CN113619655B - 基于运行图控制列车晚点在路网中传播的方法和系统 - Google Patents

基于运行图控制列车晚点在路网中传播的方法和系统 Download PDF

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CN113619655B CN202111178850.7A CN202111178850A CN113619655B CN 113619655 B CN113619655 B CN 113619655B CN 202111178850 A CN202111178850 A CN 202111178850A CN 113619655 B CN113619655 B CN 113619655B
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Abstract

本发明涉及一种基于运行图控制列车晚点在路网中传播的方法和系统。该方法包括：在列车运行计划编制阶段，进行缓冲时间的分布与取值，在列车运行计划执行阶段，调整列车在车站的到发时刻和顺序，具体包括识别运行图中易产生晚点在路网中传播的关键节点、赶点运行、调整列车在车站的接发车顺序、停运换备用车。本发明通过在列车运行计划编制阶段，合理设置运行图的缓冲时间，提高运行图的鲁棒性，在列车运行计划执行阶段，及时且有效地调整列车在车站的到发时刻和顺序，从而有效地控制列车晚点在路网中的传播。

Description

基于运行图控制列车晚点在路网中传播的方法和系统
技术领域
本发明涉及铁路运输调度集中技术领域，尤其涉及一种基于运行图控制列车晚点在路网中传播的方法和系统。
背景技术
调度集中系统是铁路运输的核心，负责指挥和协同列车有序运行。运行图终端子系统是调度集中系统中的不可或缺的子系统，主要实现列车运行计划的铺画，阶段计划的下达，运输符号的绘制，报点的处理，现在车、小编组、确报等运输信息的管理等功能。运行图是体现列车运行计划时间和空间关系的表示图，是用来表示某一调度区段内列车在各车站的到达时刻和出发时刻等相关信息的技术文件。通过运行图界面可知列车占用区间的次序、区间运行时分、停站时分、动车组接续关系、节点及运行线相关属性信息等。列车运行图是组织列车有序运行的基础。
随着更多高速铁路的规划、建设与开通运营，我国铁路网络的规模不断扩大，路网结构也愈加复杂，重要的枢纽车站越来越多，线路间关联更加紧密，耦合性更强。然而列车运行过程中不可避免地会受到一些因素干扰，如恶劣天气、自然灾害、信号设备故障、机车故障、运营事故等，当列车偏离图定计划运行时，即产生晚点。此时单点列车延误传播速度将会更快，不仅将会影响本趟列车，严重时可能会波及同一调度区段的其他列车、同一交路的后续列车、跨调度区段跨线列车等，晚点传播范围更广且效应更明显。当干扰列车按计划运行的事件发生时，从运行图计划层面如何有效控制列车晚点传播，使得列车尽快恢复有序运行、减小延误、缩小受晚点影响的列车范围是提高旅客满意度、保障列车运行安全，提升铁路运输和运营服务效率的关键所在。
现有技术调度区段内列车偏离原计划运行时，构建以总晚点时间最小、晚点列车数量最少为优化目标的列车运行计划调整模型。在列车运行过程中遇区间封锁、区间限速、综合天窗、车站封锁、车站限速、列车故障的干扰列车按原计划正常运行的情况时，以调度区段为单位，构建列车运行计划调整模型，优化的目标函数通常为所辖调度区段内列车中晚点时间最小、晚点列车的数量最少。设置约束条件，求解该模型，得到调整后列车在车站的到发时刻。然而，以最小化所辖调度区段的列车总晚点时间为优化目标，没有结合所辖调度区段线路结构特征和列车运输组织计划的特点，忽略了列车晚点在列车本身、跨调度区段/跨线路的列车间及路网中的传播效应。
如何克服上述现有技术方案的不足，能够在列车运行计划编制阶段，合理设置缓存时间，提高列车运行计划的鲁棒性，在列车运行计划执行阶段，通过及时且有效地调整列车在车站的到发时刻和顺序，控制列车晚点在路网中的传播，成为本技术领域亟待解决的课题。
发明内容
为克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种基于运行图控制列车晚点在路网中传播的方法和系统，具体采用如下技术方案：
一种基于运行图控制列车晚点在路网中传播的方法，包括如下步骤：
S1、在列车运行计划编制阶段，进行缓冲时间的分布与取值；
S2、在列车运行计划执行阶段，调整列车在车站的到发时刻和顺序，具体包括如下子步骤：
S21、识别运行图中易产生晚点在路网中传播的关键节点；
S22、赶点运行；
S23、调整列车在车站的接发车顺序；
S24、停运换备用车。
本发明还涉及一种基于运行图控制列车晚点在路网中传播的系统，包括处理器，以及存储器；所述存储器用于存储计算机可执行指令，所述处理器用于执行所述计算机可执行指令从而执行如上所述的基于运行图控制列车晚点在路网中传播的方法。
本发明还涉及一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上所述的基于运行图控制列车晚点在路网中传播的方法。
本发明的技术方案获得了下列有益效果：在列车运行计划编制阶段，通过合理设置运行图的缓冲时间提高了运行图的鲁棒性，在列车运行计划执行阶段，通过及时且有效地调整列车在车站的到发时刻和顺序，从而有效地控制了列车晚点在路网中的传播。
附图说明
图1为本发明的方法框图。
图2为本发明实施例场景一的示意图。
图3为本发明实施例场景二的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。
除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
列车运行的晚点分为初始晚点和连带晚点。初始晚点一般是由于列车自身原因导致的晚点。连带晚点一般是由于外界因素导致列车的晚点，如由于列车在车站的接发车间隔不满足引起的连带晚点、由于列车在区间运行最小追踪间隔不满足引起的连带晚点、由于不满足动车组最小接续时间引起的连带晚点、由于跨线列车跨线运行引起的连带晚点等。
按晚点传播的方向可分为晚点横向传播和纵向传播。晚点横向传播是指前行的列车间晚点传给后行的追踪列车及后行的接续列车。晚点的纵向传播是指列车当前晚点传播至该列车的后续区间及车站，即晚点在某一条运行线上的传播。按晚点传播的效应可分为增强传播、等值传播和衰减传播。控制晚点在路网中传播就是让晚点在路网中呈衰减传播状态，进而减弱直至消除晚点。
