CN109754180B - 突发事件终止时间不确定情况下的高速铁路行车调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种突发事件终止时间不确定情况下的高速铁路行车调整方法，包括以下步骤：根据突发事件下高速铁路交通流时空特征和铁路行车约束，构建高速铁路运行调整模型；获取历史突发事件终止时间数据并得到期望终止时间作为高速铁路运行调整模型求解的已知量；根据期望终止时间对高速铁路运行调整模型进行求解和优化，根据求解的结果对高速列车运行图进行调整。本发明考虑了在突发事件下高速列车的速度管理，以最小化加权求和列车偏离计划惩罚值为目标建立高速铁路运行调整模型，对历史突发事件的终止时间进行分析得到的期望终止时间作为模型的输入量，优化得到最终的高速列车运行调整图，具有效率高、实用性好的效果。

Description

突发事件终止时间不确定情况下的高速铁路行车调整方法

技术领域

本发明涉及高速列车调度控制领域技术，具体公开了一种突发事件终止时间不确定情况下的高速铁路行车调整方法。

背景技术

高速铁路列车的运行调度在保障高速铁路行车安全，有序，高效方面发挥着极为重要的作用。高速铁路调度指挥系统组成要素众多、要素间相互耦合，因此高速铁路调度指挥系统具有很高的复杂性。此外，我国地域广阔，有着世界上最为庞大的高速铁路路网结构、运输组织模式复杂，铁路沿线地质条件、自然环境多变，因此影响我国高速铁路行车安全的因素众多，高铁行车容易受到外界突发事件的干扰。先进的技术设备为我国高速铁路行车安全提供了必要的技术条件，在轻微干扰条件下，如少数几列车发生轻微晚点，调度系统一般能够实现列车运行的自动调整。但是，由于高速铁路运行速度高、运行密度大，一些突发事件的干扰可能严重扰乱列车正常运行，使高铁列车运行秩序紊乱，严重时甚至出现运行事故。对高速铁路列车运行产生干扰的因素主要包括自然灾害(如：恶劣天气、地震、泥石流，山体滑坡等)和铁路交通事故(如异物侵陷，设备故障或人为因素造成的高铁停车、降速等)。当列车运行受到严重的内部或外部因素干扰时，会使得高速铁路的运行效率大幅度降低甚至是线路临时中断，此时高速铁路调度指挥系统则不能实现列车运行的自动调整。

我国高速铁路调度指挥系统目前对于严重突发事件的处理都是调度员人为调整为主、系统调整为辅的调度模式。调度员人为地调整列车运行，从而保证行车安全以及减小干扰对列车运行的影响。然而，在有限的时间内对高密度运行的高速列车进行人工调整是一项艰巨的任务，存在不确定性，且决策时滞难以避免，无法保证调度的实时性，也无法对整个铁路行车运行系统进行宏观调控。

发明内容

本发明目的在提供一种突发事件终止时间不确定情况下的高速铁路行车调整方法，以解决现突发事件发生时人为调度不及时以及不准确的技术缺陷。

为实现上述目的，本发明提供了突发事件终止时间不确定情况下的高速铁路行车调整方法，包括以下步骤：

S1：根据突发事件下高速铁路交通流时空特征和铁路行车约束，构建高速铁路运行调整模型；

本实施例中的高速铁路交通流时空特征包括列车发车顺序、客流量等，铁路行车约束包括列车最小运行间隔等。

S2：获取历史突发事件终止时间数据并根据历史突发事件终止时间数据得到期望终止时间作为高速铁路运行调整模型求解的已知量；

S3：将期望终止时间输入高速铁路运行调整模型；

S4：对高速铁路运行调整模型进行求解和优化，根据求解的结果对高速列车运行图进行调整。

优先地，历史突发事件终止时间数据包括突发事件的数量以及每一次突发事件的持续时间。

优先地，高速铁路运行调整模型为：

Min∑u_e|d_e|

其中，|d_e|代表高铁运行事件的发生时间与运行图中规划的时间的偏离量，u_e代表惩罚值。

优先地，高速铁路运行调整模型包括以下约束：

其中，x_e作为模型当中的决策变量，表示高铁运行事件e在调整后的运行图中的发生时刻，q_e表示该事件e在原计划运行图中规定的时刻,D_e和F_e分别表示针对该事件允许的最大的正负偏差。

优先地，高速铁路运行调整模型还包括故障前列车运行约束：

这里S_dis是突发事件的发生时间，E_dis是根据历史突发事件终止时间数据得到突发事件的期望终止时间。q_e,dis是受突发事件影响的列车运行事件在原规划运行图上的运行时刻。x_e,dis表示该事件在调整后的运行图中的发生时刻。

优先地，高速铁路运行调整模型还包括列车速度分层约束：

和/>分别表示前后相邻的两辆列车的事件e_i,e_j发生的时刻，H_sa为高速列车的必要的安全距离。考虑我国高铁运行规则，高铁运行速度大概可分为5个层次，速度小于等于120km/h为第一层(ξ＝1)，速度大于120km/h小于等于160km/h为第二层(ξ＝2)，速度大于160km/h小于等于200km/h为第三层(ξ＝3)，速度大于200km/h小于等于250km/h为第四层(ξ＝4)，速度大于250km/h小于等于300km/h为第五层(ξ＝5)。ξ的取值由实际的列车运行环境所确定。

