CN111845869B - 一种疏散突发大客流的列车运行图自动调整方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种疏散突发大客流的列车运行图自动调整方法，包括：ATS计算可用列车总数和列车载客量；ATS定义疏散区域，计算大客流疏散时刻表；ATS根据大客流疏散时刻表调整列车运行图。从而根据突发大客流疏散模型自动调整时刻表的方法,来取代调度员人工调整，及时可靠，高效智能，避免了人工操作带来的最佳行车调整时机错失，系统运能降低，甚至引发乘客踩踏的风险。

Description

一种疏散突发大客流的列车运行图自动调整方法
技术领域
本发明涉及轨道交通技术领域，尤其涉及疏散突发大客流的列车运行图自动调整方法。
背景技术
地铁车站受突发大客流冲击一般由以下几种因素引起:1)大型社会活动及体育赛事,造成局部地区客流方向集中而造成突发大客流的产生。2)由于外部供电系统或设备设施故障,造成地铁运营中断,短时间内无法恢复正常运营,导致客流积压。
地铁作为城市公共交通的窗口，承担着大客流疏导的重任。为了更好地完成大客流下的地铁运营组织，对地铁客运和行车组织对策进行研究和分析，制订适合于疏散突发大客流的运输组织细化方案，就显得非常必要。疏散突发大客流作业复杂多变，对不同的运营组织方式需采取不同的调整活动，这些调整活动都是通过信号系统中的ATS子系统来执行的。正常情况下，ATS子系统按照时刻表运营。每天清晨出车时，ATS子系统会根据列车到达时刻自动分配班次，停车时间结束时，ATS子系统根据班次为列车自动办理到下一停车点的进路。班次由若干连续的停车点组成，每个停车点均定义了到达时刻和发车时刻。在地铁车站涌入大客流时，调度员需要通过人工调整的方法修改时刻表进行乘客疏散。为完成有效而且安全的客流疏散，调度员需要综合考虑线路客运总量、大客流密度、客流的构成、大客流开始时间，对调度员调整能力有非常高的要求，而且容易出错。
发明内容
本发明的目的在于提供一种疏散突发大客流的列车运行图自动调整方法，根据突发大客流疏散模型自动调整时刻表的方法,来取代调度员人工调整。
实现上述目的的技术方案是：
一种疏散突发大客流的列车运行图自动调整方法，包括：
ATS计算可用列车总数和列车载客量；
ATS定义疏散区域，计算大客流疏散时刻表；
ATS根据大客流疏散时刻表调整列车运行图。
优选的，计算可用列车总数：Tavailable＝Ttotal–Tmaintenance–Tbackup；
其中，
Ttotal表示线路现有列车总量；
Tmaintenance表示每日修车数量；
Tbackup表示备用列车数量；
计算列车载客量，指计算每列车的核定载客量PTnormal和超载载客量PTover：
PTnormal＝PCnormal×C；
PTover＝PCover×C；
其中，
PCnormal表示每节车的核定载客量，
PCover表示每节车的超载载客量，
C表示列车编组。
优选的，根据大客流发生车站以及大客流的构成设定相应的大客流疏散模型。
优选的，根据大客流疏散模型定义疏散区域：大客流从客流突发车站经过的有向区域，方向为主要客流离开客流突发车站的运营方向。
优选的，根据大客流疏散模型计算时刻表，包括：
根据疏散区域计算疏散路径和疏散方向；
计算实际的客流密度Dactual，以及上下行运行方向需要的列车数量Tup,Tdown,和运营间隔Hup,Hdown。
优选的，以上行运行方向作为疏散方向为例：
ATS根据历史客流密度给出预测客流密度Dpredicted：预测出的每小时进出以及滞留在车站的客流数；
按以下公式计算疏散方向需要的列车数Tup和运营间隔Hup：
Tup＝Dpredicted/PTover，
Hup＝60分钟/Tup；
疏散方向运营间隔不能小于本线路设计的最小运营间隔Hminimum，如果比最小运营间隔小，将使用最小运营间隔作为疏散方向的运营间隔，并按以下公式重算疏散方向列车Tup和实际的最大客流密度Dactual：
Tup＝60分钟/Hminimum，
Dactual＝Tup×Hminimum；
非疏散方向可用列车数量为：Tdown＝Tavailable-Tup
其中：
Tavailable表示可用列车总数；
非疏散方向的列车运营间隔为:Hdown＝60分钟/Tdown；
根据列车超载载客量计算出所需的列车总数后，如果还有剩余可用列车，再根据列车的核定载客量重算能增加的疏散列车：
Tadd＝(Dactual/PTnormal)–Tup；
