CN109146758A - 一种基于客流的列车运行延误调整方法及系统 - Google Patents

一种基于客流的列车运行延误调整方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于客流的列车运行延误调整方法及系统，用于列车运行延误后尽快恢复计划行车并降低站台乘客的等待时间。其中方法包括：判断列车调整类别，是晚点列车，或是晚点列车前方调整范围内列车；晚点列车根据上下车客流计算停站时间，晚点列车前方调整范围内列车根据列车位置计算停站时间；选择提速后能补偿的时间差与晚点时间最接近的运行等级为初始计算等级，根据行车间隔约束对初始计算等级进行优化调整。本发明实施例考虑客流量对停站时间的影响，克服了为恢复计划运行一味压缩停站时间但又因客流积压无法关闭车门产生的矛盾，同时采取对晚点列车前方列车延长停站时间的方法，可减少乘客积压量和乘客的平均等待时间。

Description

一种基于客流的列车运行延误调整方法及系统
技术领域
本发明涉及城市轨道交通领域，具体而言，涉及城市轨道交通信号控制技术。
背景技术
城市轨道交通系统处于复杂多变的环境下，极易造成列车偏离计划运行，即列车延误。列车延误会导致服务质量下降，产生系统能力利用损失、系统运营成本增加和综合社会经济效益降低。因此，应采取措施进行列车运行调整，尽快恢复列车正点运行。
当列车延误在一定较小范围时，一般通过调整列车发到时刻，即列车运行时分和停站时间进行列车自动调整。在实际运营中，列车发生晚点时发车间隔将会增大，容易导致乘客在站台等待时间加长而产生客流积压，此时车门可能无法按时关闭，与压缩列车停站时间恢复计划运行构成矛盾。现有技术主要目标是总晚点时间最小并侧重于算法的求解，对于客流的实际情况考虑不够，并且算法求解过程耗时较长，不能满足实际应用。
因此，需要一种根据客流实际情况，能够实际应用的、高效的列车延误调整方法。
发明内容
本发明要解决的是列车运行延误条件下的自动调整问题，使延误列车尽快恢复正点运行，并降低站台乘客的等待时间。
本发明提供一种基于客流的列车运行延误调整方法，包括以下步骤：
列车到站时，判断列车是否为晚点列车，具体地判断方法是：
t delay =d i,j -D i,j
式中，t delay 为延误时间，d i,j 、D i,j 为车次为 i的列车在车站 j的实际到站和计划到站时刻。当t delay >C 时，判定为列车延误，其中C为常数。
列车是晚点列车时，根据进站客流和下车客流初步计算停站时间：
s ini i,j =t 门 +0.6×（P on,i,j +P off,i,j ）/M
式中，s ini i,j 为车次为i 的列车在车站j 计算停站时间，t 门 为开关车门的时间，P on,i,j ， P off,i,j 为车次为i 的列车在车站j 的上车客流量和下车客流量，M 为列车的车门数。
并依据最小停站时间约束、不得早发车约束和车站停车时间调整量约束，最终确定的停站时间应满足：
min(S min j ,F i,j -d i,j ,φn k + S i,j )≤s i,j ≤φp k + S i,j
式中，S min j 为车站j 的最小停站时间，F i,j 为车次为i 的列车在车站j 的计划离站时刻，d i,j 为车次为i 的列车在车站j 的实际到站时刻，φn k 、φp k 为车站k 的停站时间可调区间的上下限，s i,j 、S i,j 为车次为i 的列车在车站j 的实际停站时间和计划停站时间。
当计算停站时间s ini i,j 小于可调整区间下限值 min(S j min ,F i,j -d i,j ,φn k + S i,j )时，取最终停站时间 为 min(S j min ,F i,j -d i,j ,φn k + S i,j )；当s ini i,j 大于可调整区间上限值φp k + S i,j 时，取最终停站时间 为φp k + S i,j ；否则取最终停站时间为s ini i,j 。
判断调整后实际发车时间是否大于计划发车时间，即d i,j +s i,j ＞F i,j 。
