CN103448758B - 一种准时及节能的列车自动调整方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种准时及节能的列车自动调整方法及系统，其中，该方法包括：判断当前列车路段中的在线列车数量是否超过门限值；若超过该门限值，则根据准时调整策略进行计算，获得列车停站时间及区间运行等级；若未超过该门限值，则根据节能调整策略进行计算，获得列车停站时间及区间运行等级。通过采用本发明公开的方法及系统保障了列车运行的准时性与节能性，并且减少了调度员的工作量。

Description

一种准时及节能的列车自动调整方法及系统

技术领域

本发明涉及城市轨道交通技术领域，尤其涉及一种准时及节能的列车自动调整方法及系统。

背景技术

列车自动调整是城市轨道交通ATS（AutomaticTrainSupervision，自动列车监控系统）系统中的一项重要功能，它通过对列车实际进出站时刻与原有计划时刻进行比对，计算列车在车站的停站时间，以及列车在区间的运行时间或等级。ATS系统通过分别将调整的结果输出到站台的发车指示器，以及车载控制设备上，从而到达控制列车运行行为与秩序，并减轻调度员工作量的目的。

随着列车以及车载控制技术的发展，与ATS系统配合的城市轨道交通列车以及相关控制系统均能够提供多种模式的驾驶曲线。不同模式的驾驶曲线，对应于不同的区间运行时间，以及能源消耗。一般来说，区间运行时间较小，列车尽可能以全速运行，则对应较高的能源消耗，而区间运行时间较长，列车可以充分利用惰行方式运行，对应较低的能源消耗。列车运行中的能源消耗量，直接受ATS的自动列车调整功能影响。

如何在ATS自动列车调整技术方案中，即考虑准时目标，又考虑节能目标，是目前需要解决的一个问题。

然而，现有自动列车调整技术，其主要目标是针对列车实际运行情况与时刻表的偏离进行调整，以达到减小列车早晚点时间，使得列车实际运行情况与计划运行情况一致的目的；即自动调整计算过程中，只是以准时目标为基础，缺乏对于列车节能曲线的考虑。

发明内容

本发明的目的是提供一种准时及节能的列车自动调整方法及系统，保障了列车运行的准时性与节能性，并且减少了调度员的工作量。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种准时及节能的列车自动调整方法，其特征在于，该方法包括：

判断当前列车路段中的在线列车数量是否超过门限值；

若超过该门限值，则根据准时调整策略进行计算，获得列车停站时间及区间运行等级；

若未超过该门限值，则根据节能调整策略进行计算，获得列车停站时间及区间运行等级。

一种准时及节能的列车自动调整系统，其特征在于，该系统包括：

列车停站时间及区间运行等级计算模块，用于判断当前列车路段中的在线列车数量是否超过门限值；若超过该门限值，则根据准时调整策略进行计算，获得列车停站时间及区间运行等级；若未超过该门限值，则根据节能调整策略进行计算，获得列车停站时间及区间运行等级。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，根据在线列车与门限值的关系确定当前列车运营属于高峰期或平峰期，进而使用对应的准时或节能调整策略；保证了调节列车运行秩序、减轻了调度员工作量；同时，达到了列车运行的准时及节约能源的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例一提供的一种准时及节能的列车自动调整方法的流程图；

图2为本发明实施例二提供的一种准时调整策略中时间距离的示意图；

图3为本发明实施例二提供的一种节能调整策略中时间距离的示意图；

图4为本发明实施例三提供的一种准时及节能的列车自动调整系统的示意图。

具体实施方式

下面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，都属于本发明的保护范围。

图1为本发明实施例一提供的一种准时及节能的列车自动调整方法的流程图。如图1所示，该方法主要包括如下步骤：

步骤11、判断当前列车路段中的在线列车数量是否超过门限值；若超过门限值，则转入步骤12；否则，转入步骤13。

本发明实施例列车自动调整策略包括：准时与节能策略；通常情况下，采用准时策略进行列车自动调整时，表明当前属于旅客出行高峰期；采用节能策略进行列车自动调整时，表明当前属于旅客出行平峰期。

