CN114475726B - 一种列车运行自动调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种列车运行自动调整方法，包括：根据列车运行图计划数据、自动调整程序开始时刻数据两类动态数据，确定所有未完成的列车作业内容；根据区间临时封锁时间范围数据、区间临时封锁空间范围数据两类动态数据，和当前运行场景下的列车追踪时间间隔标准数据、车底接续最小作业时间标准数据、各车站股道数量数据三类静态数据，按不在临时封锁结束时间前对车站扣车提前发车原则、不侵入临时限速时空范围两大原则，以及在运输场景涉及到多个铁路局时尽可能保证与外局交接口车站的接车顺序规则下，利用仿真推演的方法确定新的列车运行计划和车底接续计划。

Description

一种列车运行自动调整方法

技术领域

本发明属于铁路控制技术领域，具体涉及一种列车运行自动调整方法。

背景技术

随着高速铁路的快速发展，人们对运输组织效率的提高、运输组织安全的提升也提出了进一步的要求。由于列车在日常运行的过程中会遇到许多无法避免的事件影响，如外界环境因素或偶然发生的人为干扰因素，导致区间临时封锁进而造成不同程度的列车晚点。根据不同的晚点场景，调度员需要对运行图做出较大调整，从而使列车尽快恢复正点运行状态。目前，我国列车运行调整主要依靠具有丰富调度经验的调度员手工完成。然而当区间临时封锁发生时，区间通过能力急剧降低，进而导致大量车次偏离原始运行计划，调度员们需要重新决定各列车在各个车站的接发车顺序、接发车时间、到发线使用方案等。一旦偏移计划的车次过多，调度员很难在较短时间内做出快速的决策，因此，设计一种列车运行自动调整方法辅助调度员完成列车运行计划调整是很有必要的。

另一方面，当区间临时封锁发生时，铁路运营部门很难在短时间内重新调配车底资源，因此在制定新的列车运行计划时，列车车底也是列车运行调整不得不考虑的影响因素。另外，由于我国列车调度指挥实行分局管理机制，但许多长大干线的列车通常是跨局运行的，因此新的列车运行计划需要尽可能保证在交接口车站的接车顺序，避免新的列车运行计划对邻局的行车指挥造成较大干扰。此外，由于调度员很难准确地估计临时区间封锁具体的时间长度，因此现场行车时各扣停列车通常只能等待前方封锁结束后才能发车，因此在制定新的列车运行计划时，即使在不受临时封锁影响的车站，该车站也不能在临时区间封锁的结束时间前向无空余股道的下一车站继续发车，即车站不能在临时区间封锁的结束时间前提前发出本站的扣车，因为如果一旦区间封锁时间受其他因素影响而延长封锁时间，提前发出的车站扣车很有可能带来次生事故灾害。因此，临时封锁下的新的列车运行计划需要满足：(一)不在临时封锁结束时间前对车站扣车提前发车原则(二)不侵入临时限速时空范围原则(三)在运输场景涉及到多个铁路局时尽可能保证与外局交接口车站的接车顺序

综上所述，针对区间临时封锁带来的列车运行调整问题，迫切需要一种能够计算任意运输场景下，针对该高速铁路运输场景任何可能的临时封锁命令，对车站的接发车顺序、接发车时间、到发线使用方案、列车车底使用方案、列车区间旅行时分五类因素做出快速决策调整的计算方法。

发明内容

本发明提供了一种列车运行计划自动调整方法，以解决现有技术问题中存在的缺陷。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

一种列车运行自动调整方法，包括如下步骤：

S1：根据列车运行图计划数据和自动调整程序开始时刻数据两类动态数据，确定所有未完成的列车作业内容。然后构建未完成作业的车次集合，将所有包含未完成作业内容的车次加入未完成作业的车次集合。

S2：对所有未完成作业车次集合中的车次，为车次的未完成作业内容生成有序集合；

所述有序集合为：对未完成作业的车次集合的每一车次的所有未完成作业内容，根据列车运行图计划数据中该车次经过的车站顺序进行排序；对于同一车站的到达作业和出发作业，按照先到达作业后出发作业进行排序，以下称这类有序集合为优先队列；

S3：对列车运行图计划数据中包含的每个车站，根据车站股道行别使用规则，分别建立上行车站和下行车站，各方向别的车站只包含对应方向的股道；对所有车站，构建待发车作业优先队列、待接车作业优先队列、待始发作业优先队列三类空队列；

S4：对列车运行图计划数据中涉及到的所有车站，按照上行车站顺序和下行车站顺序进行排序，得到上行车站有序队列和下行车站有序队列，并将上行车站有序队列和下行车站有序队列拼接，得到拼接后的车站序列。

S5：对所有未完成作业车次集合中的车次，将每一车次的首项未完成作业内容加入到对应车站的待发车作业优先队列或待接车作业优先队列或待始发作业优先队列中。

S6：对所有未完成作业车次集合中车次的首项未完成作业内容的计划时间按照时间降序进行排列，得到所有未完成作业内容中的最早时间，将该最早时间设为全局仿真推演时间的初始时间，同时将每个车站的仿真推演时间设为该最早时间；

S7：检查未完成作业车次集合，如果未完成作业车次集合为空则转至S9,不为空则结合当前各车站的仿真推演时间和全局仿真推演时间，按照拼接后的车站顺序依次对每一车站进行车站内部仿真推演。

S8：在当前全局仿真推演时间下所有车站的车站仿真推演结束后，全局仿真推演时间向前步进一分钟，同时车站序列中第一个车站的车站仿真推演时间向前步进一分钟，再转至S7；

S9：自动调整程序结束，输出新的列车运行计划。

进一步的，所述步骤S1中列车运行图计划数据包括：高速铁路车站连接关系、计划开行车次在各个车站的计划到达时刻和离开时刻、计划开行车次在各个车站是否有停车作业以及如果有停车作业时的停车时长。

