列车数量计算得出；总运行时间包括列车运行一圈经过所有站间区间的运行时间之和和经过所有站台的停站时间之和。

各站间区间的列车运行时间参考值T_i在轨道交通系统设计时根据站间区间长度、线路状况以及运营能耗情况计算得出，并在开通运营前经过真实列车的空载模拟运营验证。各站间区间的运行时间参考值在验证通过后可保持不变，供计划时刻表编制以及列车运行调整使用。如图2所示，记站台SD0202到站台SD0302的站间区间的列车运行时间参考值为T₁，顺着列车前进的方向，各站间区间(即SD0302到SD0402的站间区间、SD0402到SD0401的站间区间……SD0101到SD0102的站间区间、SD0102到SD0202的站间区间)的列车运行时间参考值相应地分别记为T_i(i＝2，3，4，5，6，7，8)。

计划到站时间的计算及更新流程如图3所示。首先计算参考车所在的列车进站队列的首列车到达前方最近站台的计划到站时间；ST_i-1取当前系统时间t₀，当前列车进站队列中位于参考车5前面的列车共计一辆，为列车4；由式(1)可以计算出位于参考车所在的列车进站队列首位的列车4到达前方最近站台SD0302的计划到站时间为ST₁＝t₀+T₁-I；顺着列车前进的方向，根据式(1)顺序计算其余位于SD0302到SD0402的站间区间、SD0402到SD0401的站间区间……SD0101到SD0102的站间区间、SD0102到SD0202的站间区间的各个列车进站队列的首列列车到其前方最近站台的计划到站时间。如果某个列车进站队列为空，则将该列车进站队列的后方相邻列车进站队列的首列列车作为该列车进站队列的首列车，且该列车进站队列的列车数量Q_i取零。例如站台SD0401的列车进站队列为空，计划到站时间ST₃＝ST₂+T₃为列车3到达站台SD0401的计划到站时间。

4)当任一列车到达站台时，计算该列车的实际到站时间与该列车的计划到站时间的差值得到该列车到达该站台的早晚点偏差；如果早晚点偏差为零，则执行步骤5)；如果早晚点偏差不为零，则调整该列车在该站台的停站时间和该列车在下一个站间区间的运行时间，使得该列车到达下一站台时的早晚点偏差减小，然后执行步骤5)。

根据列车的早晚点偏差调整列车运营，需要首先计算该列车在该站台的停站时间的最大可调值及其在下一个站间区间的区间运行时间的最大可调值。如果列车早点，可以通过增加停站时间和增加区间运行时间来调整列车运行；如果列车晚点，则可以通过减少停站时间和减少区间运行时间来调整列车运行。考虑到客流量、运营效率、乘坐舒适度以及线路状况，列车的停站时间和站间区间的运行时间只能在指定的范围内调整。相应的可调整范围一般在城市轨道交通系统设计时指定，并且在开通运营前通过真实列车模拟运行验证。

停站时间的最大可调值根据当前指定的停站时间参考值与系统设计时指定的该站台的停站时间的最大/最小值比较得出。例如，假设系统设计时指定某站台的列车停站时间的取值范围为15至60秒，停站时间的参考值为25秒；如果列车晚点，则停站时间最大可调值为25-15＝10秒；如果列车早点，则停站时间最大可调值为60-25＝35秒。

站间区间运行时间的最大可调值根据当前指定的站间区间运行时间参考值与系统设计时指定的站间区间运行时间最大/最小值比较得出。例如，假设系统设计时指定某站间区间的运行时间的取值范围为60至90秒，运行时间的参考值为75秒；如果列车晚点，则站间区间运行时间最大可调值为75-60＝15秒；如果列车早点，则站间区间运行时间最大可调值为90-60＝30秒。

在所述步骤4)中，可按如下方法调整列车在该站台的停站时间和该列车在下一个站间区间的运行时间：

(a)若该列车的早晚点偏差小于或等于该列车在下一个站间区间的区间运行时间的最大可调值，则将该列车的下一个站间区间的列车运行时间参考值减去该列车的早晚点偏差值得到调整后的该列车在下一个站间区间的区间运行时间，且该列车在该站台的停站时间取参考值。例如，假设列车晚点10秒，停站时间的参考值为25秒，区间运行时间参考值为75秒，区间运行时间最大可调值为15秒，则调整后该列车的停站时间为25秒，区间运行时间为75-10＝65秒。使区间运行时间减少10秒钟，则该列车的早晚点偏差减为零，该列车恢复正点运行。当所有列车都恢复正点运行后，系统中的列车可达到等间隔运行状态。