本步骤可以设定为周期性进行，也可以在列车进站停稳后进行，也可以根据用户的需求随时进行，此处并不对其进行的时刻做出限定。

所述的在线列车数量是指所有从车辆段出发，经过转换轨进入正线的车辆；可以根据接收到的联锁系统发送的光带信息（可根据光带信息确定列车数量），以及列车自动防护系统发送的列车位置信息，获得当前列车路段中在线列车的数量。

所述列车门限值可结合具体线路特征，以及平峰期和高峰期列车运行间隔情况来确定。作为举例而非限定，某线路高峰期投入运营车辆数为25辆，而从客流平峰期进入高峰期时，开始投入车辆为21辆，那么可以将列车门限值设置为21。

步骤12、根据准时调整策略进行计算，获得列车停站时间及区间运行等级。

由前述可知，当使用准时调整策略时，当前时刻属于运营高峰期。此时，针对旅客出行的高峰时段的列车运行调整策略，其主要目的是保证列车的准时性；换言之，通过对列车的调整，使得偏离时刻表的列车运行尽可能快速的恢复至与时刻表一致的状态。

当根据准时调整策略计算出列车停站时间后，则可预测出列车的出发时间，并与时刻表进行比较，则可确定当前列车是否出发晚点，再根据其是否出发晚点，选择相应等级的运行曲线。通常情况下，若列车出发晚点，则选取区间等级较高的加速曲线；若列车出发早点，可选取区间等级较低的惰行曲线；若列车出发正点，则可选取标准曲线。

进一步的，为了确保运行曲线等级选择的准确性，还需要在列车出发前对运行曲线等级进行确认，具体的：将列车的实际出发时间与预测的列车出发时间相比较，若两者一致，则不更改运行曲线的等级；否则，根据所述列车的实际出发时间判定列车是否出发晚点，并选取对应等级的运行曲线（选择方式参见上一段的内容），获得所述区间运行等级。

步骤13、根据节能调整策略进行计算，获得列车停站时间及区间运行等级。

由前述可知，当使用节能调整策略时，当前时刻属于运营平峰期。此时，针对旅客出行非高峰时段的列车运行调整策略，在保证列车基本能够按照时刻表运行的情况下，尽可能利用列车惰行曲线并达到节约能耗的目的。

当根据节能调整策略计算出列车停站时间后，则可预测出列车的出发时间，并与时刻表进行比较，则可确定当前列车是否出发晚点，再根据其是否出发晚点，选择相应等级的运行曲线，从而获得所述区间运行等级；另外，在列车出发前对同样对运行曲线等级进行确认，其方法与步骤12中的类似，不再赘述。

本发明实施例根据在线列车与门限值的关系确定当前列车运营属于高峰期或平峰期，进而使用对应的准时或节能调整策略；保证了调节列车运行秩序、减轻了调度员工作量；同时，达到了列车运行的准时及节约能源的目的。

实施例二

为了便于理解本发明，下面结合附图2-3对准时及节能调整策略做进一步介绍。

（一）、准时调整策略的目的是通过对列车的调整，使得偏离时刻表的列车运行尽可能快速的恢复至与时刻表一致的状态；其具体包括两个步骤：1）计算列车停站时间；2）基于列车停站时间预测该列车是否晚点，并进行运行曲线的初步选择。

下面根据准时调整策略并结合图2，对列车停站时间的计算过程做详细的说明。

如图2所示，表示一列车从车站A经过车站B开往车站C的时间距离图，横坐标为时间，纵坐标为车站。图2中，T1表示列车计划到达B站时间，T2与T2'表示列车实际到达B站时间（T2表示提前到站，T2'表示晚点到站），T3表示列车计划离开B站时间，T4表示列车计划到达C站时间，T5与T5'表示列车实际离开B站时间（T5表示出发早点，T5'表示出发晚点）。