进一步的，所述步骤S1中确定所有未完成的列车作业内容包括如下步骤：

将列车运行图计划数据上计划开行车次在各个车站的计划到达时间和离开时间与自动调整计算开始时刻进行对照，如果某车次在某车站的计划到达时间或离开时间小于自动调整计算开始时刻，则该车次在该车站的到达时间或离开时间属于不可调整时间，在最后输出的新列车运行调整计划中该车次在该车站的到达时间或离开时间不能改变，需与原列车运行图计划数据一致；

如果某车次在某车站的计划到达时间或离开时间不小于自动调整计算开始时刻，则计划开行车次在各个车站的计划到达时间或离开时间均属于未完成作业内容。

进一步的，所述未完成作业内容每项包括以下五项属性：作业车站、计划作业时间、作业类型、调整后作业时间、调整后使用股道。

进一步的，所述步骤S4中，对每个车站建立车站解锁时间、上一发车是否到达标记、到达间隔数组、出发间隔数组四类属性；

车站解锁时间初始值为一极小值，该极小值小于列车运行图计划中所有作业内容的计划时刻；

上一发车是否到达标记初始值为已到达，到达间隔数组、出发间隔数组的初始值均为一个长度为2的数组，到达间隔数组的第一位记录停站列车最早到达时间，第二位记录通过列车最早到达时间；

到达间隔数组的第一位记录停站后出发列车最早出发时间，第二位记录通过列车最早出发时间。

进一步的，所述步骤S5的具体方法为：

如果某车次在自动调整程序开始时刻完全未发车且该车次没有前序车次，则将该车次的首项未完成作业内容加入到首项未完成作业内容对应车站的待始发作业优先队列中，并将该未完成作业内容的调整后作业时间属性设为该未完成作业内容的计划时间；

如果某车次在自动调整程序开始时刻完全未发车且该车次有前序车次，则将该车次的首项未完成作业内容不作处理；

如果某车次在自动调整程序开始时刻时已经发车，且在自动调整程序开始时刻该车次正停于某一个车站，则该车次的首项未完成作业内容的作业类型必定为发车作业，将该车次的首项未完成作业内容加入到对应车站的待发车作业优先队列中，并将该未完成作业内容的调整后作业时间属性设为该未完成作业内容的计划时间，将该未完成作业内容的调整后使用股道属性设为该未完成作业内容的计划使用股道；

如果某车次在自动调整程序开始时刻时已经发车，且在自动调整程序开始时刻该车次正运行于某一个站间区间，则该车次的首项未完成作业内容的作业类型必定为接车作业，将该车次的首项未完成作业内容加入到对应车站的待接车作业优先队列中，并将该未完成作业内容的调整后作业时间属性设为该未完成作业内容的计划时间，并根据车站有序队列中的顺序将该首项未完成作业内容对应车站的前一车站的上一发车是否到达标记改为未到达，将该未完成作业内容的调整后使用股道属性设为该未完成作业内容的计划使用股道。

进一步的，所述步骤S7中车站内部仿真推演具体步骤包括：

S71：对车站待发车作业优先队列、待接车作业优先队列、待始发作业优先队列三类优先队列，如果优先队列的元素不为空，则记此时该优先队列的首项元素计划发生时刻为正无穷；如果优先队列内的元素不为空，则得该优先队列的首项元素调整后作业时间，再结合全局仿真推演时间和车站仿真推演时间判断该作业内容是否开始推演；

S72：检查车站待发车作业优先队列、待接车作业优先队列、待始发作业优先队列三类优先队列的首项元素计划发生时刻，如果三类优先队列的首项元素计划发生时刻均为正无穷，表明此时本车站无需要处理的作业，车站内部仿真推演结束；如果不为正无穷，则对三类优先队列的首项元素计划发生时刻按照时间降序进行排序：令首项元素计划发生时刻最早的队列为当前处理的队列，如果当前处理的队列为待发车作业优先队列，则跳转S73，如果当前处理的队列为待接车作业优先队列，则跳转S74，如果当前处理的队列为待始发作业优先队列，则跳转S75；

S73：取待发车作业优先队列的首项元素；如果待发车作业属于车次下线作业，则将该待发车作业从待发车作业优先队列中移除，并将该待发车作业作为输入，调用终到作业处理方法，调用完毕后转S71；如果该待发车作业不属于车次下线作业，则检查当上一发车是否到达标记，如果标记为未到达，跳转至S71，且令S71中的待发车作业优先队列的首项元素调整后作业时间为正无穷；如果标记为已到达，则检查该待发车作业的调整后作业时间是否会侵入区间临时封锁的时空范围，如果侵入则进一步调整该待发车作业的调整后作业时间属性使之不会侵入区间临时封锁的时空范围，并检查新的调整后作业时间是否小于全局仿真推演时间，如果小于全局仿真推演时间则跳转至S71，且令S71中的待发车作业优先队列的首项元素调整后作业时间为正无穷；

然后检查后一车站的车站解锁时间是否小于该待发车作业的调整后作业时间，如果小于则进一步调整该待发车作业的调整后作业时间属性使之不小于后一车站的车站解锁时间，然后跳转至S71，且令S71中的待发车作业优先队列的首项元素调整后作业时间为正无穷；

然后检查该待发车作业的调整后作业时间是否大于等于本车站出发间隔数组中规定的最早到达时间，如果不满足则进一步调整该待发车作业的调整后作业时间属性使之等于出发间隔数组中规定的最早出发时间；

