CN111391896B - 基于分时方案和活动事件关系的全日列车运行图生成方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于分时方案和活动事件关系的全日列车运行图生成方法，包括：S1：配置开行方案基本参数；S2：针对不同的交路配比情况，构建旅行时间和行车间隔之间的数量关系，在给出的折返时间范围内计算可实现交路配比要求的各个折返站实际折返时间；S3：分交路、分方向、分比例生成每个时段的列车在车站站台的到发事件时刻，修正每个交路分时段起止时刻，在时段之间衔接过渡；S4：根据多次执行步骤S3得到的全时段列车到发事件时刻，连接列车区间运行、停站活动，匹配车底折返和出入库活动，修正股道占用冲突相关的到发时刻，从而得到全日列车运行图。与现有技术相比，本发明具有标准化交路配比、自动化高低峰衔接过渡等优点。

Description

基于分时方案和活动事件关系的全日列车运行图生成方法

技术领域

本发明涉及轨道交通行车计划的自动生成技术，尤其是涉及一种基于分时方案和活动事件关系的全日列车运行图生成方法。

背景技术

城市轨道交通主要服务于日常的通勤客流，而不同时段、不同区段的客流量往往存在不均衡性，因此运营企业需为相关线路制定相应的多时段开行方案、多交路开行模式等，这些计划要求则均通过全日列车运行图实现。尽管现行的计算机编制工具能帮助编图人员较快地完成基础运行图的编制，但每条线路在不同工作日、不同节假日、大型活动日通常需要不同版本的运行图。对于具有多条线路的线网，且考虑到根据客流特征变化而不定期更新运行图的业务需求，编图人员面临着工作量大、要求多样且有时紧迫的压力。总结开行方案的特征和编图人员的工作难点发现，当前城市轨道交通线路列车运行图的计算机编制工作，面临以下几个关键问题：

1)多样的交路配比问题：交路有单一交路和大小交路、Y型交路、衔接交路及其组合的复杂交路，存在三个及以上交路组合，不同时段的交路配置和各交路开行列车数量比例关系可能不同。

2)多时段方案的衔接过渡问题：多时段方案的主要区别在于每个时段的行车间隔不同，因而所用车底数不同，高低峰之间的衔接过渡需要安排合理的行车间隔、无冲突的车底折返和车底出入库。

3)折返交叉干扰和出入库分配问题：折返车底和出入库车底的判别，站前、站后不同折返方式及不同折返股道混合使用时的冲突疏解，以及出入库运行线的自动铺画。

经过检索，中国专利公开号CN107284480B、名称为《一种基于车底复用的列车运行图自动编制方法》的发明专利根据编图基础参数和开行方案，采用混合整数线性规划算法求解所述列车运行图优化模型，获取基于投入运营的车底数量的列车运行图。该专利针对的是已经确定投入运营车底数量的情况，是以运力资源的供应为前提和限制的。但对于新线，开通之前往往是根据以行车间隔为主要参数的开行方案编制运行图，同时确定需要投入运营的车底数量。另外，对于已经开通运营的线路，运营企业主要关注的是客运需求的满足情况，在调整或提升运力时，也是以改变行车间隔为依据，再调整投入运营的车底数量等运力资源。因此，上述专利具有一定局限性。

江志彬，徐瑞华等人发表了城市轨道交通列车运行图计算机编制问题的文章，在计算机编制城市轨道交通共线交路列车运行图[J].同济大学学报(自然科学版)(05):72-76一文中研究了共线交路列车运行图底图结构设计、车底套跑与非套跑的运用方式、列车运行间隔的合理匹配等问题，在多交路共线运行的城市轨道交通车辆运用优化[J].同济大学学报(自然科学版),2013,42(9):1333-1339一文中建立了共线交路车底独立与套跑运用条件下的车底运用数量优化模型，并开发了计算工具。然而，上述成果为了严格遵循时段起止时间，引出第二周期的概念，使得每个运行周期内存在两种行车间隔，容易出现间隔不均匀的现象，且不利于高低峰时段间运行线的衔接过渡。

