CN112590877B - 一种疫区封锁条件下的高速铁路临时列车运行图编制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种疫区封锁条件下的高速铁路临时列车运行图编制方法，可在当突发传染病疫情等公共卫生事件需封锁疫区时，基于既有列车运行图编制出临时列车运行图，用于传染病疫情条件下的高速铁路运输工作。编制出的临时列车运行图一方面能够有效使列车与疫区完全隔离，严格杜绝列车在疫区停车；另一方面，尽量不影响乘客在非疫区之间出行的需求，尽量使已购票计划在非疫区之间出行的乘客能够按原计划正常乘车。

Description

一种疫区封锁条件下的高速铁路临时列车运行图编制方法

技术领域

本发明涉及轨道交通技术领域，尤其涉及一种疫区封锁条件下的高速铁路临时列车运行图编制方法。

背景技术

高速铁路由于速度快，乘坐方便，运量大的特点，是传染病疫情向全国各大城市扩散的重要原因之一。为防止疫情扩散，应当采取封锁疫区的措施，疫区中各个城市火车站应该全部关闭，包括高速铁路在内的公共交通方式全部停止。面对突发公共卫生事件，停止疫区高铁运输时，应尽量不影响非疫区地区的高速铁路运输工作。

铁路列车运行图(以下简称列车运行图)是运用坐标原理描述列车运行时间、空间关系，表示列车在铁路各区间运行时间及在各车站停车和通过时间的线条图，它是用以表示列车在铁路区间运行及在车站到发或通过时刻的技术文件，是全路组织列车运行的基础。列车运行图规定各车次列车占用区间的程序，列车在每个车站的到达、出发或通过的时刻，列车在区间的运行时间，列车在车站的停站时间等。它是铁路组织运输生产的依据，是实现“按图行车”的技术组织措施，是确保铁路运输产品质量的基础。

为此，在疫区封锁期间，为防止传染病的传播，应考虑编制新的临时高速铁路列车运行图，使列车与疫区隔离，并尽量不影响其他地区乘客的正常出行。

目前，主要采用如下几种方案：

方案一：不修改列车运行图，只是关闭火车站，并要求列车途经疫区时封闭车门。列车照样按既有列车运行图在疫区火车站内停车进行到开(即到达某车站停车上下客后发车继续行程)作业。然而，该方案有疫情传播扩散的隐患；列车途经疫区时封闭车门在实际过程中不好执行，也事实上没有得到执行。很多乘客为了返回疫区，购买按照既有运行图经停疫区的列车车票，购买的车票中的始发站，终到站均为非疫区，但是在列车经停疫区的时候集体围住列车长要求下车，最终成功。该方法在很多“逃回疫区”为主题的社交媒体群中广泛转发，一一验证成功。由于在疫区下车的旅客有相当一部分是在传染病的潜伏期离开疫区的，导致该列车上的其他乘客都在医学上被认为“经停疫区”和“有疫区接触史”，有感染的风险。按照规定，该列车上的所有乘客都必须在到达目的地时隔离，引发乘客严重不便。

方案二：将疫区始发，终到的列车取消，即从列车运行图中删去在疫区始发或终到的列车，但在列车运行图中不改变其余途经疫区的列车的运行线，其余列车照样按既有列车运行图在疫区火车站内停车进行到开作业。然而，对于其余未取消的列车，经停疫区时仍然会有方案一中的缺点。此外，取消列车还会引起其他已经购买到已取消列车的车票的旅客在非疫区之间出行的不便。

发明内容

本发明的目的是提供一种疫区封锁条件下的高速铁路临时列车运行图编制方法，可以杜绝列车在疫区停车，并确保已购票的在非疫区之间出行的乘客应能够按原计划正常乘车。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种疫区封锁条件下的高速铁路临时列车运行图编制方法，包括：

步骤S1、根据疫区封锁条件，通过分析与疫区相关的各列车应具备的开行方式、停靠方式、以及发车规则，从而定义编制疫区封锁条件下的高速铁路临时列车运行图的原则与目标；

步骤S2、根据步骤S1的设定，构建高速铁路临时列车运行图模型以及目标函数，并结合疫区封锁条件、时间要求与安全原则构造模型的约束条件；

步骤S3、根据约束条件及目标函数，求解模型得出临时列车运行图。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，可在当突发传染病疫情等公共卫生事件需封锁疫区时，基于既有列车运行图编制出临时列车运行图，用于传染病疫情条件下的高速铁路运输工作。编制出的临时列车运行图一方面能够有效使列车与疫区完全隔离，严格杜绝列车在疫区停车；另一方面，不影响乘客在非疫区之间出行的需求，尽量使已购票计划在非疫区之间出行的乘客能够按原计划正常乘车。