控制列车晚点在路网中的传播主要分为两个阶段，第一阶段是列车运行计划的编制阶段，第二阶段是列车运行计划的执行阶段。在列车运行计划编制阶段，通过合理设置运行图的缓冲时间提供运行图的鲁棒性，控制列车晚点在路网中的传播。合理设置运行图的缓冲时间，即要解决两个关键技术问题，一是缓冲时间的如何分布，二是缓冲时间的如何取值。在列车运行计划执行阶段，通过及时且有效地调整列车在车站的到发时刻和顺序，控制列车晚点在路网中的传播。要解决的关键技术问题有：一是识别出运行图中易产生晚点沿路网传播的关键性节点；二是组织列车充分利用缓冲时间赶点运行；三是调整列车在车站的接发车顺序；四是停运及启用备用车。
本发明基于运行图的控制列车晚点在路网中传播的方法如附图1所示，包括下列步骤：
S1、在列车运行计划编制阶段，进行缓冲时间的分布与取值。
所述缓冲时间设置的总体原则为：
1）在干扰发生频繁的车站及区段，应适当设置缓冲时间。
2）在大型客运站、枢纽站，应适当设置缓冲时间，避免由于技术作业、旅客乘降等造成列车晚点。
3）等级高的列车、对正点率要求高的列车，应适当设置缓冲时间。
4）车站、区间中列车相互间作用明显的，应适当设置缓冲时间。
5）高峰期的列车运行线间应适当设置缓冲时间。
6）编制开行方案时由于运行图结构已产生缓冲时间的，可以不再设置或设置少量缓冲时间。
7）由于线路条件等原因导致列车需要缓行的区间，可以不再设置或设置少量缓冲时间。
8）繁忙干线区段，可以不再设置或设置少量缓冲时间。
所述步骤S1进一步构建列车运行计划缓冲时间优化模型，具体包括如下子步骤：
S11、设定优化目标，即原列车运行计划开行方案中的晚点期望与优化后的列车运行计划开行方案的晚点期望差值最大。
Figure DEST_PATH_IMAGE001
Figure DEST_PATH_IMAGE002
Figure DEST_PATH_IMAGE003
Figure DEST_PATH_IMAGE004
Figure DEST_PATH_IMAGE005
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE006
表示原列车运行计划开行方案中的车站晚点期望
Figure DEST_PATH_IMAGE007
与优化后的列车运行计划开行方案的车站晚点期望
Figure DEST_PATH_IMAGE008
差值的权重值，
Figure DEST_PATH_IMAGE009
表示原列车运行计划开行方案中的区间晚点期望
Figure DEST_PATH_IMAGE010
与优化后的列车运行计划开行方案的区间晚点期望
Figure DEST_PATH_IMAGE011
差值的权重值，
Figure DEST_PATH_IMAGE012
表示表示原列车运行计划开行方案中的追踪间隔晚点期望
Figure DEST_PATH_IMAGE013
与优化后的列车运行计划开行方案的追踪间隔晚点期望
Figure DEST_PATH_IMAGE014
差值的权重值，
Figure DEST_PATH_IMAGE015
表示表示原列车运行计划开行方案中的列车接续晚点期望
Figure DEST_PATH_IMAGE016
与优化后的列车运行计划开行方案的列车接续晚点期望
Figure DEST_PATH_IMAGE017
差值的权重值，
Figure DEST_PATH_IMAGE018
表示列车序号，取值为
Figure DEST_PATH_IMAGE019
，
Figure DEST_PATH_IMAGE020
表示列车的总数，
Figure DEST_PATH_IMAGE021
表示车站序号，取值为
Figure DEST_PATH_IMAGE022
，
Figure DEST_PATH_IMAGE023
表示车站的总数。
各种晚点期望的计算方式如下。
Figure DEST_PATH_IMAGE024
表示晚点时间，
Figure DEST_PATH_IMAGE025
表示干扰时间，
Figure DEST_PATH_IMAGE026
表示冗余时间。
Figure DEST_PATH_IMAGE027
Figure DEST_PATH_IMAGE028
Figure DEST_PATH_IMAGE029
Figure DEST_PATH_IMAGE030
Figure DEST_PATH_IMAGE031
Figure DEST_PATH_IMAGE032
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE033
表示列车
Figure DEST_PATH_IMAGE034
与列车
Figure DEST_PATH_IMAGE035
在车站
Figure DEST_PATH_IMAGE036
的干扰时分，
Figure DEST_PATH_IMAGE037
表示列车
Figure 383816DEST_PATH_IMAGE034
在车站
Figure 973060DEST_PATH_IMAGE036
与车站
Figure DEST_PATH_IMAGE038
所在区间的干扰时分，
Figure DEST_PATH_IMAGE039
表示列车
Figure 346273DEST_PATH_IMAGE034
与列车
Figure DEST_PATH_IMAGE040
在车站
Figure 194012DEST_PATH_IMAGE036
追踪的干扰时分，
Figure DEST_PATH_IMAGE041
表示列车
Figure 946067DEST_PATH_IMAGE034
与列车
Figure DEST_PATH_IMAGE042
在车站
Figure 221060DEST_PATH_IMAGE036
接续的干扰时分，列车
Figure 894618DEST_PATH_IMAGE034
是列车
Figure 624676DEST_PATH_IMAGE042
的前车，
Figure DEST_PATH_IMAGE043
表示列车
Figure 480506DEST_PATH_IMAGE034
在车站
Figure 880394DEST_PATH_IMAGE036
的冗余停站时分，
Figure DEST_PATH_IMAGE044
表示列车
Figure 87253DEST_PATH_IMAGE034
在车站
Figure 496369DEST_PATH_IMAGE036
与车站
Figure DEST_PATH_IMAGE045
所在区间的冗余运行时分，
Figure DEST_PATH_IMAGE046
表示列车
Figure 144388DEST_PATH_IMAGE034
与列车
Figure 105391DEST_PATH_IMAGE042