发明内容

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基于分时方案和活动事件关系的全日列车运行图生成方法，该方法根据分时段开行方案设计标准化交路配比、高低峰衔接过渡、车底折返和出入库匹配，再根据列车到发事件和运行、停站、折返和出入库活动的关系实现全日列车运行图的自动生成。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于分时方案和活动事件关系的全日列车运行图生成方法，包括以下步骤：

S1：配置开行方案基本参数，包括车站及站序、运行及停站时间、折返时间范围、运营时长及时段划分、交路配比、以及行车间隔；

S2：根据步骤S1中的开行方案基本参数，针对不同的交路配比情况，构建旅行时间和行车间隔之间的数量关系，保持其他基本参数不变，在给出的折返时间范围内计算可实现交路配比要求的各个折返站实际折返时间；

S3：根据步骤S1中的开行方案基本参数和步骤2中计算的-各个折返站实际折返时间，分交路、分方向、分比例生成每个时段的列车在车站站台的到发事件时刻，修正每个交路分时段起止时刻，在时段之间衔接过渡；

S4：根据多次执行步骤S3得到的全时段列车到发事件时刻，连接列车区间运行、停站活动，匹配车底折返和出入库活动，修正股道占用冲突相关的到发时刻，从而得到全日列车运行图。

优选地，所述的交路配比参数配置具体为：

定义两个交路配置，分别为交路1和交路2，并在多种交路组合情况下统一两个交路的定义规则；定义两个交路的比例参数，分别为R1和R2；通过R1和R2的取值表达单交路或多交路配置，其中一项为0表示单交路，都不为0表示多交路；当存在三个交路及以上时，将共线段多的交路合并，保持两个交路，并调整相应的比例参数。

优选地，所述的运行及停站时间、行车间隔在不同时段可配置为不同值，存在多个交路时，行车间隔指的是共线段的行车间隔。

优选地，所述的针对不同的交路配比情况，构建旅行时间和行车间隔之间的数量关系具体为：

针对存在共线段的交路配比情况，构建两个交路的运行周期、非共线段旅行时间差和共线段行车间隔之间的数量关系；针对单交路情况，只考虑交路运行周期和行车间隔之间的倍数关系。

优选地，所述的分交路、分方向、分比例生成具体为：

当有共线交路时，先生成基准交路、基准方向，并以车组为单位；当为单交路时，则只需分方向；

在基准方向，基准交路的运行线到发事件是基于时段起止时刻和交路车组间隔直接生成，非基准交路的到发事件则还要在共线段两端车站与基准交路的对应事件错开一个共线段行车间隔；

在非基准方向，每个交路的运行线到发事件前一部分是基于基准方向运行线始发时刻和实际折返时间倒推生成，后一部分是基于时段实际结束时刻和交路车组间隔产生；

其中所述的基准交路可选择交路1或交路2任意一个，基准方向可选择上行或下行任意一个，车组为多比1的情况下，将多个同交路车次抽象为一个车组。

优选地，所述的修正每个交路分时段起止时刻具体为：

1)每个时段、每个方向车组生成时，在计划结束时刻之前空出一定时长，设为TW，其取值具体为：

TW＝计划结束时刻-该交路车组间隔*round((计划结束时刻-实际开始时刻)/该交路车组间隔)；

0.5*该交路车组间隔<TW_基准方向<1*该交路车组间隔；

0.5*该交路车组间隔<TW_{非基准方向}<1.5*该交路车组间隔；

以此作为与下一时段衔接过渡的时间窗，并结合计划时刻，确定每个交路、每个方向的时段实际结束时刻。

2)基准方向上，基准交路实际开始时刻与计划一致，非基准交路实际开始时刻基于共线段第一站位置推算；非基准方向上，两交路实际开始时刻由基准方向已生成始发事件的折返倒推，并比上一时段实际结束时刻晚于至少一个安全间隔；

