CN114219288A - 一种基于区间缓行的列车运行计划自动调整方法 - Google Patents

一种基于区间缓行的列车运行计划自动调整方法 Download PDF

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CN114219288A CN202111535780.6A CN202111535780A CN114219288A CN 114219288 A CN114219288 A CN 114219288A CN 202111535780 A CN202111535780 A CN 202111535780A CN 114219288 A CN114219288 A CN 114219288A
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Abstract

一种基于区间缓行的列车运行计划自动调整方法，确定限速区段和限速速度，确定受限速区段影响的列车的速度信息和运行类型，在原有运行时分的基础上计算运行时分的估算值和限速时间差值，用限速时间差值修正运行时分的估算值，得到新的运行时分，将新的运行时分更新至运行线上，替代原有运行时分。本发明实现了列车运行计划的快速调整，解决了人工调度时间成本大的问题。

Description

一种基于区间缓行的列车运行计划自动调整方法
技术领域
本发明涉及一种基于区间缓行的列车运行计划自动调整方法。
背景技术
列车运行计划是铁路列车行车的基础，是铁路运输部门对列车统筹、资源运输、安全行车的关键。当运行中的列车遇到临时故障或紧急情况时，将会偏离图定运行计划，需要通过合理的调整策略，使列车运行重新进入有序排列状态，即为列车运行调整。而列车运行计划的调整因调度规则、列车数量、情况多变等原因通常需要消耗大量的时间和人力。
列车运行计划在遭遇恶劣天气、临时施工等紧急情况下，将会受到影响进而需要调整。对于车站及区间，通常考虑设置限速操作进行列车运行调整。在实际调整过程中，由于可能涉及调整车辆数量多，调整范围广，时间跨度大，因此实现针对列车运行时刻的快速优化具有一定难度。因此设计一种保证紧急状况下的合理计划调整，提高应急处置效率的列车运行计划自动调整方法，显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于区间缓行的列车运行计划自动调整方法，实现了列车运行计划的快速调整，解决了人工调度时间成本大的问题。
为了达到上述目的，本发明提供一种基于区间缓行的列车运行计划自动调整方法，确定限速区段和限速速度，确定受限速区段影响的列车的速度信息和运行类型，在原有运行时分的基础上计算运行时分的估算值Test和限速时间差值Δ，用限速时间差值Δ修正运行时分的估算值Test，得到新的运行时分Tnew＝Test+Δ，将新的运行时分Tnew更新至运行线上，替代原有运行时分。
计算运行时分的估算值的方法包含：
Test＝Trun×(1-α)+Trun×α×β
其中，Test代表运行时分的估算值，Trun代表原运行时分，α表示限速区段数量占总区段数量的百分比，β表示限速速度占顶棚速度的百分比，所述顶棚速度来自列车的速度信息。
通过设定的限速区段上的限速区段开始公里标和限速区段结束公里标找到该限速区段的出发车站和到达车站，根据两站之间的距离计算出限速区段数量占总区段数量的百分比α。
根据限速类型和列车运行类型计算限速时间差值Δ，所述限速类型包含：出站限速、区间限速、入站限速，所述列车运行类型包含：通过车、到车、开车。
在区间限速的情况下，计算限速时间差值Δ的方法包含：
第一个误差产生区段的实际运行时间：
Figure BDA0003412521790000021
其中，Vmax代表顶棚速度，Vlimit代表限速速度，a-代表列车减速阶段加速度，所述a-来自列车的速度信息；
第一个误差产生区段的估算运行时间：
Figure BDA0003412521790000022
第二个误差产生区段的实际运行时间：
Figure BDA0003412521790000023
其中，Vmax代表顶棚速度，Vlimit代表限速速度，a+代表列车加速阶段加速度，所述a+来自列车的速度信息；
第二个误差产生区段的估算运行时间：
Figure BDA0003412521790000024
因此，时间差值项的值为：
Figure BDA0003412521790000031
在出站限速的情况下，计算限速时间差值Δ的方法包含：
现假设车站1的公里标为G1，车站2的公里标为G2，限速区段开始公里标为Gb，限速区段结束公里标为Ge，则限速区段长度为Slimit＝Ge-Gb；
列车由停止加速至限速值的路程由下式给出：