在车站
Figure 2809DEST_PATH_IMAGE036
的冗余接续时分，列车
Figure 74670DEST_PATH_IMAGE034
是列车
Figure DEST_PATH_IMAGE047
的前车，
Figure DEST_PATH_IMAGE048
表示列车
Figure 249299DEST_PATH_IMAGE034
与列车
Figure DEST_PATH_IMAGE049
在车站
Figure 36996DEST_PATH_IMAGE036
的冗余追踪时分。
S12、设定模型约束条件：
Figure DEST_PATH_IMAGE050
列车在车站的停车时分约束
Figure DEST_PATH_IMAGE051
Figure DEST_PATH_IMAGE052
列车在区间的运行时分约束
Figure DEST_PATH_IMAGE053
Figure DEST_PATH_IMAGE054
列车间的追踪时间间隔约束
Figure DEST_PATH_IMAGE055
Figure DEST_PATH_IMAGE056
Figure DEST_PATH_IMAGE057
Figure DEST_PATH_IMAGE058
列车间的接续时间间隔约束
Figure DEST_PATH_IMAGE059
Figure DEST_PATH_IMAGE060
营业站发车时刻不得早于其图定发车时刻
如果
Figure DEST_PATH_IMAGE061
，或
Figure DEST_PATH_IMAGE062
属于列车运行线始发首节点的发车时刻，则其发车时刻不得早于图定发车时刻，即
Figure DEST_PATH_IMAGE063
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE064
表示列车
Figure 807329DEST_PATH_IMAGE034
在车站
Figure DEST_PATH_IMAGE065
的到达时刻，
Figure DEST_PATH_IMAGE066
表示列车
Figure 10778DEST_PATH_IMAGE034
在车站
Figure 39914DEST_PATH_IMAGE065
的出发时刻,
Figure DEST_PATH_IMAGE067
表示列车
Figure DEST_PATH_IMAGE068
在车站
Figure 670615DEST_PATH_IMAGE065
的图定到达时刻,
Figure DEST_PATH_IMAGE069
表示列车
Figure 808204DEST_PATH_IMAGE034
在车站
Figure 221868DEST_PATH_IMAGE065
的图定出发时刻,
Figure DEST_PATH_IMAGE070
表示列车
Figure 512035DEST_PATH_IMAGE034
在车站
Figure DEST_PATH_IMAGE071
的最小停站时分,
Figure DEST_PATH_IMAGE072
表示列车
Figure 48059DEST_PATH_IMAGE034
在车站
Figure 17152DEST_PATH_IMAGE065
与车站
Figure DEST_PATH_IMAGE073
所在区间的最小运行时分，
Figure DEST_PATH_IMAGE074
表示列车
Figure 562402DEST_PATH_IMAGE034
与列车
Figure DEST_PATH_IMAGE075
在车站
Figure 362868DEST_PATH_IMAGE065
的最小接续时分，列车
Figure 273055DEST_PATH_IMAGE034
是列车
Figure DEST_PATH_IMAGE076
的前车,
Figure DEST_PATH_IMAGE077
表示车站
Figure 526182DEST_PATH_IMAGE065
的最小接车间隔，
Figure DEST_PATH_IMAGE078
表示车站
Figure 937441DEST_PATH_IMAGE065
的最小发车间隔，
Figure DEST_PATH_IMAGE079
表示车站
Figure 202200DEST_PATH_IMAGE065
的最小接发车间隔，
Figure DEST_PATH_IMAGE080
表示列车
Figure 673502DEST_PATH_IMAGE034
在车站
Figure 617187DEST_PATH_IMAGE065
是否停车，取值为0时表示不停车，取值为1时表示停车，
Figure DEST_PATH_IMAGE081
表示列车
Figure 504240DEST_PATH_IMAGE034
在车站
Figure 357927DEST_PATH_IMAGE065
的起车附加时分，
Figure DEST_PATH_IMAGE082
表示列车
Figure 130DEST_PATH_IMAGE034
在车站
Figure 306477DEST_PATH_IMAGE065
的停车附加时分。
S2、在列车运行计划执行阶段，调整列车在车站的到发时刻和顺序，具体包括如下子步骤：
S21、识别运行图中易产生晚点在路网中传播的关键节点。
（1）按所辖调度区段线路结构的特征识别。考虑所辖调度区段线路结构的特征，可分为客运专线的干线调度区段、枢纽地区调度区段、城际/市郊铁路调度区段等。并结合所辖调度区段列车运行运营计划的特征。
1）对于客运专线的干线调度区段，线路特征相对简单，多方向车站较少。列车在该调度区段大部分为首节点接入尾节点交出的运行线计划。关注的重点在列车在所辖调度区段的接入和交出站，若列车接入晚点，应尽可能利用列车运行计划自身区间运行和停站缓冲时间及列车间的缓冲时间赶点运行，力争在该列车在所辖调度区段交出时晚点时分减小或消除。在所辖调度区段接入正点的列车，确保交出时正点。以此控制晚点在路网中的传播。
2）对于枢纽地区调度区段，一般会存在大型枢纽车站及大型车站的多个接发列车车场，衔接多条铁路线路。列车在该调度区段大部分为首节点始发尾节点交出、首节点接入尾节点终到、在枢纽车站存在停车作业的运行线计划。关注的重点在于列车晚点引发列车运行计划调整时枢纽车站的接发车进路与到发线的重新分配、存在接续关系的列车接续时间的调整、按列车运行线路与方向、等级对列车在车站接发车顺序和停站时间的调整等。以此控制晚点在路网中的传播。