如果能增加的疏散列车Tadd大于剩余的可用列车，所有剩余可用列车作为疏散列车增加到疏散方向运营，否则仅增加Tadd列车，然后重算上行运营间隔Hup＝60分钟/(Tup+Tadd)；
定义疏散初始化时间、开始时间、结束时间和完成时间，结合上下行运行方向需要的列车数量Tup,Tdown,和运营间隔Hup,Hdown,获得大客流疏散时刻表。
优选的，大客流疏散模型包括：
突发展会大客流疏散模型：预测客流密度大于车站最大设计客流密度，疏散时间和下班高峰时间重叠；
突发体育赛事/演出大客流疏散模型：预测客流密度大于车站最大设计客流密度，疏散时间在下班高峰之后；
第一种突发设备故障大客流疏散模型：预测客流密度小于车站最大设计客流密度，疏散时间在下班高峰时段；
第二种突发设备故障大客流疏散模型：预测客流密度小于车站最大设计客流密度，疏散时间在线路平峰时段。
优选的，疏散路径是临时的运行交路，终点为疏散区域外每侧最近的折返站。
优选的，预测客流密度Dpredicted由调度员修正。
本发明的有益效果是：本发明利用实时的大客流信息和大客流疏散模型自动调整运行图，代替调度员人工调整，及时可靠，高效智能，避免了人工操作带来的最佳行车调整时机错失，系统运能降低，甚至引发乘客踩踏的风险。
附图说明
图1是本发明的疏散突发大客流的列车运行图自动调整方法的流程图；
图2是本发明中突发展会大客流疏散模型的示意图；
图3是本发明中突发体育赛事/演出大客流疏散模型的示意图；
图4是本发明中突发设备故障大客流疏散模型的示意图；
图5是本发明中大客流疏散时刻表的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
请参阅图1，本发明的疏散突发大客流的列车运行图自动调整方法，包括下列步骤：
步骤S1，ATS计算可用列车总数和列车载客量，具体地：
计算可用列车总数：
Tavailable＝Ttotal–Tmaintenance–Tbackup
其中：
Ttotal表示线路现有列车总量。
Tmaintenance表示每日修车数量，根据实际的修程情况，为完成计划中的架修、定修、双月检、双周检及因车辆质量问题发生的临修而确定。
Tbackup表示备用列车数量。
然后，按如下公式计算每列车的核定载客量PTnormal和超载载客量PTover：
PTnormal＝PCnormal×C
PTover＝PCover×C
其中：
PCnormal表示每节车的核定载客量。
PCover表示每节车的超载载客量。
C表示列车编组。
例如：本实施例中，示例线路现有列车16列，每天的修车数量为5列，包含1列备用列车。那么按以下公式计算每天的可用列车总数为11列。示例线路每节车定员310人，超载时为410人。所有的列车都是6节编组，则每列车定员为1860人，超载时为2460人。
步骤S2，ATS为不同类型的大客流疏散模型定义疏散区域，计算大客流疏散时刻表，根据大客流疏散时刻表对列车运行自动调整。
根据大客流发生车站以及大客流的构成设定相应的大客流疏散模型，根据大客流疏散模型定义疏散区域，疏散区域是主要大客流从客流突发车站经过的区域。此区域为有向区域，方向为主要客流离开客流突发车站的运营方向。
以展会大客流为例，如图2所示，一国际展览中心位于车站4和车站5附近，ATS(自动列车监控系统)将会按照历史上展会客流的构成定义车站4&5的疏散区域。在展会期间，突发大客流会在每天闭馆时段出现，持续一小时，并和下班高峰客流重叠。客流密度大于地铁最大设计客流密度。客流主要往返于市中心酒店和展会附近地铁站之间。车站1,6,10,14,18和20有折返轨，可供列车折返。每天展览中心闭馆时，车站4&5将采用限流措施保障客流密度小于车站的最大设计客流密度。而且，在大客流开始之前，将在车站1的折返轨上准备疏散列车，在大客流开始时将在上行运行方向投入疏散乘客，疏散列车按小交路运行，在车站14进行折返。为了不影响正常的下班客流，疏散列车和正常通勤列车按1比1的开行比例，交替从车站4发车。
根据疏散区域计算疏散路径和疏散方向。疏散路径是临时的运行交路，终点为疏散区域外每侧最近的折返站。
然后，计算实际的客流密度Dactual，以及上下行运行方向需要的列车数量Tup,Tdown,和运营间隔Hup,Hdown。按以下逻辑计算得到：
预测客流密度Dpredicted是预测出的每小时进出以及滞留在车站的客流数，是由ATS根据本站历史客流密度预测的，并可由调度员根据展会主办方提供的预测数据进行修正。
首先基于每节车的超载载客量按以下公式计算疏散方向需要的列车数Tup和运营间隔Hup：
Tup＝Dpredicted/PTover.