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为本发明实施例提供的一种疫区封锁条件下的高速铁路临时列车运行图编制方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的车站安全间隔时间示意图。

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。

本发明实施例提供一种疫区封锁条件下的高速铁路临时列车运行图编制方法，主要用于解决如下两个技术问题：

1)当发生严重公共卫生事件需要封锁疫区时，基于既有的列车运行图构建临时列车运行图，使列车与疫区完全隔离，严格杜绝列车在疫区停车。

2)建立的临时列车运行图需尽量不影响乘客在非疫区之间出行的需求，不得取消乘客在非疫区之间的出行，已购票计划在非疫区之间出行的乘客应能够按原计划正常乘车。

如图1所示，该方法主要包括如下步骤：

步骤S1、根据疫区封锁条件，通过分析与疫区相关的各列车应具备的开行方式、停靠方式、以及发车规则，从而定义编制疫区封锁条件下的高速铁路临时列车运行图的原则与目标。

具体如下：

1)对于既有列车运行图中，非在疫区始发或终到，但在疫区有停车到开作业的列车，在临时列车运行图中所有属于疫区的车站不得停车，一律为通过不停车。

2)对于既有列车运行图中，在疫区始发或终到的列车，修改始发车站或终到车站使之不经过疫区；对于原疫区始发的列车，改为在疫区之外的第一个原列车经停站始发；对于原疫区终到的列车，改为在疫区之外的最后一个原列车经停站终到。

3)对于既有列车运行图中，整个行程都在疫区中的列车(始发车站，终到车站都在疫区中)，在临时列车运行图中取消相关列车。

4)为使其他乘客的旅行不受影响，临时列车运行图中，各列车在各站的发车时间不得早于既有列车运行图中对应列车在各站的发车时间。

5)对于既有列车运行图中某列车在疫区所属车站越行另一列车，在临时列车运行图中，越行发生在被越行的列车驶出疫区之后的第一个停靠站。

6)除上述原则外，临时列车运行图上的各车次及列车之间的运行顺序均保持不变。

步骤S2、根据步骤S1的设定，构建高速铁路临时列车运行图模型以及目标函数，并结合疫区封锁条件、时间要求与安全原则构造模型的约束条件，得出完整模型。

本步骤中，首先定义了一系列通用变量，再构造约束条件，最终给出模型的目标函数；主要说明如下：

1)定义如下变量：

定义集合S为列车运行图中所有车站的集合，s与s'为集合S中两个元素，表示任意两个不同车站的标识，s,s'∈S；

定义集合S_y为封锁中的疫区所有车站的集合，定义集合S_T为临时列车运行图中可始发或终到的车站的集合；

定义集合T为路网中的所有列车的集合，t与t'为集合T中任意两个元素，表示两列不同列车的标识，t,t'∈T；

定义

为既有列车运行图中列车t在车站s的图定出发时间，定义

为临时列车运行图中列车t在车站s的实际出发时间，定义

为既有列车运行图中列车t在车站s的图定到达时间，定义Y_t ^s为临时列车运行图中列车t在车站s的实际到达时间；若列车t在车站s通过不停车，则

定义

为列车t在车站s停站时，为满足乘客上下车需保证的最小停站时间。

2)构造约束条件。

本发明实施例中，主要包括如下八类约束条件。

a)车站安全间隔时间约束。

车站安全间隔时间约束，是指列车在车站上办理相邻两列车的到达、出发或通过作业所需要的最小安全间隔时间，如图2所示，主要包括如下六类：同方向列车不同时到达间隔时间、同方向列车连续发车间隔时间、同方向列车连续通过间隔时间、同方向列车到达/通过间隔时间(即同方向一列列车到达，另一列列车通过之间所需的最小间隔时间)、同方向列车通过/发车间隔时间(即同方向一列列车通过，另一列列车发车之间所需的最小间隔时间)、以及同方向列车发车/通过间隔时间(即同方向一列列车发车，另一列列车通过之间所需的最小间隔时间)。如图2所示，(a)部分为同方向列车连续通过间隔时间，(b)部分为同方向列车连续发车间隔时间，(c)部分为同方向列车不同时到达间隔时间，(d)部分为同方向列车到达/通过间隔时间，(e)部分为同方向列车通过/发车间隔时间，(f)部分为同方向列车发车/通过间隔时间。