3）对于城际/市郊铁路调度区段，线路特征相对简单，多方向车站较少。列车在该调度区段大部分为首节点始发尾节点终到、列车间存在大量接续关系的仅在本调度区段运行的列车运行线计划，少部分为首节点接入尾节点终到/首节点始发尾节点交出的跨调度区段运行的列车运行线计划。关注的重点在跨调度区段运行的列车运行计划及所辖调度区段列车间接续的车站。将跨调度区段运行的列车运行计划参与调整的优先级调高，尽量减少本调度区段的列车晚点对跨调度区段运行列车的产生连带晚点的影响，使晚点尽可能地保留在本调度区段，控制晚点跨调度区段传播。当本调度区段列车晚点严重至一定程度，可根据列车间的接续关系，在运力可以满足的前提下，停运同一交路的部分列车。以此控制晚点在路网中的传播。
（2）按统计的列车晚点信息拟合晚点分布模型识别。通过对大量历史运行图数据分析，对列车晚点分布数据进行拟合，识别易发生晚点的区间及车站。由于不同调度区段所辖范围的线路结构特征和列车运行计划特点的不同，采用的晚点分布拟合模型不同。常用的晚点分布拟合模型有：负指数分布、β分布、正态分布、γ分布等。在实际应用可尝试使用上述晚点分布拟合模型和适当调整模型参数对调度区段所辖范围内的列车晚点数据进行拟合。
（3）按车站特征属性识别。
1）多方向车站：一般指连接多于两个不同方向线路的车站。此类车站汇聚了大量多方向列车运行计划。若连接多方向站中的一条线路发生故障或该线路方向上的列车出现晚点，即这些列车到达此多方向车站时会晚点，势必要影响连接多方向站中其他线路上的列车运行计划，在列车运行计划调整时要重点关注这类多方向车站，必要时需要根据列车运行线路与方向、等级对列车在车站接发车顺序和停站时间的调整。以此控制晚点在路网中的传播。
2）分界口车站：一般是指调度区段管辖范围内的台间分界口车站和铁路局集团公司管辖范围内的局间分界口车站。分界口车站的列车运行计划一般为接入交出类型，关注的重点在列车在分界口车站的交出时刻，应尽可能地减少列车在分界口车站的交出晚点。以此控制晚点在路网中的传播。
S22、赶点运行。
（1）有效利用区间缓冲时间赶点运行。
在区间无限速时，以区间最小运行时分运行。
如果
Figure DEST_PATH_IMAGE083
，那么
Figure DEST_PATH_IMAGE084
。
（2）有效利用停站缓冲时间赶点运行。
对于营业站，列车
Figure 997221DEST_PATH_IMAGE034
到车站
Figure 830048DEST_PATH_IMAGE065
后经过最小停站时分后发车，且满足不早于其图定时刻发车。
如果
Figure DEST_PATH_IMAGE085
，那么
Figure DEST_PATH_IMAGE086
。若
Figure DEST_PATH_IMAGE087
，那么
Figure DEST_PATH_IMAGE088
。
（3）有效利用列车接续缓冲时间赶点运行。
列车
Figure DEST_PATH_IMAGE089
与列车
Figure DEST_PATH_IMAGE090
在车站
Figure DEST_PATH_IMAGE091
的接续时分，列车
Figure 904139DEST_PATH_IMAGE089
是列车
Figure 963362DEST_PATH_IMAGE090
的前车。列车
Figure 254534DEST_PATH_IMAGE089
终到车站
Figure 817234DEST_PATH_IMAGE091
后经过最小经最小接续时分后列车
Figure DEST_PATH_IMAGE092
发车。
如果
Figure DEST_PATH_IMAGE093
，那么
Figure DEST_PATH_IMAGE094
。若
Figure DEST_PATH_IMAGE095
，那么
Figure DEST_PATH_IMAGE096
。
（4）有效利用列车间追踪间隔赶点运行。
1）对于从相同线路接入到同一车站的两趟列车，若这两趟列车在此车站的接车时间间隔大于此车站的最小接车时间间隔，则后行车可以最小接车间隔进行接车。
如果
Figure DEST_PATH_IMAGE097
，那么
Figure DEST_PATH_IMAGE098
。
2）对于从同一车站发车且运行至相同线路的两趟列车，若这两趟列车在此车站的发车时间间隔大于此车站的最小发车时间间隔，则后行车可以最小发车间隔进行发车。
如果
Figure DEST_PATH_IMAGE099
，那么
Figure DEST_PATH_IMAGE100
。
3）对于同一车站同一咽喉区的两趟列车，其中一趟由该车站发车，其中一趟接入到该车站，若两趟列车的接发车进路存在冲突，且两趟列车的接发车间隔大于此车站的最小接发车时间间隔，则后一趟列车可以最小接/发车间隔进行接/发车。
如果
Figure DEST_PATH_IMAGE101
，那么
Figure DEST_PATH_IMAGE102
。
如果
Figure DEST_PATH_IMAGE103
，那么
Figure DEST_PATH_IMAGE104
。若
Figure DEST_PATH_IMAGE105
，则
Figure DEST_PATH_IMAGE106
。
4）对于从不同线路接入到同一车站的两趟列车，如果两趟列车在该车站的接车进路没有冲突，那么这两趟列车在该车站的接车无追踪间隔要求，可以同时接车。
5）对于从同一车站发车且运行至不同线路的两趟列车，如果两趟列车在该车站的发车进路没有冲突，那么这两趟列车在该车站的发车无追踪间隔要求，可以同时发车。
6）对于同一车站同一咽喉区的两趟列车，其中一趟由该车站发车，其中一趟接入到该车站，若两趟列车的接发车进路不存在冲突，那么这两趟列车在该车站的接发车无追踪间隔要求，可以同时接发车。
S23、调整列车在车站的接发车顺序。
以附图2所示的场景一和附图3所示的场景二为例，对比说明列车在车站的接发车顺序的调整。假设列车A在车站的晚点时分为
Figure DEST_PATH_IMAGE107
，列车B在车站的晚点时分为
Figure DEST_PATH_IMAGE108
，列车A和列车B之间的最小追踪间隔为
Figure DEST_PATH_IMAGE109
，两者之间在车站的缓冲时间为
Figure DEST_PATH_IMAGE110
。
场景一：当
Figure DEST_PATH_IMAGE111
时，无需改变列车A和列车B在车站的接车顺序，列车B产生的连带晚点时间
Figure DEST_PATH_IMAGE112
为
Figure DEST_PATH_IMAGE113
，由下公式(1)得到。
Figure DEST_PATH_IMAGE114
(1)
场景二：当
Figure DEST_PATH_IMAGE115
时，则需要变更列车A和列车B在车站的接车顺序，否则列车B将产生更大的连带晚点，在车站先接入列车A再接入列车B。列车A产生的连带晚点时间