Hup＝60分钟/Tup.
疏散方向运营间隔不能小于本线路设计的最小运营间隔Hminimum，如果比最小运营间隔小，将使用最小运营间隔作为疏散方向的运营间隔。并按以下公式重算疏散方向列车Tup和实际的最大客流密度Dactual：
Tup＝60分钟/Hminimum
Dactual＝Tup×Hminimum.
假设车站将会按照重算后的实际最大客流密度进行限流。
非疏散方向可用列车数量为：Tdown＝Tavailable-Tup
其中:
Tavailable表示可用列车总数。
非疏散方向的列车运营间隔为:Hdown＝60分钟/Tdown
根据列车超载载客量计算出所需的列车总数后，如果还有剩余可用列车，包括未用的备车。为了提高乘客的舒适度，再根据列车的核定载客量重算能增加的疏散列车：
Tadd＝(Dactual/PTnormal)–Tup.
如果能增加的疏散列车Tadd大于剩余的可用列车，所有剩余可用列车作为疏散列车增加到疏散方向运营，否则仅增加Tadd列车。然后重算上行运营间隔Hup＝60分钟/(Tup+Tadd)。
ATS子系统将按照大客流疏散模型对应事件的开始和接收时间定义疏散初始化时间、开始时间、结束时间和完成时间。图5显示了突发展会大客流疏散模型对应的大客流疏散时刻表。在疏散初始化时间之前，所有的列车按正常运营时刻表行驶。在疏散初始化时间，ATS将安排疏散列车在疏散区域开始的折返轨以及车辆段转换轨等候。正线下行方向运行的列车到达车站1后，进入停车线或折返轨等候。在疏散开始时间，车辆段以及车站1停车线上列车和后续正线下行方向折返的列车按1:1的开行比例从车站1发车，开始疏散作业。到疏散结束时间，车辆段的疏散列车退出运营，进入车辆段。到疏散完成时间，所有的列车按正常时间表交路行驶。
本实施例中，如图2所示，示例线路有20个车站，从车站1到车站20的运营方向为上行方向，从车站20到车站1为下行方向。车站1、6、10、14、18和20有折返轨。疏散区域和时刻表按以下模型定义和计算：
如图2，突发展会大客流疏散模型：预测客流密度大于车站远期高峰每小时客流量(即最大设计客流密度)，疏散时间和下班高峰时间重叠。
展会在车站4和5附件的国际展览中心举办，按去年展会情况，预测今年展会总客流为15000人，主要由参展商、工作人员和翻译等组成，往返于展览中心和酒店之间。按历史展会情况每天展览中心18:00闭馆后大客流开始并持续1小时，大客流和下班高峰客流重叠，移动方向为上行方向，疏散区域为从车站4和5到市中心区域。那么疏散路径即为从车站4到车站14的小交路。
下班晚高峰正常客流10000人/小时。车站4和5远期预测高峰小时客流量17923人，列车最小运营间隔为2分钟，则2分钟内最多可能有600人候车，充分考虑到乘客的安全性和舒适性。由于预测展览会客流和晚高峰客流总量大于车站的最大客流密度。车站将会采用限流措施，将实际客流密度限制到17923人/小时。
按超载计算疏散方向，即上行方向所需列车数量Tup＝Dactual/PTover＝17923/2460≈7列。
疏散方向列车运营间隔Hup＝60分钟/7列≈8分钟,大于最小设计运营间隔2分钟。
非疏散方向，即下行运行方向可用的列车Tdown＝11-7＝4列,少于实际晚高峰需要的列车5。所以需要增加1列备车。最终下行方向需要Tdown＝5列车。所有的可用列车都将上线运行。
下行方向运营间隔Hdown＝60分钟/5列＝12分钟。
为了不影响正常下班高峰乘客，疏散列车和正常列车将会按1:1的开行比例从大客流车站4投入。
如图3所示，突发体育赛事/演出大客流疏散模型：预测客流密度大于车站最大设计客流密度，疏散时间在下班高峰之后。
车站18附近有一大型体育馆，容量为58760人。按要求，车站18需要在1小时内吸纳体育馆1/3的散场观众，缓解地面交通压力。根据以往年的体育赛事情况，体育馆主要客流移动方向为市中心，大客流持续时间为1小时，开始时间在下班高峰之后，地铁疏散方向为下行方向，即到车站1的方向。那么疏散交路为从车站6到车站18的小交路。
车站18远期预测高峰小时客流量17923人，列车最小运营间隔为2分钟。体育馆散场观众多余车站客流密度，车站18将采用限流措施，将实际客流密度限制到17923人/小时。
基于超载载客量计算疏散方向，即下行方向所需列车Tdown＝Dactual/PTover＝17923/2460≈7列.