3)对比得到基准方向上基准交路和非基准交路共线段最后车组到发事件，作为下一时段计划开始时刻。

优选地，所述的连接列车区间运行、停站活动具体为：

识别所有同车次的连续到发事件，同站到达和出发事件组成停站活动，相邻站出发和到发事件组成区间运行活动，得到全时段车次运行线。

优选地，所述的匹配车底折返和出入库活动具体为：

在每个终点站，基于车次始发事件的次序、每个时段的实际折返时间、时间窗内缩放折返时间，一对一匹配可通过车底折返连接的车次，为未找到较早终到事件的始发事件安排出库活动，为一个始发事件对应的n个终到事件中的前n-1个终到事件、未找到较晚始发事件的终到事件安排入库活动，其中n>1。

其中所述的时间窗内缩放折返时间是指时段间衔接时允许折返时间取值，该值为介于最小折返时间和最大折返之间范围的任意值；

所述的安排出入库活动具体为：

基于指定车场，判别直接(顺向)连接或需折返后(反向)连接的不同方式，在车场和终点站之间生成出库或入库所需的运行线，包括在中间车站的到发事件及相关的区间运行、停站活动，以及在所需折返站的折返活动。

优选地，所述的修正股道占用冲突相关的到发事件具体为：

在每个终点站，基于车底折返方式(站后/站前)，为站后折返增加转换轨到发事件及时刻，按照固定折返线、尽早腾出折返线、交替折返、平移部分运行线的递进步骤进行安排，直到没有冲突；对站前折返的始发和终到站台信息修正统一。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、将交路配比标准化，适用于现有城轨运营实践中的多种单交路和复杂交路运行模式。

2、分时段、分交路、分方向、分比例生成运行线，兼顾时段间衔接、交路间共线、方向间折返、车组或车次的逻辑关系，保障了自动生成运行线的合理性。

3、通过在时段计划结束时间之前留出时间窗，微调时段实际结束时间，同步下一时段开始时刻，既保证了时间窗之前遵循时段行车间隔，又利于相邻时段在时间窗内完成衔接过渡。

4、在全时段范围内依次安排车底活动，能够将所有折返活动连接完全，对筛检出的出入库活动，根据车场位置判断出入库方式，自动生成出入库运行线。

附图说明

图1为本发明的技术路线图；

图2为修正分时段起止时刻逻辑图；

图3为车底折返和出入库匹配逻辑图；

图4为本发明技术方案生成的举例运行图。

具体实施方式

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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。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的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种基于分时方案和活动事件关系的全日列车运行图自动生成方法，根据常用的分时段开行方案，设计面向标准化交路配比、高低峰衔接过渡的列车到发事件生成方法；再根据列车到发事件和运行、停站、折返和出入库活动的关系，连接到发点形成运行线、匹配运行线形成车底折返、安排车底出入库运行线，从而实现全日列车运行图的自动生成。

参考图1，对本发明作进一步的说明，本发明的方法包括以下实施步骤：

S1：配置开行方案基本参数，包括车站及站序、运行及停站时间、折返时间范围、运营时长及时段划分、交路配比和行车间隔。通过定义交路1、交路2，控制R1：R2的交路比例参数取值标准化交路配比，并在多种交路组合配置情况下统一指代规则，单交路处理为其中一项为0，三个及以上交路处理为将共线段多的合并，保持两个交路生成运行线之后再修改；运行及停站时间、行车间隔在不同时段可以配置为不同值；存在多个交路时，行车间隔配置只需输入共线段的行车间隔。