(b)若该列车的早晚点偏差大于该列车在下一个站间区间的区间运行时间的最大可调值，且小于或等于该列车在该站台的停站时间的最大可调值和该列车在下一个站间区间的区间运行时间的最大可调值之和，则将该列车的下一个站间区间的列车运行时间的参考值减去该列车的下一个站间区间的区间运行时间的最大可调值得到调整后的该列车在下一个站间区间的区间运行时间，且将该列车在该站台的停站时间参考值减去该列车的早晚点偏差值，再加上该列车在下一个站间区间的区间运行时间的最大可调值，得到调整后的该列车在该站台的停站时间。例如，假设列车晚点20秒，停站时间的参考值为25秒，区间运行时间参考值为75秒，停站时间的最大可调值为10秒，区间运行时间的最大可调值为15秒，则调整后该列车在下一个站间区间的运行时间为75-15＝60秒，在该站台的停站时间为25-20+15＝20秒。区间运行时间减少15秒钟，停站时间减少5秒，则该列车的早晚点偏差减为零，该列车恢复正点运行；当所有列车都恢复正点运行后，运营中的列车可达到等间隔运行状态。

(c)若该列车的早晚点偏差大于该列车在该站台的停站时间的最大可调值和该列车在下一个站间区间的区间运行时间的最大可调值之和，则将该列车的下一个站间区间的列车运行时间的参考值减去该列车的下一个站间区间的区间运行时间的最大可调值得到调整后的该列车在下一个站间区间的区间运行时间，且将该列车在该站台的停站时间参考值减去该列车在该站台的停站时间的最大可调值，得到调整后的该列车在该站台的停站时间。例如，假设列车晚点30秒，停站时间的参考值为25秒，区间运行时间的参考值为75秒，停站时间的最大可调值为10秒，区间运行时间的最大可调值为15秒，则调整后该列车在下一个站间区间的运行时间为75-15＝60秒，在该站台的停站时间为25-10＝15秒。区间运行时间减少15秒钟，停站时间减少10秒，该列车的早晚点偏差减少为30-15-10＝5秒。

5)当列车离开站台时，按照式(2)更新该列车的后方相邻列车到达该站台的计划到站时间，并返回执行步骤4)。

ST_new＝ST_old+I                (2)

式(2)中，ST_old表示离开站台的列车到该站台的计划到站时间，ST_new表示离开站台的列车的后方相邻列车到该站台的计划到站时间，I表示设定的列车到站时间间隔值。

例如，假设列车3到达站台SD0402的计划到站时间ST_old为8点30分，设定的列车到站时间间隔值为5分钟；列车3离开站台SD0402后，列车4作为列车3的后方相邻列车，列车4到达站台SD0402的计划到站时间应该是ST_new等于8点40分。

如前所述，在步骤4)中，通过调整某列车在某站台的停站时间和该列车在下一个站间区间的运行时间，可能将该列车到达下一站台时的早晚点偏差一次性调整至零。以列车3为例，通过对列车3在站台SD0402的停站时间和列车3在下一个站间区间(即站台SD0402到站台SD0401的站间区间)的运行时间进行一次调整后，即可能将列车3到达下一站台SD0401时的早晚点偏差减小至零。若列车3到达下一站台SD0401的早晚点偏差经过一次调整后尚没有减为零，则当列车3离开站台SD0402时，按照式(2)更新列车3后方相邻的列车4到达站台SD0402的计划到站时间，并返回执行步骤4)，使得列车3到达站台SD0401时继续调整该列车3在站台SD0401的停站时间和下一个站间区间(即站台SD0401到站台SD0301的站间区间)的运行时间，使列车3到达下一站台SD0301的早晚点偏差进一步减少，如此反复执行步骤4)和步骤5)，列车3的早晚点偏差将最终减为零。