具体的计算步骤如下：

1）根据列车进站停稳的时刻（T2或T2'）及计划发车的时刻T3计算参考停站时间Δt1：Δt1=T3-T2，或者Δt1=T3-T2'。

2）根据所述参考停站时间Δt1、预设的最大停站时间Δtmax以及预设的最小停站时间Δtmin，计算列车停站时间Δt2；具体的：

若Δt1>Δtmax，则Δt2=Δtmax；表示列车提前到站，计算出的参考停站时间Δt1大于最大停站时间Δtmax，因此，将最大停站时间Δtmax作为列车停站时间Δt2；此时，列车将在早于计划发车的时刻T3的时刻出发（图2中T5时刻）。

若Δt1<Δtmin，则Δt2=Δtmin；表示列车晚点到站，计算出的参考停站时间Δt1小于最小停站时间Δtmin，因此，将最小停站时间Δtmin作为列车停站时间Δt2；此时，列车将在晚于计划发车的时刻T3的时刻出发（图2中T5'时刻）。

若Δtmin≤Δt1≤Δtmax，则Δt2=Δt1。表示列车将在计划发车时刻T3准点发车。

当计算出列车停站时间后，则可预测出列车的出发时间，并与时刻表进行比较，则可确定当前列车是否出发晚点，从而选择相应等级的运行曲线；选取运行曲线时可采用以下方式进行：

1）如果列车出发晚点，则选取区间运行等级较高的加速曲线。如果列车提供多条等级的加速曲线，则根据晚点时间量进行细分，晚点越多，则选取区间运行等级更高（运行时间更短）的加速曲线。

2）如果列车出发正点，选取标准曲线。

3）如果列车出发早点，则选取区间运行等级较低的惰行曲线。如果列车提供多条等级惰行曲线，则根据早点时间量进行细分，早点越多，则选取区间运行等级更低（运行时间更长）的惰行曲线。

作为举例而非限制，下面结合附图2并以列车提供5条运行曲线的情况进行举例说明（从快到慢，5条曲线的运行等级分别以LEVEL1、LEVEL2、LEVEL3、LEVEL4及LEVEL5表示）：

图2中，T5与T5'为列车实际离开B站的时刻，将列车实际离开B站的时刻与计划发车时刻T3相减，得到列车晚点或早点的时间Δt3，再将Δt3与阈值进行比较，从而选取对应等级的曲线：

如果Δt3≥20秒，则选取运行曲线LEVEL1；

如果20秒>Δt3≥10秒，则选取运行曲线LEVEL2；

如果10秒>Δt3≥-10秒，则选取运行曲线LEVEL3；

如果-10秒>Δt3≥-20秒，则选取运行曲线LEVEL4；

如果-20秒>Δt3，则选取运行曲线LEVEL5。

另外，若列车准点出发（计划时刻T3），也可选取运行曲线LEVEL3。

进一步的，为了确保运行曲线等级选择的准确性，还需要在列车出发前对运行曲线等级进行确认（也可以根据用户的需求随时进行计算或者设定为周期性计算）；具体的：将列车的实际出发时间与预测的列车出发时间相比较，若两者一致，则不更改运行曲线的等级；若不一致（例如，由于站内某些突然情况使得列车提前或推迟发车，导致实际出发时间与之前的预测出发时间不一致），则根据所述列车的实际出发时间判定列车是否出发晚点，并选取对应等级的运行曲线，获得所述区间运行等级。其中，运行曲线等级的选择方式与上面描述的方式一致，不再赘述。

以上为根据准时调整策略计算列车停站时间及区间运行等级主要过程，需要强调的是，其中的阈值及预设的数值可以根据用户的需求做适应性的调整。

（二）、节能调整策略的目的是在保证列车基本能够按照时刻表运行的情况下，尽可能利用列车惰行曲线节约列车运行的能耗。其同样包括两个步骤：1）计算列车停站时间；2）基于列车停站时间预测该列车是否晚点，并进行运行曲线的初步选择。