定义集合I为以上六类车站安全间隔时间的集合，i为集合I中任意元素，i∈I；则车站安全间隔时间约束可表示为：

其中，i为车站s相邻两列车t与t'间的车站安全间隔时间；

为临时列车运行图中列车t'在车站s的实际到达时间。

b)列车站间运行时间约束。

列车站间运行时间约束，即列车在相邻两站间运行时，运行时间不得少于最小区间运行时间，定义r_t ^s,s'为列车t从车站s运行到车站s'的最小区间运行时间，车站s'为列车t运行方向上车站s的下一个车站，则列车站间运行时间约束可表示为：

其中，Y_t ^s'为临时列车运行图中列车t在车站s'的实际到达时间。

c)列车发车时间约束。

为了不影响已购票非疫区乘客的正常出行，在新编制的临时列车运行图中，列车不得相比在既有列车运行图上的对应列车在任何车站提前发车，以免已购买车票的旅客错过列车。列车发车时间约束可表示为：

d)列车疫区车站不得停站约束。

当发生严重公共卫生事件需要封锁疫区时，应使列车与疫区完全隔离，严格杜绝列车在疫区停车，所有列车在疫区车站不得停站。。列车疫区车站不得停站约束可表示为：

e)同交路动车组接续约束。

在我国的高速铁路网中，一列动车组担当某一车次的运输任务达到终点站后会继续担当另一车次的运输任务，上一车次的终到时刻和下一车次的始发时刻之间需满足最小接续时间的要求，以满足上水、吸污、换端等作业的需要。同交路动车组接续约束可表示：

其中，列车t与列车t'为同一交路的两车次列车，车站s为列车t的终到站，亦为列车t'的始发站；

为列车t所属交路的动车组在车站s的最小接续时间。

f)列车停站时间约束。

列车停站时间约束，是指列车在非始发或者终到站的停靠时间。为满足乘客中途上下车的需要，列车的停站时间必须不小于列车在车站的最小停站时间，列车的停站时间约束可表示：

其中，

为列车t在车站s的最小停站时间，车站s为非疫区车站；

为S关于S_y的补集，即非疫区车站的集合。

g)越行车站约束。

如前所述，对于既有列车运行图中发生在疫区车站的越行，临时列车运行图中，越行发生在被越行的列车驶出疫区之后的第一个停靠站。越行车站约束，可表示为：

其中，

为临时列车运行图中列车t'在车站s的实际出发时间；

h)始发或终到车站约束。

如前所述，对于既有列车运行图中，在疫区始发或终到的列车，修改始发或终到车站使之不经过疫区。对于原疫区始发的列车，改为在疫区之外的第一个原列车经停站始发；对于原疫区终到的列车，改为在疫区之外的最后一个原列车经停站终到。在疫区所涉及车站不得进行始发或终到作业。始发或终到车站约束，可表示为：

3)目标函数

本发明实施例中，将临时列车运行图中，各列车在终到站的终到时刻晚于既有列车运行图中对应列车在终到站的终到时刻的时间求和，作为模型的目标函数，表示为：

其中：

步骤S3、根据约束条件及目标函数，求解模型得出临时列车运行图。

可以通过常规方式求解前述步骤S3的目标函数，可以得到临时列车运行图。

本发明实施例上述方案，可在当突发传染病疫情等公共卫生事件需封锁疫区时，基于既有列车运行图编制出临时列车运行图，用于传染病疫情条件下的高速铁路运输工作。编制出的临时列车运行图一方面能够有效使列车与疫区完全隔离，严格杜绝列车在疫区停车；另一方面，尽量不影响乘客在非疫区之间出行的需求，尽量使已购票计划在非疫区之间出行的乘客能够按原计划正常乘车。

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 (4)

1.一种疫区封锁条件下的高速铁路临时列车运行图编制方法，其特征在于，包括：

步骤S1、根据疫区封锁条件，通过分析与疫区相关的各列车应具备的开行方式、停靠方式、以及发车规则，从而定义编制疫区封锁条件下的高速铁路临时列车运行图的原则与目标；

步骤S2、根据步骤S1的设定，构建高速铁路临时列车运行图模型以及目标函数，并结合疫区封锁条件、时间要求与安全原则构造模型的约束条件；

步骤S3、根据约束条件及目标函数，求解模型得出临时列车运行图；

其中，通过分析与疫区相关的各列车应具备的开行方式、停靠方式、以及发车规则，从而定义编制疫区封锁条件下的高速铁路临时列车运行图的原则与目标，包括：

对于既有列车运行图中，非在疫区始发或终到，但在疫区有停车到开作业的列车，在临时列车运行图中所有属于疫区的车站不得停车，一律为通过不停车；

对于既有列车运行图中，在疫区始发或终到的列车，修改始发车站或终到车站使之不经过疫区；对于原疫区始发的列车，改为在疫区之外的第一个原列车经停站始发；对于原疫区终到的列车，改为在疫区之外的最后一个原列车经停站终到；