然后计算本车次在下一车站的到达时间，检查下一车站的车站仿真推演时间是否小于本车次在下一车站的到达时间，如果小于则更新下一车站的车站仿真推演时间，并调用下一车站的车站内部仿真推演方法，调用完毕后，如果本车次在后一车站停车，则检查后一车站的在该到达时间前是否有空余到发线；反之检查后一车站的在该到达时间前车站正线是否空余；如果检查出无空余，则不再继续处理本步骤并跳转至S71，且令S71中的待发车作业优先队列的首项元素调整后作业时间为正无穷；如果有空余，则该待发车作业的调整后作业时间和调整后使用股道不再进行调整，并以此最终调整后作业时间结合本车站的最小间隔时间标准，将该待发车作业从待发车作业优先队列中移除，更新本车站的出发间隔数组，更新本站的上一发车是否到达标记为未到达，设该待发车作业在后一车站的待接车作业的调整后作业时间为下一车站的到达时间，设该待发车作业在后一车站的待接车作业的调整后使用股道为检查出的空余到发线或正线，随后调用后一车站的车站内部仿真推演方法，调用结束后再以当前车站为输入调用前序车站推演方法，调用结束后跳转至S71；

S74：取待接车作业优先队列的首项元素，检查该待接车作业的调整后作业时间是否大于等于本车站到达间隔数组中规定的最早到达时间，如果不满足则进一步调整该待接车作业的调整后作业时间属性使之等于到达间隔数组中规定的最早到达时间；

然后计算该车次在本站最早出发时间，然后将该待接车作业从待接车作业优先队列移除，更新本站的车站推演时间；然后更新本车站的到达间隔数组，更新本站的前一车站的上一发车是否到达标记为已到达，设该待接车作业在本车站的下一待发车作业的调整后作业时间为该车次在本站最早出发时间，设该待接车作业在本车站的下一待发车作业的调整后使用股道为该待接车作业的调整后使用股道；调用车站解锁时间更新方法更新车站解锁时间；随后以当前车站为输入，调用前序车站推演方法，调用结束后跳转至S71；

S75：取待始发作业优先队列的首项元素，根据列车运行图计划中该待始发作业需要在本站停站或通过，检查当前推演状态下本车站是否有空余的到发线或正线，如果没有空余正线或到发线，则跳转至S71，且令S71中的待始发作业优先队列的首项元素调整后作业时间为正无穷；如果有空余正线或到发线，则计算该车次在本站最早出发时间，然后将该待始发作业从待始发作业优先队列移除，更新本站的车站推演时间；设该待始发作业在本车站的下一待发车作业的调整后作业时间为该车次在本站最早出发时间，设该待始发作业在本车站的下一待发车作业的调整后使用股道为当前推演状态下的空余正线或到发线，然后调用车站解锁时间更新方法更新车站解锁时间，然后以当前车站为输入，调用前序车站推演方法，调用结束后跳转至S71。

本发明通过自动编制的列车运行调整计划可满足安全追踪间隔时间约束、车站轨道能力约束、折返站车底最小接续时间约束、不在临时封锁结束时间前对车站扣车提前发车约束，保证调整计划的可行性，减少列车延误时间。在符合铁路线路通过能力约束的同时，满足高速铁路系统调度指挥快速响应要求，保障突发事件下高速铁路运输指挥秩序，实现了在任意运输场景下，针对该高速铁路运输场景任何可能的临时封锁命令，计算出新的列车运行计划的方法，尽可能地减小晚点带来的影响。

附图说明

图1为优化后含上下行列车运行图；

图2为优化后仅含上行列车运行图；

图3为优化后仅含下行列车运行图。

具体实施方式

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例做进一步的解释说明，且并不构成对本发明实施例的限定。

实施例1

该方法包括：

S1根据列车运行图计划数据、自动调整程序开始时刻数据两类动态数据，确定所有未完成的列车作业内容。列车作业内容可分为待接车作业、待发车作业、待始发作业，分别表示列车到达车站、列车驶离车站、列车车站上线等列车作业。

列车运行图计划数据包括：高速铁路车站连接关系、计划开行车次在各个车站的计划到达时刻和离开时刻、计划开行车次在各个车站是否有停车作业以及如果有停车作业时的停车时长。

自动调整计算开始时刻是指当启用本计算方法进行列车运行计划自动调整时对应的时刻。

确定所有未完成的列车作业内容包括如下步骤：

将列车运行图计划数据上计划开行车次在各个车站的计划到达时间和离开时间与自动调整计算开始时刻进行对照，如果某车次在某车站的计划到达时间或离开时间小于自动调整计算开始时刻，则该车次在该车站的到达时间或离开时间属于不可调整时间，在最后输出的新列车运行调整计划中该车次在该车站的到达时间或离开时间不能改变，需与原列车运行图计划数据一致。而所有不满足以上条件的计划开行车次在各个车站的计划到达时间或离开时间均属于可调整时间，可能需要在新的列车运行计划中进行调整，称之为未完成作业内容。进一步，每项未完成作业内容包括以下五类属性：(一)作业车站(二)计划作业时间(三)作业类型，具体分为到达作业或出发作业。值得说明的是，对车次在终到站进行的车次下线作业在本专利中也被视为出发作业。(四)调整后作业时间(五)调整后使用股道。以上五类属性中，作业车站和作业类型属于不可改变属性，其含义为在新的列车运行计划中，所有车次仍需要经过所有原计划车站。计划作业时间也属于不可改变属性，其含义为原有的列车运行计划已经下达，无法再进行改变。而调整后作业时间、调整后使用股道属于可能改变属性，代表调度员对列车的到发时间进行调整的操作。

构建未完成作业的车次集合，将所有包含未完成作业内容的车次加入未完成作业的车次集合。

S2对所有未完成作业车次集合中的车次，为车次的未完成作业内容生成有序集合。

有序集合具体包括：对未完成作业的车次集合的每一车次的所有未完成作业内容，根据列车运行图计划数据中该车次经过的车站顺序进行排序，而对于同一车站的到达作业和出发作业，按照先到达作业后出发作业进行排序。