Figure BDA0003412521790000032
其中，Vlimit为限速速度，a+为列车加速阶段加速度，所述a+来自列车的速度信息；
第一种情况：列车速度在通过限速区段尚未超过限速值；
即为G1+Sr＞Ge，由于是区间限速，则默认Gb＞G1，
此时限速区段开始位置时对应的实际速度为：
Figure BDA0003412521790000033
此时限速区段结束位置时对应的实际速度为：
Figure BDA0003412521790000034
因此实际运行时间为：
Figure BDA0003412521790000035
而估算运行时间为：
Figure BDA0003412521790000036
此时时间误差项值为：
Figure BDA0003412521790000037
第二种情况：列车在限速区段加速至限速值；
即为Ge＞G1+Sr＞Gb，由于是区间限速，则默认Gb＞G1，
此时误差产生区段实际运行时间：
Figure BDA0003412521790000041
误差产生区段估算运行时间：
Figure BDA0003412521790000042
因此此时，时间差值项的值为：
Figure BDA0003412521790000043
第三种情况：列车在限速区段之前加速至限速值；
即为Gb＞G1+Sr，
此时误差产生区段实际运行时间：
Figure BDA0003412521790000044
误差产生区段估算运行时间：
Figure BDA0003412521790000045
因此此时，时间差值项的值为：
Figure BDA0003412521790000046
在入站限速的情况下，计算限速时间差值Δ的方法包含：
现假设车站1的公里标为G1，车站2的公里标为G2，限速区段开始公里标为Gb，限速区段结束公里标为Ge，则限速区段长度为Slimit＝Ge-Gb；
列车由限速值降速至停止的路程由下式给出：
Figure BDA0003412521790000047
其中，a-代表列车减速阶段加速度，所述a-来自列车的速度信息；
第一种情况：列车速度在通过限速区段时已经降速至低于限速值；
即为G2-Sr＞Gb，由于是区间限速，则默认Ge＜G2，
此时限速区段开始位置时对应的实际速度为：
Figure BDA0003412521790000051
此时限速区段结束位置时对应的实际速度为：
Figure BDA0003412521790000052
因此实际运行时间为：
Figure BDA0003412521790000053
而估算运行时间为：
Figure BDA0003412521790000054
此时时间误差项值为：
Figure BDA0003412521790000055
第二种情况：列车在限速区段降速至限速值；
即为Ge＞G2-Sr＞Gb，由于是区间限速，则默认Ge＜G1，
此时误差产生区段实际运行时间：
Figure BDA0003412521790000056
误差产生区段估算运行时间：
Figure BDA0003412521790000057
因此此时，时间差值项的值为：
Figure BDA0003412521790000058
第三种情况：列车在限速区段之前已降速至限速值；
即为G2-Sr＞Ge，
此时误差产生区段实际运行时间：
Figure BDA0003412521790000059
误差产生区段估算运行时间：
Figure BDA0003412521790000061
因此此时，时间差值项的值为：
Figure BDA0003412521790000062
确定限速区段的方法包含：在限速区段人工铺画限速区段开始公里标和限速区段结束公里标，将限速区段开始公里标和限速区段结束公里标映射到对应的限速区段。
本发明还提供一种车站调度系统，该车站调度系统包含处理器和计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有能够被所述处理器执行的计算机可执行指令，所述处理器执行所述计算机可执行指令以实现所述的基于区间缓行的列车运行计划自动调整方法。
本发明具有以下优点：
1、可以快速与准确地计算限速后的运行时分。
2、将限速类型和列车运行进行分类，以分类的方法计算出了不同类型之间的时间差值项，解决了各类别间的差异。
3、通过基于区间缓行的算法实现了列车运行计划的快速调整，解决了人工调度时间成本大的问题。
附图说明
图1是限速区段和限速区间的示意图。
图2为区间中限速时间差值项估算示意图。
图3为出站限速时间差值项估算示意图。
图4为入站限速时间差值项估算示意图。
具体实施方式
以下根据图1～图4，具体说明本发明的较佳实施例。
本发明提供一种基于区间缓行的列车运行计划自动调整方法，包含以下步骤：