下面根据节能调整策略并结合图3，对列车停站时间的计算过程做详细的说明。

如图3所示，表示一列车从车站A经过车站B开往车站C的时间距离图，横坐标为时间，纵坐标为车站。

平峰调整策略的主要方式是，将计划出站时刻T3向前调整Δtd时间到时刻T3'，通过这种方法，将有效压缩停站时间，延长列车区间运行时间，使得列车在区间选择能耗更低的惰行曲线，从而达到节约能耗的目的。

具体的计算步骤如下：

1）将计划发车的时刻T3向前调整Δtd时间，得到压缩后的发车时刻T3'。

2）根据列车进站停稳的时刻（T2或T2'）及压缩后的发车时刻T3'计算参考停站时间Δt1'；Δt1'=T3'-T2，或者Δt1'=T3'-T2'。

3）根据所述参考停站时间Δt1'、所述预设的最大停站时间Δtmax，以及所述预设的最小停站时间Δtmin，计算列车停站时间Δt2'；具体的：

若Δt1'>Δtmax，则Δt2'=Δtmax。表示列车提前到站，或者晚点到站的时间（T1-T2'）小于所述向前调整的时间Δtd，此时，将最大停站时间Δtmax作为列车停站时间Δt2'；列车的发车时刻将早于计划发车的时刻T3。

若Δt1'<Δtmin，则Δt2'=Δtmin。表示列车晚点到站，此时，将最小停站时间Δtmin作为列车停站时间Δt2'；但是，列车的发车时刻仍有一定的几率早于计划发车的时刻T3。作为举例而非限制，可以假设，T1为时刻00:00（分：秒），列车晚点5秒钟到达车站（T2'=00:05），计划发车时刻T3为00:45，压缩的发车时刻T3'为00:30，最小停站Δtmin为30秒，通过计算可得Δt1'=T3'-T2=25秒。此时，满足Δt1'<Δtmin；将最小停站时间Δtmin作为列车停站时间Δt2'，列车的发车时刻为00:35，该时刻仍然早于计划发车的时刻00:45（T3时刻）。

若Δtmin≤Δt1'≤Δtmax，则Δt2'=Δt1'。当前情况下，列车在压缩时刻T3'发车，显然，也早于计划发车时刻T3。

当计算出列车停站时间后，则可预测出列车的出发时间，并与时刻表进行比较，则可确定当前列车是否出发晚点，从而选择相应等级的运行曲线；另外，在列车出发前对同样对运行曲线等级进行确认，具体的方法在准时调整策略中已经进行了详细的描述，不再赘述。需要强调的是，在节能调整策略中计算列车是否晚点时，仍然基于计划发车时刻T3进行计算，而非压缩的发车时刻T3'。由于通过在之前的停站时间调整中对列车停站时间进行了压缩，列车会尽可能提前出发，在列车出发时，以原有T3为参考计算列车出发，将会得到列车早点的效果，可使得列车能够调用相应的惰行曲线，从而达到降低能耗的效果。

实施例三

图4为本发明实施例三提供的一种准时及节能的列车自动调整系统的示意图。如图4所示，该系统主要包括：

列车停站时间及区间运行等级计算模块41，用于判断当前列车路段中的在线列车数量是否超过门限值；若超过该门限值，则根据准时调整策略计算列车停站时间及区间运行等级；若未超过该门限值，则根据节能调整策略计算列车停站时间及区间运行等级。

该系统还包括：

在线列车数量获取模块42，用于获取当前列车路段中的在线列车数量；具体的：根据接收到的联锁系统发送的光带信息，以及列车自动防护系统发送的列车位置信息，获得当前列车路段中在线列车的数量。