S3对列车运行图计划数据中包含的每个车站，根据车站股道上行行使用规则，分别建立上行车站和下行车站，各方向别的车站只包含对应方向的股道，如不做特殊说明，下文所称的车站均为区分上下行方向的车站。对所有车站，构建待发车作业优先队列、待接车作业优先队列、待始发作业优先队列三类空队列。

优先队列属于计算机科学中数据结构概念，该数据结构能够以较低的时间复杂度维护队列头部始终为最高优先级元素，由于此概念属于公知的概念，本专利不对其进行详细介绍。

待发车作业优先队列可存储元素为作业类型为发车作业的列车未完成作业内容。

待接车作业优先队列可存储元素为作业类型为到达作业的列车未完成作业内容，且该列车未完成作业内容所在车站不能为该作业内容对应车次的始发车站。

待始发作业优先队列可存储元素为作业类型为到达作业的列车未完成作业内容，且该列车未完成作业内容所在车站需为该作业内容对应车次的始发车站。

待发车作业优先队列、待接车作业优先队列、待始发作业优先队列的元素排序方法均为按照存储元素计划时间进行降序排列。排列后的第一个元素称为首项元素。

S4对列车运行图计划数据中涉及到的所有车站，按照上行车站顺序和下行车站顺序进行排序，得到上行车站有序队列和下行车站有序队列，将上行车站有序队列和下行车站有序队列拼接，得到拼接后的车站序列。例如，如果某一线路按照上行方向经过的车站为车站一、车站二、车站三，则按照上行车站顺序排序后仍为车站一、车站二、车站三，按照下行车站顺序排序后为车站三、车站二、车站一，拼接后的车站序列为上行车站一、上行车站二、上行车站三、下行车站三、下行车站二、下行车站一。如不做特殊说明，下文中提到的“前一车站”、“后一车站”均指本车站序列的车站前后关系。对每个车站建立车站解锁时间、上一发车是否到达标记、到达间隔数组、出发间隔数组四类属性，车站解锁时间初始值为某一极小值，该极小值小于列车运行图计划中所有作业内容的计划时刻，上一发车是否到达标记初始值为已到达，到达间隔数组、出发间隔数组的初始值均为一个长度为2的数组，到达间隔数组的第一位记录停站列车最早到达时间，第二位记录通过列车最早到达时间；到达间隔数组的第一位记录停站后出发列车最早出发时间，第二位记录通过列车最早出发时间。两数组第一位和第二位初始值均为某一极小值，该极小值小于列车运行图计划中所有作业内容的计划时刻。值得说明的是，车站有序队列的拼接顺序与路局有关，例如，北京局接入方向为上行，应将车站有序队列中上行车站有序队列拼接在前，反之如果路局接入方向为下行，应将车站有序队列中下行车站有序队列拼接在前。

S5对所有未完成作业车次集合中的车次，将每一车次的首项未完成作业内容加入到对应车站的待发车作业优先队列或待接车作业优先队列或待始发作业优先队列中。所谓首项未完成作业内容，是指根据调整的开始时刻，确认各车次已经执行完成的最后一项作业内容，进而确认该最后一项作业内容紧接的下一项作业内容，该紧接作业称为首项未完成作业内容。如果调整的开始时刻某一车次还未上线，则首项未完成作业内容为待始发作业。

具体加入规则包括：

(一)如果某车次在自动调整程序开始时刻完全未发车且该车次没有前序车次，则将该车次的首项未完成作业内容加入到首项未完成作业内容对应车站的待始发作业优先队列中，并将该未完成作业内容的调整后作业时间属性设为该未完成作业内容的计划时间。所谓前序车次是指，如果某车次与另一车次具有车底接续关系，且该车次的始发时间在另一车次的终到时间之后，则该另一车次称为此车次的前序车次。

(二)如果某车次在自动调整程序开始时刻完全未发车且该车次有前序车次，则将该车次的首项未完成作业内容不作处理。

(三)如果某车次在自动调整程序开始时刻时已经发车，且在自动调整程序开始时刻该车次正停于某一个车站，则该车次的首项未完成作业内容的作业类型必定为发车作业，将该车次的首项未完成作业内容加入到对应车站的待发车作业优先队列中，并将该未完成作业内容的调整后作业时间属性设为该未完成作业内容的计划时间，将该未完成作业内容的调整后使用股道属性设为该未完成作业内容的计划使用股道。

(四)如果某车次在自动调整程序开始时刻时已经发车，且在自动调整程序开始时刻该车次正运行于某一个站间区间，则该车次的首项未完成作业内容的作业类型必定为接车作业，将该车次的首项未完成作业内容加入到对应车站的待接车作业优先队列中，并将该未完成作业内容的调整后作业时间属性设为该未完成作业内容的计划时间，将该首项未完成作业内容对应车站的前一车站的上一发车是否到达标记改为未到达，将该未完成作业内容的调整后使用股道属性设为该未完成作业内容的计划使用股道。。

S6对所有未完成作业车次集合中车次的首项未完成作业内容的计划时间按照降序进行排列，得到所有未完成作业内容中的最早时间，将该最早时间设为全局仿真推演时间的初始时间，同时将每个车站的仿真推演时间设为该最早时间。

S7检查未完成作业车次集合，如果未完成作业车次集合为空则转至S9,反之结合当前各车站的仿真推演时间和全局仿真推演时间，按照拼接后的车站顺序对每一车站进行车站内部仿真推演。车站内部仿真推演方法的具体步骤在S71至S75中介绍。为了叙述方便，首先定义以下方法：