S2：根据步骤S1中的开行方案基本参数，针对存在共线段的交路配比情况，构建两交路运行周期、非共线段旅行时间差和共线段行车间隔之间的数量关系；针对单交路情况，只考虑交路运行周期和行车间隔之间的倍数关系，在保持其他开行方案参数不变的条件下，允许折返时间在给出的范围内取值，计算可实现对应交路配比要求条件的各个折返站实际折返时间。

S3：根据步骤S1中的开行方案基本参数和步骤2中的分时段修正参数，设定基准方向、基准交路，考虑交路配比大于1为车组，兼顾时段间衔接、交路间共线、方向间折返、车组或车次的逻辑关系，分交路、分方向、分比例生成每个时段的列车在车站站台的到发事件时刻；按照图2所示逻辑流程修正每个交路分时段起止时刻，通过在计划结束时间之前留出时间窗，完成时段之间的衔接过渡，保证时间窗之外的主要时段内遵循计划行车间隔。

S4：根据多次执行步骤S3得到的全时段列车到发事件时刻，连接同站到达和出发事件组成停站活动，连接相邻站出发和到发事件组成区间运行活动，从而得到全时段车次运行线；根据车次运行线的始发和终到事件序列，按照图3中的逻辑流程，匹配车底折返和出入库活动；基于指定车场判别顺向连接或反向连接方式，在车场和终点站之间生成出库或入库所需的运行线；为站后折返增加转换轨到发事件及时刻，按照固定折返线-尽早腾出折返线-交替折返-平移部分运行线的递进步骤修正股道占用冲突相关的到发时刻，直到没有占用冲突，对站前折返的始发和终到站台信息修正统一。

如图4所示，以具有大小交路的抽象线路为例，认为大交路为交路1，同时为基准交路，以下行为基准方向，按照上述步骤自动生成全日列车运行图。为了清晰展示本发明技术方案的实施效果，图4为包含不同交路配比、高低峰衔接过渡、车底折返和出入库的部分运行图。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改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以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种基于分时方案和活动事件关系的全日列车运行图生成方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：配置开行方案基本参数，包括车站及站序、运行及停站时间、折返时间范围、运营时长及时段划分、交路配比、以及行车间隔；

S2：根据步骤S1中的开行方案基本参数，针对不同的交路配比情况，构建旅行时间和行车间隔之间的数量关系，保持其他基本参数不变，在给出的折返时间范围内计算可实现交路配比要求的各个折返站实际折返时间；

S3：根据步骤S1中的开行方案基本参数和步骤S2中计算的各个折返站实际折返时间，分交路、分方向、分比例生成每个时段的列车在车站站台的到发事件时刻，修正每个交路分时段起止时刻，在时段之间衔接过渡；

S4：根据多次执行步骤S3得到的全时段列车到发事件时刻，连接列车区间运行、停站活动，匹配车底折返和出入库活动，修正股道占用冲突相关的到发时刻，从而得到全日列车运行图；

所述的分交路、分方向、分比例生成具体为：

当有共线交路时，先生成基准交路、基准方向，并以车组为单位；当为单交路时，则只需分方向；

在基准方向，基准交路的运行线到发事件是基于时段起止时刻和交路车组间隔直接生成，非基准交路的到发事件则还要在共线段两端车站与基准交路的对应事件错开一个共线段行车间隔；

在非基准方向，每个交路的运行线到发事件前一部分是基于基准方向运行线始发时刻和实际折返时间倒推生成，后一部分是基于时段实际结束时刻和交路车组间隔产生；

其中所述的基准交路可选择交路1或交路2任意一个，基准方向可选择上行或下行任意一个，车组为多比1的情况下，将多个同交路车次抽象为一个车组。

2.根据权利要求1所述的一种基于分时方案和活动事件关系的全日列车运行图生成方法，其特征在于，所述的交路配比参数配置具体为：

定义两个交路配置，分别为交路1和交路2，并在多种交路组合情况下统一两个交路的定义规则；定义两个交路的比例参数，分别为R1和R2；通过R1和R2的取值表达单交路或多交路配置，其中一项为0表示单交路，都不为0表示多交路；当存在三个以上交路时，将共线段多的交路合并，保持两个交路，并调整相应的比例参数。