Figure 549042DEST_PATH_IMAGE112
为
Figure DEST_PATH_IMAGE116
，由下公式(2)得到。
Figure DEST_PATH_IMAGE117
(2)
S24、停运换备用车。
当某趟列车由于自身故障在某车站无法启动发车继续运行，且在
Figure DEST_PATH_IMAGE118
分钟内无法恢复正常时（
Figure 282512DEST_PATH_IMAGE118
一般取值范围为90-180），为避免由于该列车故障导致后续正点运行列车受此影响产生连带晚点，应调用备用车，担当该故障列车的运营任务。在故障未恢复期间，若后续列车与该故障列车在此车站存在运行冲突的，应调整后续列车在车站的接发列车的股道。尽量避免因此故障列车而产生连带晚点。组织救援列车将故障列车尽快安全区域，避免影响后续列车运行。若后续列车与该故障列车存在与其相同的后续运行径路，结合售票情况，在确保后续列车能够将乘坐该故障列车的旅客送达至目的地的情况下，也可以将该故障列车停运，组织乘坐故障列车的乘客换乘后续列车。
当某趟列车由于自身故障在某区间无法继续运行时，应根据救援设备与该故障列车所在位置，尽快制定救援方案，组织救援列车对区间故障的列车进行前部或者后部救援。将故障列车尽快带离运营线路，避免由此故障列车影响后续列车的运行。在故障未完全恢复期间，若线路允许，且计划通过该故障区间列车数量较多，可对后续列车在此区间采取反向运行方案，降低由此故障列车给后续列车带来的晚点效应。当故障列车短时间内无法恢复正常时，为避免由于该列车故障导致后续正点运行列车受此影响产生连带晚点，应调用备用车，担当该故障列车的运营任务。若后续列车与该故障列车存在与其相同的后续运行径路，结合售票情况，在确保后续列车能够将乘坐该故障列车的旅客送达至目的地的情况下，也可以将该故障列车停运，组织乘坐故障列车的乘客换乘后续列车。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于运行图控制列车晚点在路网中传播的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、在列车运行计划编制阶段，进行缓冲时间的分布与取值；
所述步骤S1进一步包括构建列车运行计划缓冲时间优化模型，具体包括如下子步骤：
S11、设定优化目标，即原列车运行计划开行方案中的晚点期望与优化后的列车运行计划开行方案的晚点期望差值最大；
所述步骤S11中，原列车运行计划开行方案中的晚点期望与优化后的列车运行计划开行方案的晚点期望差值最大，具体表示为：
Figure 85552DEST_PATH_IMAGE001
Figure 596168DEST_PATH_IMAGE002
Figure 844747DEST_PATH_IMAGE003
Figure 584164DEST_PATH_IMAGE004
Figure 664115DEST_PATH_IMAGE005
其中，Z表示优化目标，
Figure 955419DEST_PATH_IMAGE006
表示车站晚点优化目标，
Figure 815928DEST_PATH_IMAGE007
表示区间晚点优化目标，
Figure 218091DEST_PATH_IMAGE008
表示追踪间隔晚点优化目标，
Figure 234107DEST_PATH_IMAGE009
表示列车接续晚点优化目标，
Figure 696312DEST_PATH_IMAGE010
表示原列车运行计划开行方案中的车站晚点期望
Figure 716221DEST_PATH_IMAGE011
与优化后的列车运行计划开行方案的车站晚点期望
Figure 249970DEST_PATH_IMAGE012
差值的权重值，
Figure 38935DEST_PATH_IMAGE013
表示原列车运行计划开行方案中的区间晚点期望
Figure 812987DEST_PATH_IMAGE014
与优化后的列车运行计划开行方案的区间晚点期望
Figure 257875DEST_PATH_IMAGE015
差值的权重值，
Figure 126473DEST_PATH_IMAGE016
表示原列车运行计划开行方案中的追踪间隔晚点期望
Figure 238786DEST_PATH_IMAGE017
与优化后的列车运行计划开行方案的追踪间隔晚点期望
Figure 839532DEST_PATH_IMAGE018
差值的权重值，
Figure 912661DEST_PATH_IMAGE019
表示原列车运行计划开行方案中的列车接续晚点期望
Figure 194738DEST_PATH_IMAGE020
与优化后的列车运行计划开行方案的列车接续晚点期望
Figure 286190DEST_PATH_IMAGE021
差值的权重值，
Figure 526679DEST_PATH_IMAGE022
表示列车序号，取值为{1，2，……，m}，m表示列车的总数，
Figure 742897DEST_PATH_IMAGE023
表示车站序号，取值为{1，2，……，n}，n表示车站的总数；
各种晚点期望的计算方式如下：
Figure 969610DEST_PATH_IMAGE024
表示晚点时间，
Figure 525356DEST_PATH_IMAGE025
表示干扰时间，
Figure 61380DEST_PATH_IMAGE026
表示冗余时间；
Figure 764893DEST_PATH_IMAGE027
Figure 654352DEST_PATH_IMAGE028
Figure 468200DEST_PATH_IMAGE029
Figure 50491DEST_PATH_IMAGE030
Figure 303618DEST_PATH_IMAGE031
Figure 996767DEST_PATH_IMAGE032
其中，
Figure 323843DEST_PATH_IMAGE033
表示列车
Figure 952402DEST_PATH_IMAGE034
与列车
Figure 833770DEST_PATH_IMAGE035
在车站
Figure 189665DEST_PATH_IMAGE036
的干扰时分，
Figure 840089DEST_PATH_IMAGE037
表示列车
Figure 373970DEST_PATH_IMAGE034
在车站
Figure 742634DEST_PATH_IMAGE036
与车站
Figure 574324DEST_PATH_IMAGE038
所在区间的干扰时分，