调整后实际发车时间仍大于计划发车时间时，进入区间运行等级调整。选择提速后能补偿的时间差与晚点时间最接近的运行等级，并需满足与前方列车最小间隔约束。例如，列车在本站A的计划发车时间8:00:00,在下一站B的计划到站时间8:01:40,列车运行等级为3级（等级1为82s，等级2为89s，等级3为100s，等级4为115s）,前方列车到前方站的预计到达时间为8:00:03，列车最小间隔为150s，列车在A站实际到站时间8:00:20,实际停站时间45s，则调整后的实际发车时间8:01:05，仍晚点65s，初选运行等级1级，可补偿18s时间差，而满足最小间隔约束的运行等级为等级2，因此最终选定运行等级2为调整后的运行等级。
本发明还提供一种基于客流的列车运行延误调整方法，包括以下步骤：
列车到站时，判断列车是否为晚点列车前方需调整的列车，设定发生延误的列车发生在第s站，调整范围计算方法是：
t delay =∑ l j=s (δ j +ε j ），式中，δ j 为区间j的运行缓冲时间，ε j 为车站j的停站缓冲时间。则需调整前方列车范围是晚点列车前方未到达l站的所与列车。
列车为晚点列车前方需调整的列车时，根据列车所在车站位置初步计算延迟后的停站时间：
t ini i,k =φp k /（k-s）+ S i,j
式中，k为列车所在车站位置。
依据最大停站时间约束、车站停车时间调整区间约束，最终确定停站时间应满足：
t i,k ≤min(φp k + S i,k , S k max ），式中，S k max 为车站j最大停站时间。
为补偿上述停站时间延长产生的晚点，进入区间运行等级调整。选择提速后能补偿的时间差与晚点时间最接近的运行等级，并需满足与前方列车最小间隔约束。
本发明还提供一种基于客流的列车延误调整系统，包括：
运行信息获取模块，基于ATS系统，获取列车运行图及缓冲时间，列车实时位置，列车实际到发时刻，列车停站时间约束，列车停站时间调整约束，列车区间运行等级设置等数据。
列车类别判定模块，判定列车是否为晚点列车，是否晚点列车前方调整范围内列车。
停站时间计算模块，根据列车类别，初步计算停站时间。若列车为晚点列车，则根据上下车客流计算停站时间；若列车为晚点列车前方调整范围内列车，则根据列车位置计算停站时间。
停站时间优化模块，根据最大最小停站时间约束、不得早于计划发车约束、与前车保持最小行车间隔约束，对停车时间计算模块的输出进行优化调整。
运行等级计算模块，选择提速后能补偿的时间差与晚点时间最接近的运行等级为初始计算等级。
运行等级优化模块，根据与前车保持最小行车间隔约束，对运行等级计算模块的输出进行优化调整。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明考虑到客流量对停站时间的影响，在列车延误调整时，对客流量较大车站延长停站时间，而客流量较小车站减少停站时间，克服了为赶点运行一味压缩停站时间但又因客流积压无法关闭车门产生的矛盾。同时采取对晚点列车前方列车延长停站时间的方法，可减少乘客积压量，减少乘客的平均等待时间，提高车站的服务水平。另外，本发明调整算法简单快速，调整效果好，具有实用性。
附图说明
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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的基于客流的列车运行延误调整方法实施例一流程图；
图2是本发明提供的基于客流的列车运行延误调整方法实施例二流程图；
图3是本发明提供的基于客流的列车运行延误调整方法实施例三流程图；
图4是本发明提供的基于客流的列车运行延误调整系统实施例一示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
方法实施例一：
现有技术中，为使晚点列车尽快恢复计划运行，通常采用压缩停站时间的方法，却忽略了客流积压导致进一步延长停站时间的问题。考虑到客流的影响，本实施例提供一种基于客流的停站时间调整方法。
参见图1，该图为本发明提供的基于客流的列车运行延误调整方法实施例一流程图。