优先地，突发事件终止时间不确定情况下的终止时间以期望终止时间计，期望终止时间直接代入模型中进行求解，通过影响模型中事件和活动的数量影响模型最终的求解结果。

α为选取的权重

本发明具有以下有益效果：

本发明以最小化加权求和列车偏离计划惩罚值为目标建立高速铁路运行调整模型，对历史突发事件的终止时间进行分析得到的平均终止时间作为输入，得到最终的高速列车运行调整图。本发明仅需根据突发事件的类型输入的期望终止时间即可得到调整后的高速列车运行调整图，具有效率高、实用性好的效果。

下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明优先实施例提供的突发事件终止时间不确定情况下的高速铁路行车调整方法的流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

实施例1

本发明提供了一种如图1所示的突发事件终止时间不确定情况下的高速铁路行车调整方法：

假设某日上午9时，由于山体滑坡，京沪高铁镇江西-无锡东区间发生断路，预计恢复行车时间未知，涉及6列高速列车，分别为G325,G311,G313,G301,G303,G305。

上述突发事件场景，由于突发事件持续时间未知，区段发生中断，使得路网结构发生部分改变，无法完成既有运行图定的运输计划，符合终止时间不确定情况下的行车调整问题，故可以采用本发明提出的方法进行运行图调整。

可将以上场景的参数代入高速铁路运行调整模型：

Min∑u_e|d_e|

其中，|d_e|代表高铁实际运行事件的发生时间与运行图中规划的时间的偏离量，u_e代表惩罚值。

优先地，高速铁路运行调整模型包括以下约束：

其中，x_e作为模型当中的决策变量，表示高铁实际运行事件e在调整后的运行图中的发生时刻，q_e表示该事件e在原计划运行图中规定的时刻,F_e和D_e分别表示针对该事件允许的最大的偏离时间。

优先地，高速铁路运行调整模型还包括故障前列车运行约束：

这里S_dis是突发事件的发生时间，E_dis是根据历史突发事件终止时间数据得到期望终止时间。q_e,dis是受突发事件影响的列车运行事件在原规划运行图上的运行时刻。

高速铁路运行调整模型还包括列车速度分层约束：

和/>分别表示前后相邻的两辆列车的事件e发生的时刻，H_sa为高速列车的最大安全距离。考虑我国高铁运行规则，高铁运行速度大概可分为5个层次，速度小于等于120km/h为第一层(ξ＝1)，速度大于120km/h小于等于160km/h为第二层(ξ＝2)，速度大于160km/h小于等于200km/h为第三层(ξ＝3)，速度大于200km/h小于等于250km/h为第四层(ξ＝4)，速度大于250km/h小于等于300km/h为第五层(ξ＝5)。

通过调取的此类突发事件历史数据库，计算得到此次突发事件的期望终止时间，将此期望终止时间计为影响以上模型中事件与活动数量的终止时间。

α为选取的权重

针对模型的特点，采用优化算法进行快速求解。

求解的结果即接下来的行车安排，包括各受影响的列车的再行车的顺序和时刻以及在接下来的运行中的到达各个站点的时间。即新的运行图产生，调度员接下来根据此新的运行来实施调度安排。

以上所述仅为本发明的优先实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.突发事件终止时间不确定情况下的高速铁路行车调整方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：根据突发事件下高速铁路交通流时空特征和铁路行车约束，构建高速铁路运行调整模型，所述高速铁路运行调整模型的优化目标为：

Min∑u_e|d_e|

其中，|d_e|代表高铁实际运行事件的发生时间与运行图中规划的时间的偏离量，u_e代表惩罚值；

所述高速铁路运行调整模型包括故障后事件发生时间约束：

S_dis是突发事件的发生时间，E_dis是根据历史突发事件终止时间数据得到的期望终止时间；q_e,dis是受突发事件影响的列车运行事件在原运行图上的运行时刻；x_e,dis表示该事件在调整后的运行图中的发生时刻；

所述高速铁路运行调整模型包括以下约束：

其中，x_e作为模型当中的决策变量，表示高铁运行事件e在调整后的运行图中的发生时刻，q_e表示该事件e在原计划运行图中规定的时刻,D_e和F_e分别表示针对该事件允许的最大的正负偏差；

所述高速铁路运行调整模型还包括列车速度分层约束：

x_ei-x_ej≥H_sa/(50ξ+25)

x_ei和x_ej分别表示前后相邻的两辆列车的运行事件e_i,e_j发生的时刻，H_sa为高速列车的必要的安全间距，ξ为速度分层的层次，ξ＝{1,2,3,4,5}；

S2：获取历史突发事件终止时间数据并根据历史突发事件终止时间数据得到期望终止时间作为所述高速铁路运行调整模型求解的已知量，所述历史突发事件终止时间数据包括突发事件的数量以及每一次突发事件的持续时间；

S3：将所述期望终止时间输入所述高速铁路运行调整模型；

S4：对高速铁路运行调整模型进行求解和优化，根据求解的结果对高速列车运行图进行调整。