疏散方向列车运营间隔Hdown＝60分钟/7列≈8分钟,大于最小设计运营间隔2分钟。
非疏散方向，即上行运行方向可用的列车Tup＝11-7＝4列,等于正常交路需要的列车数量。
下行方向运营间隔Hup＝60分钟/4列＝15分钟。
还有一辆备车未投入使用，为了乘客的舒适性和安全性，在疏散方向投入此备车。最终Tdown＝8列。疏散方向列车运营间隔Hdown＝60分钟/8列≈7分钟。
由于疏散开始时间在下班高峰之后，为了尽快疏散乘客，疏散列车和正常列车将会按2:1的开行比例从大客流车站18驶出。
如图4所示，第一种突发设备故障大客流疏散模型：预测客流密度小于车站最大设计客流密度，疏散时间在下班高峰时段。
地铁电力设备故障或其他设备故障。服务组团的中心站点和换乘站会有大客流滞留。在故障恢复后，这些车站的乘客需要快速疏散。
例如触网供电区段事故发生在上班高峰之后。故障电力区段影响车站4-6,车站20是换乘站。所有车站都会滞留通勤客流，尤其换乘站将会有大量的通勤和换乘客流，则电力恢复后的疏散交路可定义为正常的通勤大交路。
预测滞留客流为15000人，少于车站晚高峰最大设计客流17923人/小时，车站不需采用限流措施。
上行疏散方向需要的列车数为Tup＝15000/2460≈6列。
上行疏散方向运营间隔为Hup＝60分钟/6列≈10分钟,大于最小运营间隔2分钟。
下行疏散方向可用的列车为Tdown＝11-6＝5列,即上班高峰需要的列车数量。所有可用的列车均投入使用。
下行疏散方向运营间隔为Hdown＝60分钟/4＝15列。
考虑乘客的安全性和舒适性,在疏散方向可以投入8(＝Dactual/PTnormal＝15000/1860)列车。1列备用列车将在上行疏散方向上投入，重算Tup＝7列。重算Hup＝60分钟/7≈8分钟。
为了不影响正常下班高峰乘客，疏散列车和正常列车将会按1:1的开行比例从大客流车站20投入。
如图4所示，第二种突发设备故障大客流疏散模型：预测客流密度小于车站最大设计客流密度，疏散时间在线路平峰时段。
如第一种突发设备故障大客流疏散模型，预测客流为15000人。触网供电区段事故发生在上班高峰之后。换乘站，将会有大量的滞留乘客，则电力恢复后的疏散交路可定义为正常的通勤大交路。
上行疏散方向需要的列车为Tup＝15000/2460≈6列.
上行疏散方向运营间隔为Hup＝60分钟/6≈10分钟.
下行疏散方向所需列车为Tdown＝11-6＝5列,实际下行平峰时段需要的列车为4列，所以确定Tdown＝4，有剩余1列可用列车。
下行疏散方向运营间隔Hdown＝60分钟/5＝12分钟.