步骤S1、列车运行遭遇紧急情况，在限速区段人工铺画限速符号(限速区段开始公里标和限速区段结束公里标)，确定限速速度，通过该限速区段确定受影响的需进行调度调整的列车；
步骤S2、将限速区段开始公里标和限速区段结束公里标映射到对应的限速区段；
步骤S3、根据动车组车型读取本地配置文件获取本动车组的自然属性并确定列车运行类型，所述自然属性包含：顶棚速度、匀加速加速度和匀减速加速度，所述列车运行类型包含：通过车或到开车；
步骤S4、根据限速区段确定限速类型，所述限速类型包含：站内限速或区间限速，其中，所述区间限速包含：出站限速、区间中限速、入站限速；
步骤S5、调用计算函数计算得到运行时分的估算值，继而计算时间差值项对估算值进行修正，得到新的运行时分。
步骤S6、将新的运行时分更新至运行线上，作为新的运行时分结果。
在本发明的实施例中，本发明提供的调整方法部署在车站调度台上，依托调度集中控制系统CTC。
所述的步骤S5中，计算新的运行时分包含以下步骤：
步骤S51、如图1所示，通过设定的限速区段上的限速区段开始公里标和限速区段结束公里标，找到该限速区段的出发车站和到达车站，根据两站之间的距离计算出限速区段数量占总区段数量的百分比α；
步骤S52、计算运行时分估算值Test；
Test＝Trun×(1-α)+Trun×α×β
其中，Trun代表原运行时分，α表示限速区段数量占总区段数量的百分比，β表示限速速度占顶棚速度的百分比；
步骤S53、根据限速类型和列车运行类型计算时间差值项Δ；
步骤S54、将时间估算值和时间差值项合并成为新的运行时分Tnew；
Tnew＝Test+Δ
其中，所述步骤S53中计算时间差值项Δ是最为核心的计算步骤，如图2所示，首先分析区间中限速的情况(在计算判断时将车站视为一个区间，站内限速在逻辑上与区间限速相同)。
第一个误差产生区段的实际运行时间：
Figure BDA0003412521790000081
其中，Vmax代表顶棚速度，Vlimit代表限速速度，a-代表列车减速阶段加速度；
第一个误差产生区段的估算运行时间：
Figure BDA0003412521790000082
第二个误差产生区段的实际运行时间：
Figure BDA0003412521790000083
其中，Vmax代表顶棚速度，Vlimit代表限速速度，a+代表列车加速阶段加速度；
第二个误差产生区段的估算运行时间：
Figure BDA0003412521790000084
因此，时间差值项的值为：
Figure BDA0003412521790000085
该情况下的时间差值项计算不仅适用于区间中限速区的情况，且适用于通过车经过限速区间的情况。
如图3所示，分析出站限速中时间差值项情况，该类限速分为3种类型，第一种为列车速度在通过限速区段尚未超过限速值，第二种为列车在限速区段加速至限速值，第三种为列车在限速区段之前加速至限速值。
现假设车站1的公里标为G1，车站2的公里标为G2，限速区段开始公里标为Gb，限速区段结束公里标为Ge，则限速区段长度为Slimit＝Ge-Gb；
列车由停止加速至限速值的路程由下式给出：
Figure BDA0003412521790000086
其中，Vlimit为限速速度，a+为列车加速阶段加速度；
第一种情况即为G1+Sr＞Ge，由于是区间限速，则默认Gb＞G1，
此时限速区段开始位置时对应的实际速度为：
Figure BDA0003412521790000091
此时限速区段结束位置时对应的实际速度为：
Figure BDA0003412521790000092
因此实际运行时间为：
Figure BDA0003412521790000093
而估算运行时间为：
Figure BDA0003412521790000094
此时时间误差项值为：
Figure BDA0003412521790000095
第二种情况即为Ge＞G1+Sr＞Gb，由于是区间限速，则默认Gb＞G1，
此时误差产生区段实际运行时间：
Figure BDA0003412521790000096
误差产生区段估算运行时间：
Figure BDA0003412521790000097
因此此时，时间差值项的值为：
Figure BDA0003412521790000098
第三种情况即为Gb＞G1+Sr，
此时误差产生区段实际运行时间：
Figure BDA0003412521790000101
误差产生区段估算运行时间：
Figure BDA0003412521790000102
因此此时，时间差值项的值为：
Figure BDA0003412521790000103
如图4所示，分析入站限速中时间差值项情况，该类限速分为3种类型，第一种为列车速度在通过限速区段时已经降速至低于限速值，第二种为列车在限速区段降速至限速值，第三种为列车在限速区段之前已降速至限速值。