(一)前序车站推演方法：本方法需要输入一个车站。本方法结合拼接后的车站序列，对在拼接后的车站序列中先于输入车站的车站和输入车站进行车站内部仿真推演。

(二)终到作业处理方法：本方法需要输入一个待发车作业内容，且要求该待发车作业内容属于车次下线作业。本方法首先将待发车作业内容对应的车次从未完成作业的车次集合中移除。随后，检查待发车作业内容对应的车次是否还有接续车次，如果具有接续车次，将接续车次的首项未完成作业内容的调整后作业时间属性设定为输入待发车作业内容的调整后作业时间，加上输入作业内容对应车站的最小接续时间。将接续车次的首项未完成作业内容加入到输入作业内容对应车站的另一方向车站的待始发作业优先队列中，且如果另一方向车站的车站推演时间小于接续车次的首项未完成作业内容的调整后作业时间，则将另一方向车站的车站推演时间更新为接续车次首项未完成作业内容的调整后作业时间。随后，以另一方向车站为输入，调用前序车站推演方法。

(三)车站解锁时间更新方法：本方法无需额外输入，直接读取全局变量。本方法首先将判断本方法对应车站，此处简称为本车站，和本车站的后一车站之间是否有临时封锁命令，如果有临时封锁命令，则更新本车站的车站解锁时间为临时封锁命令结束时间，本方法结束。反之则继续检查本车站的后一车站的车站解锁时间是否更新为临时封锁命令结束时间，如果未更新则本站车站解锁时间也不更新，本方法结束。反之如果后一车站的车站解锁时间更新为临时封锁命令结束时间，则检查当前推演状态下本车站所有到发线是否全部被使用，如果全部被使用则更新本车站的车站解锁时间为临时封锁命令结束时间，反之则不更新本站的车站解锁时间。

车站内部仿真推演具体步骤包括：

S71对车站待发车作业优先队列、待接车作业优先队列、待始发作业优先队列三类优先队列，如果优先队列的元素不为空，则记此时该优先队列的首项元素调整后作业时间为正无穷；如果优先队列内的元素不为空，则得该优先队列的首项元素调整后作业时间，再结合全局仿真推演时间和车站仿真推演时间判断该作业内容是否开始推演，具体包括：对于待发车作业和待接车作业，检查其调整后作业时间属性，如果该时间小于全局仿真推演时间，则该作业内容不属于需要开始推演的作业内容，反之则属于需要开始推演作业内容。对于待始发作业，不仅检查其调整后作业时间属性是否小于全局仿真推演时间，还需检查其调整后作业时间属性是否小于始发作业所在车站的仿真推演时间，同时满足调整后作业时间小于全局仿真推演时间和车站的仿真推演时间的待始发作业属于需要开始推演作业内容，反之则不属于。如果优先队列的首项元素不属于需要开始推演作业内容，则设此时该优先队列的首项元素的调整后作业时间为正无穷。

S72检查三类优先队列的首项元素计划发生时刻，如果三类优先队列的首项元素计划发生时刻均为正无穷，表明此时本车站无需要处理的作业，车站内部仿真推演结束。否则对三类优先队列的首项元素计划发生时刻按照时间降序进行排序。令首项元素计划发生时刻最早的队列为当前处理的队列。如果当前处理的队列为待发车作业优先队列，则跳转S73；如果当前处理的队列为待接车作业优先队列，则跳转S74；如果当前处理的队列为待始发作业优先队列，则跳转S75。

S73取待发车作业优先队列的首项元素。如果该待发车作业属于车次下线作业，则将该待发车作业从待发车作业优先队列中移除，并将该待发车作业作为输入，调用终到作业处理方法，调用完毕后转S71。反之如果该待发车作业不属于车次下线作业，则检查当上一发车是否到达标记，如果标记为未到达，不再继续处理本步骤并跳转至S71，且令S71中的待发车作业优先队列的首项元素调整后作业时间为正无穷。反之如果标记为已到达，则检查该待发车作业的调整后作业时间是否会侵入区间临时封锁的时空范围，如果侵入则进一步调整该待发车作业的调整后作业时间属性使之不会侵入区间临时封锁的时空范围，并检查新的调整后作业时间是否小于全局仿真推演时间，如果小于全局仿真推演时间则不再继续处理本步骤并跳转至S71，且令S71中的待发车作业优先队列的首项元素调整后作业时间为正无穷。随后检查后一车站的车站解锁时间是否小于该待发车作业的调整后作业时间，如果小于则进一步调整该待发车作业的调整后作业时间属性使之不小于后一车站的车站解锁时间，并不再继续处理本步骤并跳转至S71，且令S71中的待发车作业优先队列的首项元素调整后作业时间为正无穷。随后检查该待发车作业的调整后作业时间是否大于等于本车站出发间隔数组中规定的最早到达时间，如果不满足则进一步调整该待发车作业的调整后作业时间属性使之等于出发间隔数组中规定的最早出发时间。随后，计算本车次在下一车站的到达时间，计算方法是该待发车作业的调整后作业时间加上原运行图计划中该车次在本车站和后一车站之间的运行时间。检查下一车站的车站仿真推演时间是否小于本车次在下一车站的到达时间，如果小于则更新下一车站的车站仿真推演时间，并调用下一车站的车站内部仿真推演方法，调用完毕后，如果本车次在后一车站停车，则检查后一车站的在该到达时间前是否有空余到发线，反之检查后一车站的在该到达时间前车站正线是否空余。如果检查出无空余，则不再继续处理本步骤并跳转至S71，且令S71中的待发车作业优先队列的首项元素调整后作业时间为正无穷。反之如果有空余，则该待发车作业的调整后作业时间和调整后使用股道不再进行调整，并以此最终调整后作业时间结合本车站的最小间隔时间标准，将该待发车作业从待发车作业优先队列中移除，更新本车站的出发间隔数组，更新本站的上一发车是否到达标记为未到达，设该待发车作业在后一车站的待接车作业的调整后作业时间为下一车站的到达时间，设该待发车作业在后一车站的待接车作业的调整后使用股道为检查出的空余到发线或正线，随后调用后一车站的车站内部仿真推演方法，调用结束后再以当前车站为输入调用前序车站推演方法，调用结束后跳转至S71。