考虑乘客的安全性和舒适性,在疏散方向可以投入8(＝Dactual/PTnormal＝15000/1860)列车.未使用的可用列车和备用列车将在疏散方向1上投入，重算Tup＝8列。重算Hup＝60分钟/8≈7分钟。
由于疏散开始时间在下班高峰之后，为了尽快疏散乘客，疏散列车和正常列车将会按2:1的开行比例从大客流车站20驶出。
以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。

Claims (6)

1.一种疏散突发大客流的列车运行图自动调整方法，其特征在于，包括：
ATS计算可用列车总数和列车载客量；
ATS定义疏散区域，计算大客流疏散时刻表；
ATS根据大客流疏散时刻表调整列车运行图；
根据大客流发生车站以及大客流的构成设定相应的大客流疏散模型；
根据大客流疏散模型计算时刻表，包括：
根据疏散区域计算疏散路径和疏散方向；
计算实际的客流密度Dactual，以及上下行运行方向需要的列车数量Tup,Tdown,和运营间隔Hup,Hdown；
以上行运行方向作为疏散方向为例：
ATS根据历史客流密度给出预测客流密度Dpredicted：预测出的每小时进出以及滞留在车站的客流数；
按以下公式计算疏散方向需要的列车数Tup和运营间隔Hup：
Tup＝Dpredicted/PTover，
Hup＝60分钟/Tup；
疏散方向运营间隔不能小于本线路设计的最小运营间隔Hminimum，如果比最小运营间隔小，将使用最小运营间隔作为疏散方向的运营间隔，并按以下公式重算疏散方向列车Tup和实际的最大客流密度Dactual：
Tup＝60分钟/Hminimum，
Dactual＝Tup×Hminimum；
非疏散方向可用列车数量为：Tdown＝Tavailable-Tup
其中：
Tavailable表示可用列车总数；
非疏散方向的列车运营间隔为:Hdown＝60分钟/Tdown；
根据列车超载载客量计算出所需的列车总数后，如果还有剩余可用列车，再根据列车的核定载客量重算能增加的疏散列车：
Tadd＝(Dactual/PTnormal)–Tup；
如果能增加的疏散列车Tadd大于剩余的可用列车，所有剩余可用列车作为疏散列车增加到疏散方向运营，否则仅增加Tadd列车，然后重算上行运营间隔Hup＝60分钟/(Tup+Tadd)；
定义疏散初始化时间、开始时间、结束时间和完成时间，结合上下行运行方向需要的列车数量Tup,Tdown,和运营间隔Hup,Hdown,获得大客流疏散时刻表。
2.根据权利要求1所述的疏散突发大客流的列车运行图自动调整方法，其特征在于，计算可用列车总数：Tavailable＝Ttotal–Tmaintenance–Tbackup；
其中，
Ttotal表示线路现有列车总量；
Tmaintenance表示每日修车数量；
Tbackup表示备用列车数量；
计算列车载客量，指计算每列车的核定载客量PTnormal和超载载客量PTover：
PTnormal＝PCnormal×C；
PTover＝PCover×C；
其中，
PCnormal表示每节车的核定载客量，
PCover表示每节车的超载载客量，
C表示列车编组。
3.根据权利要求1所述的疏散突发大客流的列车运行图自动调整方法，其特征在于，根据大客流疏散模型定义疏散区域：大客流从客流突发车站经过的有向区域，方向为主要客流离开客流突发车站的运营方向。
4.根据权利要求1所述的疏散突发大客流的列车运行图自动调整方法，其特征在于，大客流疏散模型包括：
突发展会大客流疏散模型：预测客流密度大于车站最大设计客流密度，疏散时间和下班高峰时间重叠；
突发体育赛事/演出大客流疏散模型：预测客流密度大于车站最大设计客流密度，疏散时间在下班高峰之后；
第一种突发设备故障大客流疏散模型：预测客流密度小于车站最大设计客流密度，疏散时间在下班高峰时段；
第二种突发设备故障大客流疏散模型：预测客流密度小于车站最大设计客流密度，疏散时间在线路平峰时段。
5.根据权利要求1所述的疏散突发大客流的列车运行图自动调整方法，其特征在于，疏散路径是临时的运行交路，终点为疏散区域外每侧最近的折返站。
6.根据权利要求1所述的疏散突发大客流的列车运行图自动调整方法，其特征在于，预测客流密度Dpredicted由调度员修正。
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