本实施例提供一种基于客流的列车运行延误调整方法，包括以下步骤：
S101：判断列车为晚点列车。
优选地，通过以下公式对列车晚点情况进行判断：
t delay =d i,j -D i,j ，式中，t delay 为延误时间，d i,j 、D i,j 为车次为 i的列车在车站 j的实际到站和计划到站时刻。当t delay >C 时，判定为列车延误，其中C为常数。
S102：根据进站客流和下车客流初步计算停站时间。
优选地，列车是晚点列车时，根据进站客流和下车客流初步计算停站时间的公式：
s ini i,j =t 门 +0.6×（P on,i,j +P off,i,j ）/M，式中，s ini i,j 为车次为i 的列车在车站j 计算停站时间，t 门 为开关车门的时间，P on,i,j ，P off,i,j 为车次为i 的列车在车站j 的上车客流量和下车客流量，M 为列车的车门数。
需要说明的是，列车上下车的客流可从AFC系统及运营商大数据分析得到。
S103：依据最小停站时间约束、不得早发车约束和车站停车时间调整量约束，得到停站时间可调整上下限值。
所述停站时间可调整上下限值是： min(S j min ,F i,j -d i,j ,φn k + S i,j )≤s i,j ≤φp k + S i,j 。
式中，S j min 为车站j 的最小停站时间，F i,j 为车次为i 的列车在车站j 的计划离站时刻，d i,j 为车次为i 的列车在车站j 的实际到站时刻，φn k 、φp k 为车站k 的停站时间可调区间的上下限，s i,j 、S i,j 为车次为i 的列车在车站j 的实际停站时间和计划停站时间。
S104：对计算停站时间进行上下限值优化，最终确定停站时间。
具体地，当计算停站时间s ini i,j 小于可调整区间下限值 min(S j min ,F i,j -d i,j ,φn k + S i,j )时，取最终停站时间 为 min(S j min ,F i,j -d i,j ,φn k + S i,j )；s ini i,j 大于可调整区间上限值φp k + S i,j 时，取最终停站时间 为φp k + S i,j ；否则取最终停站时间为s ini i,j 。
方法实施例二：
现有技术中，对列车调整的目标一般是总晚点时间最少，未见对晚点列车前后方的协调统筹安排的定量描述。为了避免晚点列车因前方客流积压产生晚点传播，本实施例提供一种晚点列车前方列车延长停站时间以吸收积压客流的方法。
参见图2，该图为本发明提供的基于客流的列车运行延误调整方法实施例二流程图。
本实施例提供的基于客流的列车运行延误调整方法包括如下步骤：
S201：判断列车为晚点列车前方需调整列车。
优选地，设定发生延误的列车发生在第s站，则晚点列车前方需调整的列车范围计算公式是：
t delay =∑ l j=s (δ j +ε j ），式中，δ j 为区间j的运行缓冲时间，ε j 为车站j的停站缓冲时间。则需调整前方列车范围是晚点列车前方未到达l站的所与列车。
S202：根据列车位置初步计算停站延迟时间。
列车为晚点列车前方需调整的列车时，根据列车所在车站位置初步计算延迟后的停站时间：
t ini i,k =φp k /（k-s）+ S i,j ，式中，k为列车所在车站位置。
S203：依据最大停站时间约束、车站停车时间调整量约束，得到停站时间可调整上限值。
所述停站时间可调整上限值：t i,k ≤min(φp k + S i,k , S k max ），式中，S k max 为车站j最大停站时间。
S204：对计算停站时间进行限值优化，最终确定停站时间。
具体地，当计算停站时间t ini i,k 大于可调整区间上限值min(φp k + S i,k , S k max ）时，取最终停站时间为min(φp k + S i,k , S k max ） ；否则取最终停站时间为t ini i,k 。
方法实施例三：
为了更详细全面的说明列车延误后系统的调整方法，参见图3。
S301：列车到站。
可以理解的是，列车到站为触发事件。