S74取待接车作业优先队列的首项元素。检查该待接车作业的调整后作业时间是否大于等于本车站到达间隔数组中规定的最早到达时间，如果不满足则进一步调整该待接车作业的调整后作业时间属性使之等于到达间隔数组中规定的最早到达时间。随后计算该车次在本站最早出发时间，计算方法为，首先计算该待接车作业的调整后作业时间加上本站最短停站时间，称为时间一，再判断时间一是否小于列车运行图计划数据中该车次在本站的计划出发时间，如果小于则该车次在本站最早出发时间为列车运行图计划数据中该车次在本站的计划出发时间，反之则为时间一。随后将该待接车作业从待接车作业优先队列移除，更新本站的车站推演时间，更新方法为如果当前本站的车站推演时间小于该车次在本站的计划出发时间，则本站的车站推演时间更新为该车次在本站的计划出发时间，反之本站的车站推演时间保持不变。随后更新本车站的到达间隔数组，更新本站的前一车站的上一发车是否到达标记为已到达，设该待接车作业在本车站的下一待发车作业的调整后作业时间为该车次在本站最早出发时间，设该待接车作业在本车站的下一待发车作业的调整后使用股道为该待接车作业的调整后使用股道。随后调用车站解锁时间更新方法更新车站解锁时间。随后以当前车站为输入，调用前序车站推演方法，调用结束后跳转至S71。

S75取待始发作业优先队列的首项元素。根据列车运行图计划中该待始发作业需要在本站停站或通过，检查当前推演状态下本车站是否有空余的到发线或正线。如果没有空余正线或到发线，则不再继续处理本步骤并跳转至S71，且令S71中的待始发作业优先队列的首项元素调整后作业时间为正无穷。反之如果有空余正线或到发线，则计算该车次在本站最早出发时间，计算方法为，首先计算该待始发作业的调整后作业时间加上本站最短停站时间，称为时间二，再判断时间二是否小于列车运行图计划数据中该车次在本站的计划出发时间，如果小于则该车次在本站最早出发时间为列车运行图计划数据中该车次在本站的计划出发时间，反之则为时间二。随后将该待始发作业从待始发作业优先队列移除，更新本站的车站推演时间，更新方法为如果当前本站的车站推演时间小于该车次在本站的计划出发时间，则本站的车站推演时间更新为该车次在本站的计划出发时间，反之本站的车站推演时间保持不变。设该待始发作业在本车站的下一待发车作业的调整后作业时间为该车次在本站最早出发时间，设该待始发作业在本车站的下一待发车作业的调整后使用股道为当前推演状态下的空余正线或到发线。随后调用车站解锁时间更新方法更新车站解锁时间。随后以当前车站为输入，调用前序车站推演方法，调用结束后跳转至S71。

S8在当前全局仿真推演时间下所有车站的车站仿真推演结束后，全局仿真推演时间向前步进一分钟，同时车站序列中第一个车站的车站仿真推演时间向前步进一分钟。随后转至S7。

S9自动调整程序结束，输出新的列车运行计划。

以下为采用本实施例方法进行仿真的示例：

实施场景：以京沪高铁线路为背景构造，共包含北京南至德州东共5个车站和京津线路所和津沪线路所。本实施例输入的运输场景为：考虑全天286列列车，同时考虑12：05至14：05时间段内，天津南至沧州西之间的下行站间区间被临时封锁,自动调整程序启动时刻为12：05。在此基础上，本实施例通过上述算法优化，并给出调整后的列车运行图。

表1为实施例所使用的最小间隔时间及作业时间标准。值得说明的是，该时间标准仅适用于列车晚点恢复，且小于正常时间标准。表2为实施例所涉及车站和线路所的股道数量。

表1最小间隔时间标准及作业时间标准(单位：分)

表2车站和线路所的股道数量

车站名称	上行到发线	下行到发线	上行正线	下行正线	上下行到发线
						北京南高速场	0	0	1	1	10
廊坊	1	1	1	1	0
						京津线路所	0	0	1	1	0
津沪线路所	0	0	1	1	0
						天津南	2	2	1	1	0
沧州西	2	2	1	1	0
						德州东	3	2	1	1	0

图1为实施例求解得到的优化后含上下行列车运行图，图2为实施例求解得到的优化后仅含上行列车运行图，图3为实施例求解得到的优化后仅含下行列车运行图。列车运行图横轴为线路运营时间，列车运行图横轴纵轴为空间，即各车站或线路所。列车运行图横轴纵轴正方向表示列车上行方向，从德州东至北京南。列车运行图横轴纵轴负方向表示列车下行方向，从北京南至德州东。

接下来说明本实施例计算得到的列车运行图。出于数据保密需要，以下车次信息非真实信息，仅作示例说明。首先，图1、图2、图3中出现的灰色方块表示临时封锁命令涉及的时空范围，在本实施例中临时封锁命令涉及的时空范围为12：05至14：05内的天津南至沧州西下行区间。根据列车运行指挥原则，在调整列车运行图时不能调整列车已经走过的运行线，因此在图1、图3中，G1车次在天津南的出发时间点由于超过自动调整开始时刻12：05，因此不可调整G1在天津南的出发时间点，即使这列车已经进入封锁区间，也仍需按照计划运行。图1和图3中，下行列车G3在区间停留较长时间，这是因为廊坊站受前方天津南至沧州西封锁影响，有两列车G5和G7被扣留在廊坊站，且廊坊站下行方向仅有2条股道，又因为G3在北京南出发时间点已经超过自动调整开始时刻12：05，不能调整G3在北京南出发时间点，因此G3只能停留在北京南至廊坊的下行区间，等待廊坊站发车后才能进站。另一方面，尽管廊坊至北京南上行方向不受临时封锁命令影响，但由于受北京南股道数量限制,因此在12：23至14：05这段时间内，廊坊也不能向北京南发车。图1、图2、图3均体现了临时封锁命令结束前，各站不能提前发扣车这一调整原则。