Figure 469468DEST_PATH_IMAGE039
表示列车
Figure 298884DEST_PATH_IMAGE034
与列车
Figure 764631DEST_PATH_IMAGE040
在车站
Figure 603274DEST_PATH_IMAGE036
追踪的干扰时分，
Figure 759449DEST_PATH_IMAGE041
表示列车
Figure 149979DEST_PATH_IMAGE034
与列车
Figure 962077DEST_PATH_IMAGE035
在车站
Figure 494426DEST_PATH_IMAGE036
接续的干扰时分，列车
Figure 973949DEST_PATH_IMAGE034
是列车
Figure 207484DEST_PATH_IMAGE035
的前车，
Figure 897091DEST_PATH_IMAGE042
表示列车
Figure 77537DEST_PATH_IMAGE043
在车站
Figure 21353DEST_PATH_IMAGE044
的冗余停站时分，
Figure 629052DEST_PATH_IMAGE045
表示列车
Figure 805955DEST_PATH_IMAGE034
在车站
Figure 321250DEST_PATH_IMAGE036
与车站
Figure 775366DEST_PATH_IMAGE038
所在区间的冗余运行时分，
Figure 163753DEST_PATH_IMAGE046
表示列车
Figure 703318DEST_PATH_IMAGE034
与列车
Figure 350200DEST_PATH_IMAGE035
在车站
Figure 455560DEST_PATH_IMAGE036
的冗余接续时分，列车
Figure 405061DEST_PATH_IMAGE034
是列车
Figure 41710DEST_PATH_IMAGE035
的前车，
Figure 102070DEST_PATH_IMAGE047
表示列车
Figure 389832DEST_PATH_IMAGE034
与列车
Figure 306972DEST_PATH_IMAGE040
在车站
Figure 821130DEST_PATH_IMAGE036
的冗余追踪时分；
S12、设定模型约束条件；
S2、在列车运行计划执行阶段，调整列车在车站的到发时刻和顺序，具体包括如下子步骤：
S21、识别运行图中易产生晚点在路网中传播的关键节点；
S22、赶点运行；
S23、调整列车在车站的接发车顺序；
S24、停运换备用车。
2.根据权利要求1所述的基于运行图控制列车晚点在路网中传播的方法，其特征在于，按下列设置条件设置所述缓冲时间：
1）在干扰发生频繁的车站及区段设置缓冲时间；
2）在大型客运站、枢纽站设置缓冲时间；
3）对等级高的列车或正点率要求高的列车设置缓冲时间；
4）列车相互间作用明显的车站、区间设置缓冲时间；
5）高峰期的列车运行线间设置缓冲时间；
6）编制开行方案时由于运行图结构已产生缓冲时间的，不再设置或设置少量缓冲时间；
7）列车需要缓行的区间，不再设置或设置少量缓冲时间；
8）繁忙干线区段，不再设置或设置少量缓冲时间。
3.根据权利要求1所述的基于运行图控制列车晚点在路网中传播的方法，其特征在于，所述步骤S12中的约束条件具体包括:
（1）列车在车站的停车时分约束
Figure 557617DEST_PATH_IMAGE048
（2）列车在区间的运行时分约束
Figure 309673DEST_PATH_IMAGE049
（3）列车间的追踪时间间隔约束
Figure 991190DEST_PATH_IMAGE050
Figure 727065DEST_PATH_IMAGE051
Figure 191544DEST_PATH_IMAGE052
（4）列车间的接续时间间隔约束
Figure 939051DEST_PATH_IMAGE053
（5）营业站发车时刻不得早于其图定发车时刻,如果
Figure 401257DEST_PATH_IMAGE054
，或
Figure 749061DEST_PATH_IMAGE055
属于列车运行线始发首节点的发车时刻，则其发车时刻不得早于图定发车时刻，即
Figure 954915DEST_PATH_IMAGE056
其中，
Figure 743879DEST_PATH_IMAGE057
表示列车
Figure 517931DEST_PATH_IMAGE058
在车站
Figure 697240DEST_PATH_IMAGE059
的到达时刻，
Figure 831418DEST_PATH_IMAGE060
表示列车
Figure 943731DEST_PATH_IMAGE058
在车站
Figure 544476DEST_PATH_IMAGE059
的出发时刻,
Figure 617606DEST_PATH_IMAGE061
表示列车
Figure 899682DEST_PATH_IMAGE062
在车站
Figure 991135DEST_PATH_IMAGE059
的出发时刻, 列车
Figure 762782DEST_PATH_IMAGE058
是列车
Figure 447841DEST_PATH_IMAGE062
的前车,
Figure 677484DEST_PATH_IMAGE063
表示列车
Figure 233230DEST_PATH_IMAGE058
在车站
Figure 769254DEST_PATH_IMAGE059
的图定到达时刻,
Figure 472768DEST_PATH_IMAGE064
表示列车
Figure 362226DEST_PATH_IMAGE058
在车站
Figure 913424DEST_PATH_IMAGE059
的图定出发时刻,
Figure 230136DEST_PATH_IMAGE065
表示列车
Figure 748842DEST_PATH_IMAGE058
在车站
Figure 238729DEST_PATH_IMAGE059
的最小停站时分,
Figure 34647DEST_PATH_IMAGE066
表示列车
Figure 397627DEST_PATH_IMAGE058
在车站
Figure 278995DEST_PATH_IMAGE059
与车站
Figure 306994DEST_PATH_IMAGE067
所在区间的最小运行时分，
Figure 82052DEST_PATH_IMAGE068
表示列车
Figure 6145DEST_PATH_IMAGE058