S302：判断是否为晚点列车，如果是，执行S303，否则执行S306。
优选地，通过以下公式对列车晚点情况进行判断：
t delay =d i,j -D i,j ，式中，t delay 为延误时间，d i,j 、D i,j 为车次为 i的列车在车站 j的实际到站和计划到站时刻。当t delay >C 时，判定为列车延误，其中C为常数。
S303：根据进站客流和下车客流初步计算停站时间，并依据最小停站时间约束、不得早发车约束和车站停车时间调整区间约束，最终确定停站时间。
优选地，列车是晚点列车时，根据进站客流和下车客流初步计算停站时间的公式：
s ini i,j =t 门 +0.6×（P on,i,j +P off,i,j ）/M，式中，s ini i,j 为车次为i 的列车在车站j 计算停站时间，t 门 为开关车门的时间，P on,i,j ，P off,i,j 为车次为i 的列车在车站j 的上车客流量和下车客流量，M 为列车的车门数。
需要说明的是，列车上下车的客流可从AFC系统及运营商大数据分析得到。
依据最小停站时间约束、不得早发车约束和车站停车时间调整量约束，得到停站时间可调整上下限值：min(S j min ,F i,j -d i,j ,φn k + S i,j )≤s i,j ≤φp k + S i,j 。
式中，S j min 为车站j 的最小停站时间，F i,j 为车次为i 的列车在车站j 的计划离站时刻，d i,j 为车次为i 的列车在车站j 的实际到站时刻，φn k 、φp k 为车站k 的停站时间可调区间的上下限，s i,j 、S i,j 为车次为i 的列车在车站j 的实际停站时间和计划停站时间。
对计算停站时间进行上下限值优化，最终确定停站时间：
具体地，当计算停站时间s ini i,j 小于可调整区间下限值 min(S j min ,F i,j -d i,j ,φn k + S i,j )时，取最终停站时间 为 min(S j min ,F i,j -d i,j ,φn k + S i,j )；当s ini i,j 大于可调整区间上限值φp k + S i,j 时，取最终停站时间 为φp k + S i,j ；否则取最终停站时间为s ini i,j 。
S304：判断调整后实际发车时间是否仍大于计划发车时间，即d i,j +s i,j ＞F i,j 。如果是，执行S305，否则结束。
S305：提速后能补偿的时间差与晚点时间最接近的运行等级；满足与前方列车最小间隔约束的运行等级；取上述两者较低的运行等级为最终调整后的运行等级。
例如，列车在本站A的计划发车时间8:00:00,在下一站B的计划到站时间8:01:40,列车运行等级为3级（等级1为82s，等级2为89s，等级3为100s，等级4为115s）,前方列车到前方站的预计到达时间为8:00:03，列车最小间隔为150s，列车在A站实际到站时间8:00:20,实际停站时间45s，则调整后的实际发车时间8:01:05，仍晚点65s，初选运行等级1级，可补偿18s时间差，而满足最小间隔约束的运行等级为等级2，因此最终选定运行等级2为调整后的运行等级。
S306：判断是否为晚点列车前方需调整列车，如果是，执行S307，否则结束。
优选地，设定发生延误的列车发生在第s站，则晚点列车前方需调整的列车范围计算公式是：
t delay =∑ l j=s (δ j +ε j ），中，δ j 为区间j的运行缓冲时间，ε j 为车站j的停站缓冲时间。则需调整前方列车范围是晚点列车前方未到达l站的所与列车。
S307：根据列车所在车站位置计算停站延迟时间，并依据最大停站时间约束、车站停车时间调整区间约束，最终确定停站时间。
所述计算停站延迟时间公式为：t ini i,k =φp k /（k-s）+ S i,j ，式中，k为列车所在车站位置。
所述依据最大停站时间约束、车站停车时间调整量约束，得到停站时间可调整上限值是：
t i,k ≤min(φp k + S i,k , S k max ），式中，S k max 为车站j最大停站时间。