3.根据权利要求1所述的一种基于分时方案和活动事件关系的全日列车运行图生成方法，其特征在于，所述的运行及停站时间、行车间隔在不同时段可配置为不同值，存在多个交路时，行车间隔指的是共线段的行车间隔。

4.根据权利要求1所述的一种基于分时方案和活动事件关系的全日列车运行图生成方法，其特征在于，所述的针对不同的交路配比情况，构建旅行时间和行车间隔之间的数量关系具体为：

针对存在共线段的交路配比情况，构建两个交路的运行周期、非共线段旅行时间差和共线段行车间隔之间的数量关系；针对单交路情况，只考虑交路运行周期和行车间隔之间的倍数关系。

5.根据权利要求1所述的一种基于分时方案和活动事件关系的全日列车运行图生成方法，其特征在于，所述的修正每个交路分时段起止时刻具体为：

1)每个时段、每个方向生成车组时，在计划结束时刻之前空出一定时长，设为TW，其取值具体为：

TW＝计划结束时刻-该交路车组间隔*round((计划结束时刻-实际开始时刻)/该交路车组间隔)；

0.5*该交路车组间隔<TW_基准方向<1*该交路车组间隔；

0.5*该交路车组间隔<TW_{非基准方向}<1.5*该交路车组间隔；

以此作为与下一时段衔接过渡的时间窗，并结合计划时刻，确定每个交路、每个方向的时段实际结束时刻；

2)基准方向上，基准交路实际开始时刻与计划一致，非基准交路实际开始时刻基于共线段第一站位置推算；非基准方向上，两交路实际开始时刻由基准方向已生成始发事件的折返倒推，并比上一时段实际结束时刻晚于至少一个安全间隔；

3)对比得到基准方向上基准交路和非基准交路共线段最后车组到发事件，作为下一时段计划开始时刻。

6.根据权利要求1所述的一种基于分时方案和活动事件关系的全日列车运行图生成方法，其特征在于，所述的连接列车区间运行、停站活动具体为：

识别所有同车次的连续到发事件，同站到达和出发事件组成停站活动，相邻站出发和到发事件组成区间运行活动，得到全时段车次运行线。

7.根据权利要求1所述的一种基于分时方案和活动事件关系的全日列车运行图生成方法，其特征在于，所述的匹配车底折返和出入库活动具体为：

在每个终点站，基于车次始发事件的次序、每个时段的实际折返时间、时间窗内缩放折返时间，一对一匹配可通过车底折返连接的车次，为未找到较早终到事件的始发事件安排出库活动，为一个始发事件对应的n个终到事件中的前n-1个终到事件、未找到较晚始发事件的终到事件安排入库活动，其中n>1。

8.根据权利要求7所述的一种基于分时方案和活动事件关系的全日列车运行图生成方法，其特征在于，所述的时间窗内缩放折返时间是指时段间衔接时允许折返时间取值，该值为介于最小折返时间和最大折返之间范围的任意值；

所述的安排出入库活动具体为：

基于指定车场，判别直接连接或需折返后连接的不同方式，在车场和终点站之间生成出库或入库所需的运行线，包括在中间车站的到发事件及相关的区间运行、停站活动，以及在所需折返站的折返活动。

9.根据权利要求1所述的一种基于分时方案和活动事件关系的全日列车运行图生成方法，其特征在于，所述的修正股道占用冲突相关的到发事件具体为：

在每个终点站，基于车底折返方式，为站后折返增加转换轨到发事件及时刻，按照固定折返线、尽早腾出折返线、交替折返、平移部分运行线的递进步骤进行安排，直到没有冲突；对站前折返的始发和终到站台信息修正统一。

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