与列车
Figure 984597DEST_PATH_IMAGE062
在车站
Figure 19549DEST_PATH_IMAGE059
的最小接续时分，列车
Figure 321217DEST_PATH_IMAGE058
是列车
Figure 540846DEST_PATH_IMAGE062
的前车,
Figure 131227DEST_PATH_IMAGE069
表示车站
Figure 576728DEST_PATH_IMAGE059
的最小接车间隔，
Figure 201744DEST_PATH_IMAGE070
表示车站
Figure 264378DEST_PATH_IMAGE059
的最小发车间隔，
Figure 466689DEST_PATH_IMAGE071
表示车站
Figure 843444DEST_PATH_IMAGE059
的最小接发车间隔，
Figure 198333DEST_PATH_IMAGE072
表示列车
Figure 635131DEST_PATH_IMAGE058
在车站
Figure 324738DEST_PATH_IMAGE059
是否停车，取值为0时表示不停车，取值为1时表示停车，
Figure 239604DEST_PATH_IMAGE073
表示列车
Figure 635951DEST_PATH_IMAGE058
在车站
Figure 119016DEST_PATH_IMAGE059
的起车附加时分，
Figure 905706DEST_PATH_IMAGE074
表示列车
Figure 748897DEST_PATH_IMAGE058
在车站
Figure 203012DEST_PATH_IMAGE059
的停车附加时分。
4.根据权利要求1所述的基于运行图控制列车晚点在路网中传播的方法，其特征在于，所述步骤S21、识别运行图中易产生晚点在路网中传播的关键节点，具体包括：
按所辖调度区段线路结构的特征识别，包括：
客运专线的干线调度区段：根据接入站的到达时刻和交出站的发车时刻进行识别；
枢纽地区调度区段：根据到发线及接发车进路的重新分配、列车接续时间、接发车顺序及停站时分的变更进行识别；
城际/市郊铁路调度区段：根据跨调度区段运行的列车运行计划和含列车接续关系的车站进行识别；
按统计的列车晚点信息拟合晚点分布模型识别，晚点分布拟合模型包括：负指数分布、β分布、正态分布、γ分布，用于识别出易产生晚点的列车及其运行所在的区间或者车站；
按车站特征属性识别，包括：
多方向车站：根据接发不同方向列车的顺序进行识别；
分界口车站：根据接入时的到达时刻和交出时的发车时刻进行识别。
5.根据权利要求1所述的基于运行图控制列车晚点在路网中传播的方法，其特征在于，所述步骤S22具体包括：
（1）在区间无限速时，以区间最小运行时分运行，即
如果
Figure 778350DEST_PATH_IMAGE075
，那么
Figure 193282DEST_PATH_IMAGE076
；
（2）对于营业站，列车
Figure 715530DEST_PATH_IMAGE077
到车站
Figure 883206DEST_PATH_IMAGE078
后经过最小停站时分后发车，且满足不早于其图定时刻发车，即
如果
Figure 832708DEST_PATH_IMAGE079
，那么
Figure 390728DEST_PATH_IMAGE080
;若
Figure 583244DEST_PATH_IMAGE081
，那么
Figure 746372DEST_PATH_IMAGE082
；
（3）列车
Figure 725830DEST_PATH_IMAGE077
与列车
Figure 239988DEST_PATH_IMAGE083
在车站
Figure 900776DEST_PATH_IMAGE084
的接续时分，列车
Figure 793777DEST_PATH_IMAGE077
是列车
Figure 85081DEST_PATH_IMAGE083
的前车；
列车
Figure 945590DEST_PATH_IMAGE077
终到车站
Figure 347752DEST_PATH_IMAGE084
后经最小接续时分后列车
Figure 282210DEST_PATH_IMAGE083
发车，即
如果
Figure 885361DEST_PATH_IMAGE085
，那么
Figure 577373DEST_PATH_IMAGE086
;若
Figure 173440DEST_PATH_IMAGE087
，那么
Figure 962404DEST_PATH_IMAGE088
；
（4）对于从相同线路接入到同一车站的两趟列车，若这两趟列车在此车站的接车时间间隔大于此车站的最小接车时间间隔，则后行车能够以最小接车间隔进行接车，即
如果
Figure 595511DEST_PATH_IMAGE089
，那么
Figure 915765DEST_PATH_IMAGE090
；
（5）对于从同一车站发车且运行至相同线路的两趟列车，若这两趟列车在此车站的发车时间间隔大于此车站的最小发车时间间隔，则后行车能够以最小发车间隔进行发车，即
如果
Figure 925309DEST_PATH_IMAGE091
，那么
Figure 568780DEST_PATH_IMAGE092
；
（6）对于同一车站同一咽喉区的两趟列车，其中一趟由该车站发车，其中一趟接入到该车站，若两趟列车的接发车进路存在冲突，且两趟列车的接发车间隔大于此车站的最小接发车时间间隔，则后一趟列车能够以最小接/发车间隔进行接/发车，即
如果
Figure 763001DEST_PATH_IMAGE093
，那么
Figure 429606DEST_PATH_IMAGE094
；
如果
Figure 115278DEST_PATH_IMAGE095
，那么
Figure 82097DEST_PATH_IMAGE096
;若
Figure 853743DEST_PATH_IMAGE097
，则
Figure 663436DEST_PATH_IMAGE098
；
（7）对于从不同线路接入到同一车站的两趟列车，如果两趟列车在该车站的接车进路没有冲突，那么这两趟列车在该车站的接车无追踪间隔要求，则同时接车；
（8）对于从同一车站发车且运行至不同线路的两趟列车，如果两趟列车在该车站的发车进路没有冲突，那么这两趟列车在该车站的发车无追踪间隔要求，则同时发车；
（9）对于同一车站同一咽喉区的两趟列车，其中一趟由该车站发车，其中一趟接入到该车站，若两趟列车的接发车进路不存在冲突，那么这两趟列车在该车站的接发车无追踪间隔要求，则同时接发车;