综上所述，本实施例方法可以保证列车运行安全，本专利的自动调整方法可以实现对车站的接发车顺序、接发车时间、到发线使用方案、列车车底使用方案、列车区间旅行时分五类因素做出快速、安全的决策调整。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，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或者实施例的某些部分所述的方法。

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揭露的技术范围内，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的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种列车运行自动调整方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：根据列车运行图计划数据和自动调整程序开始时刻数据两类动态数据，确定所有未完成的列车作业内容；然后构建未完成作业的车次集合，将所有包含未完成作业内容的车次加入未完成作业的车次集合；

S2：对所有未完成作业车次集合中的车次，为车次的未完成作业内容生成有序集合；

所述有序集合为：对未完成作业的车次集合的每一车次的所有未完成作业内容，根据列车运行图计划数据中该车次经过的车站顺序进行排序；对于同一车站的到达作业和出发作业，按照先到达作业后出发作业进行排序；

S3：对列车运行图计划数据中包含的每个车站，根据车站股道行别使用规则，分别建立上行车站和下行车站，各方向别的车站只包含对应方向的股道；对所有车站，构建待发车作业优先队列、待接车作业优先队列、待始发作业优先队列三类空队列；

S4：对列车运行图计划数据中涉及到的所有车站，按照上行车站顺序和下行车站顺序进行排序，得到上行车站有序队列和下行车站有序队列，将上行车站有序队列和下行车站有序队列拼接，得到拼接后的车站序列；

S5：对所有未完成作业车次集合中的车次，将每一车次的首项未完成作业内容加入到对应车站的待发车作业优先队列或待接车作业优先队列或待始发作业优先队列中；

S6：对所有未完成作业车次集合中车次的首项未完成作业内容的计划时间按照时间降序进行排列，得到所有未完成作业内容中的最早时间，将该最早时间设为全局仿真推演时间的初始时间，同时将每个车站的仿真推演时间设为该最早时间；

S7：检查未完成作业车次集合，如果未完成作业车次集合为空则转至S9,不为空则结合当前各车站的仿真推演时间和全局仿真推演时间，按照拼接后的车站顺序对每一车站进行车站内部仿真推演；

S8：在当前全局仿真推演时间下所有车站的车站仿真推演结束后，全局仿真推演时间向前步进一分钟，同时车站序列中第一个车站的车站仿真推演时间向前步进一分钟，再转至S7；

S9：自动调整程序结束，输出新的列车运行计划。

2.根据权利要求1所述的一种列车运行自动调整方法，其特征在于，所述步骤S1中列车运行图计划数据包括：高速铁路车站连接关系、计划开行车次在各个车站的计划到达时刻和离开时刻、计划开行车次在各个车站是否有停车作业以及如果有停车作业时的停车时长。

3.根据权利要求1所述的一种列车运行自动调整方法，其特征在于，所述步骤S1中确定所有未完成的列车作业内容包括如下步骤：

将列车运行图计划数据上计划开行车次在各个车站的计划到达时间和离开时间与自动调整计算开始时刻进行对照，如果某车次在某车站的计划到达时间或离开时间小于自动调整计算开始时刻，则该车次在该车站的到达时间或离开时间属于不可调整时间，在最后输出的新列车运行调整计划中该车次在该车站的到达时间或离开时间不能改变，需与原列车运行图计划数据一致；

如果某车次在某车站的计划到达时间或离开时间不小于自动调整计算开始时刻，则计划开行车次在各个车站的计划到达时间或离开时间均属于未完成作业内容。

4.根据权利要求1所述的一种列车运行自动调整方法，其特征在于，所述未完成作业内容每项包括以下五项属性：作业车站、计划作业时间、作业类型、调整后作业时间、调整后使用股道。

5.根据权利要求1所述的一种列车运行自动调整方法，其特征在于，所述步骤S4中，对每个车站建立车站解锁时间、上一发车是否到达标记、到达间隔数组、出发间隔数组四类属性；

车站解锁时间初始值为一极小值，该极小值小于列车运行图计划中所有作业内容的计划时刻；

上一发车是否到达标记初始值为已到达，到达间隔数组、出发间隔数组的初始值均为一个长度为2的数组，到达间隔数组的第一位记录停站列车最早到达时间，第二位记录通过列车最早到达时间；

到达间隔数组的第一位记录停站后出发列车最早出发时间，第二位记录通过列车最早出发时间。

6.根据权利要求1所述的一种列车运行自动调整方法，其特征在于，所述步骤S5的具体方法为：

如果某车次在自动调整程序开始时刻完全未发车且该车次没有前序车次，则将该车次的首项未完成作业内容加入到首项未完成作业内容对应车站的待始发作业优先队列中，并将该未完成作业内容的调整后作业时间属性设为该未完成作业内容的计划时间；

如果某车次在自动调整程序开始时刻完全未发车且该车次有前序车次，则将该车次的首项未完成作业内容不作处理；

如果某车次在自动调整程序开始时刻时已经发车，且在自动调整程序开始时刻该车次正停于某一个车站，则该车次的首项未完成作业内容的作业类型必定为发车作业，将该车次的首项未完成作业内容加入到对应车站的待发车作业优先队列中，并将该未完成作业内容的调整后作业时间属性设为该未完成作业内容的计划时间，将该未完成作业内容的调整后使用股道属性设为该未完成作业内容的计划使用股道；