所述列车停站时间及区间运行等级计算模块41包括：第一列车停站时间计算模块411，用于根据准时调整策略计算列车停站时间；且该模块包括：

第一参考停站时间计算模块4111，用于根据列车进站停稳的时刻及计划发车的时刻计算参考停站时间Δt1；

第一停站时间计算模块4112，用于根据所述参考停站时间Δt1、预设的最大停站时间Δtmax以及预设的最小停站时间Δtmin，计算列车停站时间Δt2；具体的：若Δt1>Δtmax，则Δt2=Δtmax；若Δt1<Δtmin，则Δt2=Δtmin；若Δtmin≤Δt1≤Δtmax，则Δt2=Δt1。

所述列车停站时间及区间运行等级计算模块41包括：第二列车停站时间计算模块412，用于根据节能调整策略计算列车停站时间；且该模块包括：

发车时刻压缩模块4121，用于将计划发车的时刻T3向前调整Δtd时间，得到压缩后的发车时刻T3'；

第二参考停站时间计算模块4122，用于根据列车进站停稳的时刻T2及压缩后的发车时刻T3'计算参考停站时间Δt1'；

第二停站时间计算模块4123，用于根据所述参考停站时间Δt1'、所述预设的最大停站时间Δtmax，以及所述预设的最小停站时间Δtmin，计算列车停站时间Δt2'；具体的：若Δt1'>Δtmax，则Δt2'=Δtmax；若Δt1'<Δtmin，则Δt2'=Δtmin；若Δtmin≤Δt1'≤Δtmax，则Δt2'=Δt1'。

所述列车停站时间及区间运行等级计算模块41还包括：

区间运行等级获取模块413，用于根据列车停站时间，预测列车的出发时间；并判断列车是否出发晚点，且以此为依据选取对应等级的运行曲线；具体的：若列车出发晚点，则选取区间等级较高的加速曲线；若列车出发正点，则选取标准曲线；若列车出发早点，则选取区间等级较低的惰行曲线；将列车的实际出发时间与预测的列车出发时间相比较，若一致，则不更改运行曲线的等级；否则，根据所述列车的实际出发时间判定列车是否出发晚点，并选取对应等级的运行曲线，获得所述区间运行等级。

另外，本实施例中的第一列车停站时间计算模块411与第二列车停站时间计算模块412可共享一个区间运行等级获取模块413，也可在第一列车停站时间计算模块411与第二列车停站时间计算模块412分别设置一区间运行等级获取模块413。

需要说明的是，上述系统中包含的各个功能模块所实现的功能的具体实现方式在前面的各个实施例中已经有详细描述，故在这里不再赘述。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将系统的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例可以通过软件实现，也可以借助软件加必要的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，上述实施例的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质（可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等）中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述的方法。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种准时及节能的列车自动调整方法，其特征在于，该方法包括：

判断当前列车路段中的在线列车数量是否超过门限值；

若超过该门限值，则根据准时调整策略进行计算，获得列车停站时间及区间运行等级；

若未超过该门限值，则根据节能调整策略进行计算，获得列车停站时间及区间运行等级；

其中，根据节能调整策略计算列车停站时间的步骤包括：

将计划发车的时刻T3向前调整Δtd时间，得到压缩后的发车时刻T3'；

根据列车进站停稳的时刻T2及压缩后的发车时刻T3'计算参考停站时间Δt1'；

根据所述参考停站时间Δt1'、预设的最大停站时间Δtmax，以及预设的最小停站时间Δtmin，计算列车停站时间Δt2'；具体的：若Δt1'>Δtmax，则Δt2'＝Δtmax；若Δt1'<Δtmin，则Δt2'＝Δtmin；若Δtmin≤Δt1'≤Δtmax，则Δt2'＝Δt1'。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在线列车为所有从车辆段出发，并经过转换轨进入正线运营的车辆；其数量根据接收到的联锁系统发送的光带信息，以及列车自动防护系统发送的列车位置信息进行计算。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据准时调整策略计算列车停站时间的步骤包括：