如果各列车的早晚点偏差经过等间隔调整后都减为零，则经过各站台的各次列车的到站时间将满足设定的到站时间间隔值，运营中的各列车达到等间隔运行状态。

本发明实现列车等间隔调整不需要参考时刻表数据，仅需要参考列车的进站队列及设定的到站时间间隔值，所依赖的参考数据少；本发明的主要计算量在于初始化时计算前方各列车进站队列的首列列车到前方最近站台的计划到站时间，而列车调整时更新计划到站时间的算法简单，计算量小；本发明确定各站间区间内列车到前方最近站台的进站次序并相应形成列车进站队列，考虑了各列车的前后位置关系，对所有列车同时进行调整，因此调整效率高、速度快。

Claims (2)

1.一种城市轨道交通列车等间隔调整方法，其特征在于包括如下步骤：

1)根据所有列车的先后位置关系，确定各个站间区间内的列车到前方最近站台的进站次序，并相应地形成各个站间区间内的列车到前方最近站台的列车进站队列；

2)找出列车数量最多的列车进站队列，若该队列中的列车数量为奇数，则选取位于该队列最中间位置的列车作为参考车；若该队列中的列车数量为偶数，则选取位于该队列最中间位置的两列列车中的任一列车作为参考车；

3)根据预先设定的列车到站时间间隔值和各个站间区间的所述列车进站队列，从参考车所在的列车进站队列开始，根据式(1)按照列车前进方向依次计算各列车进站队列的首列列车到前方最近站台的计划到站时间：

ST_i＝ST_i-1+T_i-Q_i*I    (1)

式(1)中，ST_i为当前列车进站队列的首列列车到前方最近站台的计划到站时间；ST_i-1为后方相邻列车进站队列的首列列车到其前方最近站台的计划到站时间；T_i为当前列车进站队列所在的站间区间的列车运行时间参考值；Q_i为当前列车进站队列的列车数量；I表示预先设定的列车到站时间间隔值；如果当前列车进站队列为参考车所在队列，则ST_i-1为当前系统时间t₀，Q_i为当前列车进站队列中位于参考车前方的列车数量；

4)当任一列车到达站台时，计算该列车的实际到站时间与该列车的计划到站时间的差值得到该列车到达该站台的早晚点偏差；如果早晚点偏差为零，则执行步骤5)；如果早晚点偏差不为零，则调整该列车在该站台的停站时间和该列车在下一个站间区间的运行时间，使得该列车到达下一站台时的早晚点偏差减小，然后执行步骤5)；

5)当列车离开站台时，按照式(2)更新该列车的后方相邻列车到达该站台的计划到站时间，并返回执行步骤4)；

ST_new＝ST_old+I            (2)

式(2)中，ST_old表示离开站台的列车到该站台的计划到站时间，ST_new表示离开站台的列车的后方相邻列车到该站台的更新后的计划到站时间，I表示预先设定的列车到站时间间隔值。

2.如权利要求1所述的城市轨道交通列车等间隔调整方法，其特征在于：在所述步骤4)中，按如下方法调整列车在该站台的停站时间和该列车在下一个站间区间的运行时间：

1)计算该列车在该站台的停站时间的最大可调值及其在下一个站间区间的区间运行时间的最大可调值；

2)若该列车的早晚点偏差小于或等于该列车在下一个站间区间的区间运行时间的最大可调值，则以该列车的下一个站间区间的列车运行时间参考值减去该列车的早晚点偏差值得到调整后的该列车在下一个站间区间的区间运行时间，且该列车在该站台的停站时间取参考值；

若该列车的早晚点偏差大于该列车在下一个站间区间的区间运行时间的最大可调值，且小于或等于该列车在该站台的停站时间的最大可调值和该列车在下一个站间区间的区间运行时间的最大可调值之和，则以该列车的下一个站间区间的列车运行时间的参考值减去该列车的下一个站间区间的区间运行时间的最大可调值得到调整后的该列车在下一个站间区间的区间运行时间；且以该列车在该站台的停站时间参考值减去该列车的早晚点偏差值，再加上该列车在下一个站间区间的区间运行时间的最大可调值，得到调整后的该列车在该站台的停站时间；

若该列车的早晚点偏差大于该列车在该站台的停站时间的最大可调值和该列车在下一个站间区间的区间运行时间的最大可调值之和，则以该列车的下一个站间区间的列车运行时间的参考值减去该列车的下一个站间区间的区间运行时间的最大可调值得到调整后的该列车在下一个站间区间的区间运行时间；且以该列车在该站台的停站时间参考值减去该列车在该站台的停站时间的最大可调值，得到调整后的该列车在该站台的停站时间。

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