具体地，对计算停站时间进行限值优化，最终确定停站时间的方法是：当计算停站时间t ini i,k 大于可调整区间上限值min(φp k + S i,k , S k max ）时，取最终停站时间为min(φp k + S i,k , S k max ） ；否则取最终停站时间为t ini i,k 。
S308：根据提速后补偿的时间差与停站延迟时间最接近的运行等级；满足与前方列车最小间隔约束的运行等级；取上述两者较低的运行等级为最终调整后的运行等级。
本实施例考虑到客流量对停站时间的影响，在列车延误调整时，对客流量较大车站延长停站时间，而客流量较小车站减少停站时间，克服了为赶点运行一味压缩停站时间但又因客流积压无法关闭车门产生的矛盾。同时采取对晚点列车前方列车延长停站时间的方法，可减少乘客积压量，减少乘客的平均等待时间，提高车站的服务水平。
系统实施例一：
参见图4，该图为本发明提供的基于客流的列车运行延误调整系统实施例一示意图。
本实施例提供的基于客流的列车运行延误调整系统，包括：运行信息获取模块401、列车类别判定模块402、停站时间计算模块403、停站时间优化模块404、运行等级计算模块405和运行等级优化模块406。
运行信息获取模块401，基于ATS系统，获取列车运行图及缓冲时间，列车实时位置，列车实际到发时刻，列车停站时间约束，列车停站时间调整约束，列车区间运行等级设置等数据。
列车类别判定模块402，判定列车是否为晚点列车，是否晚点列车前方调整范围内列车。
所述对列车晚点情况进行判断的公式是： t delay =d i,j -D i,j 。
所述晚点列车前方需调整的列车范围计算公式是：t delay =∑ l j=s (δ j +ε j ），则需调整前方列车范围是晚点列车前方未到达l的所与列车。
停站时间计算模块403，根据列车类别，初步计算停站时间。若列车为晚点列车，则根据上下车客流计算停站时间；若列车为晚点列车前方调整范围内列车，则根据列车位置计算停站时间。
所述根据进站客流和下车客流初步计算停站时间的公式：s ini i,j =t 门 +0.6×（P on,i,j +P off,i,j ）/M。
所述根据列车位置计算停站延迟时间公式：t ini i,k =φp k /（k-s）+ S i,j 。
停站时间优化模块404，根据最大最小停站时间约束、不得早于计划发车约束、与前车保持最小行车间隔约束，对停车时间计算模块的输出进行优化调整。
具体地，依据各项约束得到停站时间可调整上下限值，对计算停站时间进行上下限值优化，最终确定停站时间。
所述对计算停站时间进行上下限值优化的方法是，当计算停站时间小于可调整区间下限值时，取最终停站时间为该下限值；当计算停站时间大于可调整区间上限值时，取最终停站时间为该上限值；否则取最终停站时间为计算停站时间。
运行等级计算模块405，选择提速后能补偿的时间差与晚点时间最接近的运行等级为初始计算等级。
运行等级优化模块406，根据与前车保持最小行车间隔约束，对运行等级计算模块的输出进行优化调整。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (8)

1.一种基于客流的列车运行延误调整方法，其特征在于，包括：
判断列车调整类别，是晚点列车，或是晚点列车前方调整范围内列车；
晚点列车根据上下车客流计算停站时间，晚点列车前方调整范围内列车根据列车位置计算停站时间，根据行车约束对计算停车时间进行优化调整；
选择提速后能补偿的时间差与调整停站时间后的晚点时间最接近的运行等级为初始计算等级，根据行车间隔约束对初始计算等级进行优化调整。
2.根据权利要求1所述的基于客流的列车运行延误调整方法，其特征在于，
通过以下公式对列车晚点情况进行判断：t delay =d i,j -D i,j ，式中，t delay 为延误时间，d i,j 、D i,j 为车次为 i的列车在车站 j的实际到站和计划到站时刻；当t delay >C 时，判定为列车延误，其中C为常数；
通过以下公式对晚点列车前方需调整的列车范围进行判断：t delay =∑ l j=s (δ j +ε j )，式中，设定发生延误的列车发生在第s站，δ j 为区间j的运行缓冲时间，ε j 为车站j的停站缓冲时间，则需调整前方列车范围是晚点列车前方未到达l站的所与列车。