根据列车进站停稳的时刻及计划发车的时刻计算参考停站时间Δt1；

根据所述参考停站时间Δt1、预设的最大停站时间Δtmax以及预设的最小停站时间Δtmin，计算列车停站时间Δt2；具体的：若Δt1>Δtmax，则Δt2＝Δtmax；若Δt1<Δtmin，则Δt2＝Δtmin；若Δtmin≤Δt1≤Δtmax，则Δt2＝Δt1。

4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，获得所述区间运行等级的步骤包括：

根据列车停站时间，预测列车的出发时间；并判断列车是否出发晚点，且以此为依据选取对应等级的运行曲线；具体的：若列车出发晚点，则选取区间等级较高的加速曲线；若列车出发正点，则选取标准曲线；若列车出发早点，则选取区间等级较低的惰行曲线；

将列车的实际出发时间与预测的列车出发时间相比较，若一致，则不更改运行曲线的等级；否则，根据所述列车的实际出发时间判定列车是否出发晚点，并选取对应等级的运行曲线，获得所述区间运行等级。

5.一种准时及节能的列车自动调整系统，其特征在于，该系统包括：

列车停站时间及区间运行等级计算模块，用于判断当前列车路段中的在线列车数量是否超过门限值；若超过该门限值，则根据准时调整策略进行计算，获得列车停站时间及区间运行等级；若未超过该门限值，则根据节能调整策略进行计算，获得列车停站时间及区间运行等级；

所述列车停站时间及区间运行等级计算模块包括：第二列车停站时间计算模块，用于根据节能调整策略计算列车停站时间；且该模块包括：

发车时刻压缩模块，用于将计划发车的时刻T3向前调整Δtd时间，得到压缩后的发车时刻T3'；

第二参考停站时间计算模块，用于根据列车进站停稳的时刻T2及压缩后的发车时刻T3'计算参考停站时间Δt1'；

第二停站时间计算模块，用于根据所述参考停站时间Δt1'、预设的最大停站时间Δtmax，以及预设的最小停站时间Δtmin，计算列车停站时间Δt2'；具体的：若Δt1'>Δtmax，则Δt2'＝Δtmax；若Δt1'<Δtmin，则Δt2'＝Δtmin；若Δtmin≤Δt1'≤Δtmax，则Δt2'＝Δt1'。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，该系统还包括：

在线列车数量获取模块，用于获取当前列车路段中的在线列车数量；具体的：根据接收到的联锁系统发送的光带信息，以及列车自动防护系统发送的列车位置信息，获得当前列车路段中在线列车的数量。

7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述列车停站时间及区间运行等级计算模块包括：第一列车停站时间计算模块，用于根据准时调整策略计算列车停站时间；且该模块包括：

第一参考停站时间计算模块，用于根据列车进站停稳的时刻及计划发车的时刻计算参考停站时间Δt1；

第一停站时间计算模块，用于根据所述参考停站时间Δt1、预设的最大停站时间Δtmax以及预设的最小停站时间Δtmin，计算列车停站时间Δt2；具体的：若Δt1>Δtmax，则Δt2＝Δtmax；若Δt1<Δtmin，则Δt2＝Δtmin；若Δtmin≤Δt1≤Δtmax，则Δt2＝Δt1。

8.根据权利要求5-7任一项所述的系统，其特征在于，所述列车停站时间及区间运行等级计算模块还包括：

区间运行等级获取模块，用于根据列车停站时间，预测列车的出发时间；并判断列车是否出发晚点，且以此为依据选取对应等级的运行曲线；具体的：若列车出发晚点，则选取区间等级较高的加速曲线；若列车出发正点，则选取标准曲线；若列车出发早点，则选取区间等级较低的惰行曲线；将列车的实际出发时间与预测的列车出发时间相比较，若一致，则不更改运行曲线的等级；否则，根据所述列车的实际出发时间判定列车是否出发晚点，并选取对应等级的运行曲线，获得所述区间运行等级。