如果某车次在自动调整程序开始时刻时已经发车，且在自动调整程序开始时刻该车次正运行于某一个站间区间，则该车次的首项未完成作业内容的作业类型必定为接车作业，将该车次的首项未完成作业内容加入到对应车站的待接车作业优先队列中，并将该未完成作业内容的调整后作业时间属性设为该未完成作业内容的计划时间，将该首项未完成作业内容对应车站的前一车站的上一发车是否到达标记改为未到达，将该未完成作业内容的调整后使用股道属性设为该未完成作业内容的计划使用股道。

7.根据权利要求1所述的一种列车运行自动调整方法，其特征在于，所述步骤S7中车站内部仿真推演具体步骤包括：

S71：对车站待发车作业优先队列、待接车作业优先队列、待始发作业优先队列三类优先队列，如果优先队列的元素不为空，则记此时该优先队列的首项元素计划发生时刻为正无穷；如果优先队列内的元素不为空，则得该优先队列的首项元素调整后作业时间，再结合全局仿真推演时间和车站仿真推演时间判断该作业内容是否开始推演；

S72：检查车站待发车作业优先队列、待接车作业优先队列、待始发作业优先队列三类优先队列的首项元素计划发生时刻，如果三类优先队列的首项元素计划发生时刻均为正无穷，表明此时本车站无需要处理的作业，车站内部仿真推演结束；如果不为正无穷，则对三类优先队列的首项元素计划发生时刻按照时间降序进行排序：令首项元素计划发生时刻最早的队列为当前处理的队列，如果当前处理的队列为待发车作业优先队列，则跳转S73，如果当前处理的队列为待接车作业优先队列，则跳转S74，如果当前处理的队列为待始发作业优先队列，则跳转S75；

S73：取待发车作业优先队列的首项元素；如果待发车作业属于车次下线作业，则将该待发车作业从待发车作业优先队列中移除，并将该待发车作业作为输入，调用终到作业处理方法，调用完毕后转S71；如果该待发车作业不属于车次下线作业，则检查当上一发车是否到达标记，如果标记为未到达，跳转至S71，且令S71中的待发车作业优先队列的首项元素调整后作业时间为正无穷；如果标记为已到达，则检查该待发车作业的调整后作业时间是否会侵入区间临时封锁的时空范围，如果侵入则进一步调整该待发车作业的调整后作业时间属性使之不会侵入区间临时封锁的时空范围，并检查新的调整后作业时间是否小于全局仿真推演时间，如果小于全局仿真推演时间则跳转至S71，且令S71中的待发车作业优先队列的首项元素调整后作业时间为正无穷；

然后检查后一车站的车站解锁时间是否小于该待发车作业的调整后作业时间，如果小于则进一步调整该待发车作业的调整后作业时间属性使之不小于后一车站的车站解锁时间，然后跳转至S71，且令S71中的待发车作业优先队列的首项元素调整后作业时间为正无穷；

然后检查该待发车作业的调整后作业时间是否大于等于本车站出发间隔数组中规定的最早到达时间，如果不满足则进一步调整该待发车作业的调整后作业时间属性使之等于出发间隔数组中规定的最早出发时间；

然后计算本车次在下一车站的到达时间，检查下一车站的车站仿真推演时间是否小于本车次在下一车站的到达时间，如果小于则更新下一车站的车站仿真推演时间，并调用下一车站的车站内部仿真推演方法，调用完毕后，如果本车次在后一车站停车，则检查后一车站的在该到达时间前是否有空余到发线；反之检查后一车站的在该到达时间前车站正线是否空余；如果检查出无空余，则不再继续处理本步骤并跳转至S71，且令S71中的待发车作业优先队列的首项元素调整后作业时间为正无穷；如果有空余，则该待发车作业的调整后作业时间和调整后使用股道不再进行调整，并以此最终调整后作业时间结合本车站的最小间隔时间标准，将该待发车作业从待发车作业优先队列中移除，更新本车站的出发间隔数组，更新本站的上一发车是否到达标记为未到达，设该待发车作业在后一车站的待接车作业的调整后作业时间为下一车站的到达时间，设该待发车作业在后一车站的待接车作业的调整后使用股道为检查出的空余到发线或正线，随后调用后一车站的车站内部仿真推演方法，调用结束后再以当前车站为输入调用前序车站推演方法，调用结束后跳转至S71；

S74：取待接车作业优先队列的首项元素，检查该待接车作业的调整后作业时间是否大于等于本车站到达间隔数组中规定的最早到达时间，如果不满足则进一步调整该待接车作业的调整后作业时间属性使之等于到达间隔数组中规定的最早到达时间；

计算该车次在本站最早出发时间，然后将该待接车作业从待接车作业优先队列移除，更新本站的车站推演时间；然后更新本车站的到达间隔数组，更新本站的前一车站的上一发车是否到达标记为已到达，设该待接车作业在本车站的下一待发车作业的调整后作业时间为该车次在本站最早出发时间，设该待接车作业在本车站的下一待发车作业的调整后使用股道为该待接车作业的调整后使用股道；调用车站解锁时间更新方法更新车站解锁时间；随后以当前车站为输入，调用前序车站推演方法，调用结束后跳转至S71；

S75：取待始发作业优先队列的首项元素，根据列车运行图计划中该待始发作业需要在本站停站或通过，检查当前推演状态下本车站是否有空余的到发线或正线，如果没有空余正线或到发线，则跳转至S71，且令S71中的待始发作业优先队列的首项元素调整后作业时间为正无穷；如果有空余正线或到发线，则计算该车次在本站最早出发时间，然后将该待始发作业从待始发作业优先队列移除，更新本站的车站推演时间；设该待始发作业在本车站的下一待发车作业的调整后作业时间为该车次在本站最早出发时间，设该待始发作业在本车站的下一待发车作业的调整后使用股道为当前推演状态下的空余正线或到发线，然后调用车站解锁时间更新方法更新车站解锁时间，然后以当前车站为输入，调用前序车站推演方法，调用结束后跳转至S71。

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