其中，
Figure 749204DEST_PATH_IMAGE099
表示列车
Figure 445896DEST_PATH_IMAGE100
在车站
Figure 388444DEST_PATH_IMAGE101
的到达时刻，
Figure 295220DEST_PATH_IMAGE102
表示列车
Figure 574892DEST_PATH_IMAGE100
在车站
Figure 985145DEST_PATH_IMAGE101
的出发时刻,
Figure 442802DEST_PATH_IMAGE103
表示列车
Figure 633612DEST_PATH_IMAGE100
在车站
Figure 326761DEST_PATH_IMAGE101
的图定出发时刻,
Figure 981734DEST_PATH_IMAGE104
表示车站
Figure 734926DEST_PATH_IMAGE101
的最小接车间隔，
Figure 147453DEST_PATH_IMAGE105
表示车站
Figure 519659DEST_PATH_IMAGE101
的最小发车间隔，
Figure 904504DEST_PATH_IMAGE106
表示车站
Figure 953232DEST_PATH_IMAGE101
的最小接发车间隔，
Figure 118634DEST_PATH_IMAGE107
表示列车
Figure 153586DEST_PATH_IMAGE100
在车站
Figure 536812DEST_PATH_IMAGE101
的冗余停站时分，
Figure 366228DEST_PATH_IMAGE108
表示列车
Figure 81243DEST_PATH_IMAGE100
在车站
Figure 716624DEST_PATH_IMAGE101
与车站
Figure 341640DEST_PATH_IMAGE109
所在区间的冗余运行时分，
Figure 217324DEST_PATH_IMAGE110
表示列车
Figure 295001DEST_PATH_IMAGE100
与列车
Figure 468493DEST_PATH_IMAGE111
在车站
Figure 72650DEST_PATH_IMAGE101
的冗余接续时分，列车
Figure 243868DEST_PATH_IMAGE100
是列车
Figure 684208DEST_PATH_IMAGE111
的前车，
Figure 864654DEST_PATH_IMAGE112
表示区间最小运行时分，
Figure 261000DEST_PATH_IMAGE113
表示最小停站时分，
Figure 993333DEST_PATH_IMAGE114
表示最小接续时分，
Figure 780023DEST_PATH_IMAGE115
表示列车
Figure 373947DEST_PATH_IMAGE100
的后一趟列车在车站
Figure 828062DEST_PATH_IMAGE101
的到达时刻，
Figure 403400DEST_PATH_IMAGE116
表示列车
Figure 802020DEST_PATH_IMAGE100
的后一趟列车在车站
Figure 324268DEST_PATH_IMAGE101
的出发时刻，
Figure 239747DEST_PATH_IMAGE117
表示列车
Figure 189248DEST_PATH_IMAGE100
的后一趟列车在车站
Figure 340744DEST_PATH_IMAGE101
的图定出发时刻。
6.根据权利要求1所述的基于运行图控制列车晚点在路网中传播的方法，其特征在于，所述步骤S23具体包括：
如果列车A在车站的晚点时分为
Figure 197842DEST_PATH_IMAGE118
，列车B在车站的晚点时分为
Figure 626549DEST_PATH_IMAGE119
，列车A和列车B之间的最小追踪间隔为
Figure 356739DEST_PATH_IMAGE120
，两者之间在车站的缓冲时间为
Figure 605317DEST_PATH_IMAGE121
，那么
当
Figure 594002DEST_PATH_IMAGE122
时，无需改变列车A和列车B在车站的接车顺序，列车B产生的连带晚点时间
Figure 673953DEST_PATH_IMAGE123
为
Figure 965258DEST_PATH_IMAGE124
，由下公式(1)得到
Figure 310919DEST_PATH_IMAGE125
(1)；
当
Figure 978661DEST_PATH_IMAGE126
时，则需要变更列车A和列车B在车站的接车顺序，在车站先接入列车A再接入列车B，列车A产生的连带晚点时间
Figure 913119DEST_PATH_IMAGE123
为
Figure 499958DEST_PATH_IMAGE127
，由下公式(2)得到
Figure 723129DEST_PATH_IMAGE128
(2)。
7.一种基于运行图的控制列车晚点在路网中传播的系统，其特征在于：
包括处理器，以及存储器；
所述存储器用于存储计算机可执行指令，所述处理器用于执行所述计算机可执行指令从而执行如权利要求1-6任一项所述的基于运行图控制列车晚点在路网中传播的方法。
8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：该程序被处理器执行时实现如权利要求1-6中任一所述的基于运行图控制列车晚点在路网中传播的方法。
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Title
列车运行图可调整度评价系统研究;彭其渊等;《西南交通大学学报(自然科学版)》;19980831;第33卷(第04期);第367-371页 *
地铁列车初始布点的鲁棒性研究;周方明等;《物流技术》;20100831;第47-51页 *
基于客流影响的城市轨道交通列车运行调整策略;江志彬等;《城市轨道交通研究》;20141231(第01期);第367-371页 *
考虑动车组接续的列车运行图智能调整方法;周晓昭等;《铁道学报》;20180831;第40卷(第08期);第19-26页 *
高速列车晚点传播的SIS传染病模型;侯亚飞 等;《综合运输》;20191231;第41卷(第4期);第48-53页 *

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