3.根据权利要求1所述的基于客流的列车运行延误调整方法，其特征在于，
是晚点列车时，根据进站客流和下车客流初步计算停站时间，计算公式：
s ini i,j =t 门 +0.6×（P on,i,j +P off,i,j ）/M，式中，s ini i,j 为车次为i 的列车在车站j 计算停站时间，
t 门 为开关车门的时间，P on,i,j ，P off,i,j 为车次为i 的列车在车站j 的上车客流量和下车客流量，M 为列车的车门数。
4.根据权利要求1所述的基于客流的列车运行延误调整方法，其特征在于，
是晚点列车前方需调整列车时，根据列车位置初步计算进行延迟后的停站时间，计算公式：
t ini i,k =φp k /(k-s)+S i,j ，式中，k为列车所在车站位置，φp k 为车站k的停站时间可调区间的上限值；S i,j 为车次为i的列车在车站j的计划停站时间。
5.根据权利要求1所述的基于客流的列车运行延误调整方法，其特征在于，
是晚点列车时，依据最小停站时间约束、不得早发车约束和车站停车时间调整量约束，得到停站时间可调整上下限值： min(S j min ,F i,j -d i,j ,φn k +S i,j )≤s i,j ≤φp k +S i,j ，式中，S j min 为车站j 的最小停站时间，F i,j 为车次为i 的列车在车站j 的计划离站时刻，d i,j 为车次为i 的列车在车站j 的实际到站时刻，φn k 为车站k 的停站时间可调区间的下限值，s i,j 、S i,j 为车次为i 的列车在车站j 的实际停站时间和计划停站时间；
当计算停站时间s ini i,j 小于可调整区间下限值 min(S j min ,F i,j -d i,j ,φn k +S i,j )时，取最终停站时间 为 min(S j min ,F i,j -d i,j ,φn k +S i,j )；当s ini i,j 大于可调整区间上限值φp k +S i,j 时，取最终停站时间为φp k + S i,j ；否则取最终停站时间为s ini i,j 。
6.根据权利要求1所述的基于客流的列车运行延误调整方法，其特征在于，
是晚点列车前方需调整列车时，依据最大停站时间约束、车站停车时间调整量约束，得到停站时间可调整上限：t i,k ≤min(φp k +S i,k , S k max ），式中，S k max 为车站j最大停站时间；
当计算停站时间t ini i,k 大于可调整区间上限值min(φp k +S i,k ,S k max ）时，取最终停站时间为min(φp k + S i,k ,S k max ）；否则取最终停站时间为t ini i,k 。
7.根据权利要求1所述的基于客流的列车运行延误调整方法，其特征在于，
提速后能补偿的时间差与晚点时间最接近的运行等级为初始计算运行等级；
满足与前方列车最小间隔约束的运行等级为约束等级；
取上述两者较低的运行等级为最终调整后的运行等级。
8.一种基于客流的列车运行延误调整系统，其特征在于，包括：
运行信息获取模块，基于ATS系统，获取列车运行图及缓冲时间，列车实时位置，列车实际到发时刻，列车停站时间约束，列车停站时间调整约束，列车区间运行等级设置等数据；
列车类别判定模块，判定列车是否为晚点列车，是否晚点列车前方调整范围内列车；
停站时间计算模块，根据列车类别，初步计算停站时间；
若列车为晚点列车，则根据上下车客流计算停站时间；若列车为晚点列车前方调整范围内列车，则根据列车位置计算停站时间；
停站时间优化模块，根据最大最小停站时间约束、不得早于计划发车约束、与前车保持最小行车间隔约束，对停车时间计算模块的输出进行优化调整；
运行等级计算模块，选择提速后能补偿的时间差与晚点时间最接近的运行等级为初始计算等级；
运行等级优化模块，根据与前车保持最小行车间隔约束，对运行等级计算模块的输出进行优化调整。
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