对于既有列车运行图中，整个行程都在疫区中的列车，在临时列车运行图中取消相关列车；

临时列车运行图中，各列车在各站的发车时间不得早于既有列车运行图中对应列车在各站的发车时间；

对于既有列车运行图中某列车在疫区所属车站越行另一列车，在临时列车运行图中，越行发生在被越行的列车驶出疫区之后的第一个停靠站；

临时列车运行图上的各车次及列车之间的运行顺序均保持不变。

2.根据权利要求1所述的一种疫区封锁条件下的高速铁路临时列车运行图编制方法，其特征在于，构建高速铁路临时列车运行图模型时，定义如下变量：

定义集合S为列车运行图中所有车站的集合，s与s'为集合S中两个元素，表示任意两个不同车站的标识，s,s'∈S；

定义集合S_y为封锁中的疫区所有车站的集合，定义集合S_T为临时列车运行图中可始发或终到的车站的集合；

定义集合T为路网中的所有列车的集合，t与t'为集合T中任意两个元素，表示两列不同列车的标识，t,t'∈T；

定义

为既有列车运行图中列车t在车站s的图定出发时间，定义

为临时列车运行图中列车t在车站s的实际出发时间，定义

为既有列车运行图中列车t在车站s的图定到达时间，定义

为临时列车运行图中列车t在车站s的实际到达时间；若列车t在车站s通过不停车，则

定义

为列车t在车站s停站时，为满足乘客上下车需保证的最小停站时间。

3.根据权利要求2所述的一种疫区封锁条件下的高速铁路临时列车运行图编制方法，其特征在于，模型的约束条件包括：

车站安全间隔时间约束，是指列车在车站上办理相邻两列车的到达、出发或通过作业所需要的最小安全间隔时间，包括如下六类：同方向列车不同时到达间隔时间、同方向列车连续发车间隔时间、同方向列车连续通过间隔时间、同方向列车到达/通过间隔时间、同方向列车通过/发车间隔时间、以及同方向列车发车/通过间隔时间；定义集合I为以上六类车站安全间隔时间的集合，i为集合I中任意元素，i∈I；则车站安全间隔时间约束表示为：

其中，i为车站s相邻两列车t与t'间的车站安全间隔时间；Y_t' ^s为临时列车运行图中列车t'在车站s的实际到达时间；

列车站间运行时间约束，即列车在相邻两站间运行时，运行时间不得少于最小区间运行时间，定义r_t ^s,s'为列车t从车站s运行到车站s'的最小区间运行时间，车站s'为列车t运行方向上车站s的下一个车站，则列车站间运行时间约束表示为：

其中，Y_t ^s'为临时列车运行图中列车t在车站s'的实际到达时间；

列车发车时间约束，即临时列车运行图中，列车不得相比在既有列车运行图上的对应列车在任何车站提前发车，列车发车时间约束表示为：

列车疫区车站不得停站约束，即当发生严重公共卫生事件需要封锁疫区时，应使列车与疫区完全隔离，严格杜绝列车在疫区停车，所有列车在疫区车站不得停站；列车疫区车站不得停站约束表示为：

同交路动车组接续约束，一列动车组担当某一车次的运输任务达到终点站后会继续担当另一车次的运输任务，上一车次的终到时刻和下一车次的始发时刻之间需满足最小接续时间的要求，同交路动车组接续约束表示为：

其中，列车t与列车t'为同一交路的两车次列车，车站s为列车t的终到站，亦为列车t'的始发站；

为列车t所属交路的动车组在车站s的最小接续时间；

列车停站时间约束，是指列车在非始发或者终到站的停靠时间，列车的停站时间不小于列车在车站的最小停站时间，列车的停站时间约束表示为：

其中，

为列车t在车站s的最小停站时间，车站s为非疫区车站；

为S关于S_y的补集，即非疫区车站的集合；

越行车站约束，使越行发生在被越行的列车驶出疫区之后的第一个停靠站，表示为：

其中，

为临时列车运行图中列车t'在车站s的实际出发时间；

始发或终到车站约束，指在疫区所涉及车站不得进行始发或终到作业，表示为：

4.根据权利要求2或3所述的一种疫区封锁条件下的高速铁路临时列车运行图编制方法，其特征在于，

将临时列车运行图中，各列车在终到站的终到时刻晚于既有列车运行图中对应列车在终到站的终到时刻的时间求和，作为模型的目标函数，表示为：

其中：

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