现假设车站1的公里标为G1，车站2的公里标为G2，限速区段开始公里标为Gb，限速区段结束公里标为Ge，则限速区段长度为Slimit＝Ge-Gb；
列车由限速值降速至停止的路程由下式给出：
Figure BDA0003412521790000104
其中，a-代表列车减速阶段加速度。
第一种情况即为G2-Sr＞Gb，由于是区间限速，则默认Ge＜G2，
此时限速区段开始位置时对应的实际速度为：
Figure BDA0003412521790000105
此时限速区段结束位置时对应的实际速度为：
Figure BDA0003412521790000106
因此实际运行时间为：
Figure BDA0003412521790000107
而估算运行时间为：
Figure BDA0003412521790000111
此时时间误差项值为：
Figure BDA0003412521790000112
第二种情况即为Ge＞G2-Sr＞Gb，由于是区间限速，则默认Ge＜G1，
此时误差产生区段实际运行时间：
Figure BDA0003412521790000113
误差产生区段估算运行时间：
Figure BDA0003412521790000114
因此此时，时间差值项的值为：
Figure BDA0003412521790000115
第三种情况即为G2-Sr＞Ge，
此时误差产生区段实际运行时间：
Figure BDA0003412521790000116
误差产生区段估算运行时间：
Figure BDA0003412521790000117
因此此时，时间差值项的值为：
Figure BDA0003412521790000118
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果(优点)：
1、可以快速与准确地计算限速后的运行时分。
2、将限速类型和列车运行进行分类，以分类的方法计算出了不同类型之间的时间差值项，解决了各类别间的差异。
3、通过基于区间缓行的算法实现了列车运行计划的快速调整，解决了人工调度时间成本大的问题。
需要说明的是，在本发明的实施例中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述实施例，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (9)

1.一种基于区间缓行的列车运行计划自动调整方法，其特征在于，确定限速区段和限速速度，确定受限速区段影响的列车的速度信息和运行类型，在原有运行时分的基础上计算运行时分的估算值Test和限速时间差值Δ，用限速时间差值Δ修正运行时分的估算值Test，得到新的运行时分Tnew＝Test+Δ，将新的运行时分Tnew更新至运行线上，替代原有运行时分。
2.如权利要求1所述的基于区间缓行的列车运行计划自动调整方法，其特征在于，计算运行时分的估算值的方法包含：
Test＝Trun×(1-α)+Trun×α×β
其中，Test代表运行时分的估算值，Trun代表原运行时分，α表示限速区段数量占总区段数量的百分比，β表示限速速度占顶棚速度的百分比，所述顶棚速度来自列车的速度信息。
3.如权利要求2所述的基于区间缓行的列车运行计划自动调整方法，其特征在于，通过设定的限速区段上的限速区段开始公里标和限速区段结束公里标找到该限速区段的出发车站和到达车站，根据两站之间的距离计算出限速区段数量占总区段数量的百分比α。
4.如权利要求1所述的基于区间缓行的列车运行计划自动调整方法，其特征在于，根据限速类型和列车运行类型计算限速时间差值Δ，所述限速类型包含：出站限速、区间限速、入站限速，所述列车运行类型包含：通过车、到车、开车。
5.如权利要求4所述的基于区间缓行的列车运行计划自动调整方法，其特征在于，在区间限速的情况下，计算限速时间差值Δ的方法包含：
第一个误差产生区段的实际运行时间：
Figure FDA0003412521780000011
其中，Vmax代表顶棚速度，Vlimit代表限速速度，a-代表列车减速阶段加速度，所述a-来自列车的速度信息；
第一个误差产生区段的估算运行时间：
Figure FDA0003412521780000021
第二个误差产生区段的实际运行时间：
Figure FDA0003412521780000022
其中，Vmax代表顶棚速度，Vlimit代表限速速度，a+代表列车加速阶段加速度，所述a+来自列车的速度信息；
第二个误差产生区段的估算运行时间：
Figure FDA0003412521780000023
因此，时间差值项的值为：
Figure FDA0003412521780000024
6.如权利要求4所述的基于区间缓行的列车运行计划自动调整方法，其特征在于，在出站限速的情况下，计算限速时间差值Δ的方法包含：
现假设车站1的公里标为G1，车站2的公里标为G2，限速区段开始公里标为Gb，限速区段结束公里标为Ge，则限速区段长度为Slimit＝Ge-Gb；
列车由停止加速至限速值的路程由下式给出：
Figure FDA0003412521780000025
其中，Vlimit为限速速度，a+为列车加速阶段加速度，所述a+来自列车的速度信息；
第一种情况：列车速度在通过限速区段尚未超过限速值；
即为G1+Sr＞Ge，由于是区间限速，则默认Gb＞G1，
此时限速区段开始位置时对应的实际速度为：
Figure FDA0003412521780000026
此时限速区段结束位置时对应的实际速度为：
Figure FDA0003412521780000031
因此实际运行时间为：
Figure FDA0003412521780000032
而估算运行时间为：
Figure FDA0003412521780000033
此时时间误差项值为：
Figure FDA0003412521780000034
第二种情况：列车在限速区段加速至限速值；
即为Ge＞G1+Sr＞Gb，由于是区间限速，则默认Gb＞G1，
此时误差产生区段实际运行时间：
Figure FDA0003412521780000035
误差产生区段估算运行时间：
Figure FDA0003412521780000036
因此此时，时间差值项的值为：
Figure FDA0003412521780000037
第三种情况：列车在限速区段之前加速至限速值；
即为Gb＞G1+Sr，
此时误差产生区段实际运行时间：
Figure FDA0003412521780000038
误差产生区段估算运行时间：
Figure FDA0003412521780000039
因此此时，时间差值项的值为：
Figure FDA0003412521780000041
7.如权利要求4所述的基于区间缓行的列车运行计划自动调整方法，其特征在于，在入站限速的情况下，计算限速时间差值Δ的方法包含：
现假设车站1的公里标为G1，车站2的公里标为G2，限速区段开始公里标为Gb，限速区段结束公里标为Ge，则限速区段长度为Slimit＝Ge-Gb；
列车由限速值降速至停止的路程由下式给出：
Figure FDA0003412521780000042
其中，a-代表列车减速阶段加速度，所述a-来自列车的速度信息；
第一种情况：列车速度在通过限速区段时已经降速至低于限速值；
即为G2-Sr＞Gb，由于是区间限速，则默认Ge＜G2，
此时限速区段开始位置时对应的实际速度为：
Figure FDA0003412521780000043
此时限速区段结束位置时对应的实际速度为：
Figure FDA0003412521780000044
因此实际运行时间为：
Figure FDA0003412521780000045
而估算运行时间为：
Figure FDA0003412521780000046
此时时间误差项值为：
Figure FDA0003412521780000047
第二种情况：列车在限速区段降速至限速值；
即为Ge＞G2-Sr＞Gb，由于是区间限速，则默认Ge＜G1，
此时误差产生区段实际运行时间：
Figure FDA0003412521780000051
误差产生区段估算运行时间：
Figure FDA0003412521780000052
因此此时，时间差值项的值为：
Figure FDA0003412521780000053
第三种情况：列车在限速区段之前已降速至限速值；
即为G2-Sr＞Ge，
此时误差产生区段实际运行时间：
Figure FDA0003412521780000054
误差产生区段估算运行时间：
Figure FDA0003412521780000055
因此此时，时间差值项的值为：
Figure FDA0003412521780000056
8.如权利要求1所述的基于区间缓行的列车运行计划自动调整方法，其特征在于，确定限速区段的方法包含：在限速区段人工铺画限速区段开始公里标和限速区段结束公里标，将限速区段开始公里标和限速区段结束公里标映射到对应的限速区段。
9.一种车站调度系统，该车站调度系统包含处理器和计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有能够被所述处理器执行的计算机可执行指令，所述处理器执行所述计算机可执行指令以实现如权利要求1至8中任一项所述的方法。
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