CN115366952B - 一种铁路车站的接发车进路时机开放方法 - Google Patents

一种铁路车站的接发车进路时机开放方法 Download PDF

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CN115366952B CN202211299439.XA CN202211299439A CN115366952B CN 115366952 B CN115366952 B CN 115366952B CN 202211299439 A CN202211299439 A CN 202211299439A CN 115366952 B CN115366952 B CN 115366952B
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Abstract

一种铁路车站的接发车进路时机开放方法，其特征在于，包括如下步骤：获取信号系统在途信息，构建车站咽喉区微观结构，计算多方向列车最优到站顺序，预测多方向列车到站时刻，动态主动开放车站接发车进路。本发明的方法针对现有技术中的车站接发车进路开放主动性差、存在时空冗余浪费等问题，提出一种新型的车站接发车进路时机开放方法，通过最优到站顺序决策和多车追踪驾驶策略启发式规则，预测列车在接车进路车站的最早到站时刻，最终实现车站接发车进路的动态主动开放。本发明方法能有效避免列车机外停车、进路开放过早或者过晚等问题，进一步提高车站咽喉区通过能力和多列车到站追踪效率。

Description

一种铁路车站的接发车进路时机开放方法
技术领域
本发明涉及铁路运输及信号技术领域，特别涉及一种铁路车站的接发车进路时机开放方法。
背景技术
目前，铁路车站的接发车进路时机是按照车站自律机或者人为规定的接发车顺序和时刻自动开放，分为时间触发和位置触发两种方法。前者表示车站早于图定到站时刻一定的时间（例如5分钟或者10分钟）为列车办理接发车进路。后者表示当列车行驶至进路触发所规定的闭塞分区位置或者邻站时，车站自律机或者车站值班员为列车自动办理接发车进路。但传统的进路时机开放方法存在如下问题：其一，车站自律机仍是按照“静态”的图定阶段计划“被动”地设置接发车进路的开放时机，由于未考虑动态的列车运行动态信息导致进路开放的智能化程度较低。其二，接发车进路开放的时间或者空间冗余浪费较大。例如，针对办理多方向列车接车进路的典型场景，若已为一列列车办理完成接车进路，车站只能在该列车的接车进路开放时机之后为其余列车办理进路。若前行列车接车进路办理的时机或者顺序不合理，极易导致后续列车进路开放过晚而机外停车，严重影响车站通过能力和旅客乘降作业。
因此，针对目前车站接发车进路开放未考虑列车运行动态信息的问题，亟需结合列车到站时刻预测方法研究车站接发车进路的动态主动开放，对提升车站咽喉区的通过能力和铁路运营的自动化程度具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种铁路车站的接发车进路时机开放方法，本发明的方法针对现有技术中的车站接发车进路开放主动性差、存在时空冗余浪费等问题，提出一种新型的车站接发车进路时机开放方法，通过最优到站顺序决策和多车追踪驾驶策略启发式规则，预测列车在接车进路车站的最早到站时刻，最终实现车站接发车进路的动态主动开放。本发明方法能有效避免列车机外停车、进路开放过早或者过晚等问题，进一步提高车站咽喉区通过能力和多列车到站追踪效率。
本发明由下述技术方案实现：
一种铁路车站的接发车进路时机开放方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S100，获取信号系统在途信息：无线闭塞中心从调度指挥系统、列车运行控制系统和联锁系统中获取信息，并转发至接发车进路开放时机决策器；
步骤S200，构建车站咽喉区微观结构：根据铁路车站的基础设施布局信息，建立车站咽喉区的微观结构；
步骤S300，计算多方向列车最优到站顺序：应用智能优化算法，计算不同列车群组内多列车在当前铁路车站的最优到站顺序；
步骤S400，预测多方向列车到站时刻：根据列车运行控制系统与列车的信息交互流程，计算多方向列车在剩余区间最短运行时间下的追踪驾驶策略，预测最早到站时刻；
步骤S500，动态主动开放车站接发车进路：根据多方向列车的最早到站时刻设置车站接发车进路的开放时机，经由调度指挥系统确定发送至管辖范围内的各车站自律机。
进一步的，步骤S100中，无线闭塞中心从调度指挥系统、列车运行控制系统和联锁系统中获取阶段计划、调度命令、线路参数、列车运行动态信息，其中，阶段计划包括各列车在各车站的发车次序、接发车时刻和停站股道，调度命令是指区域封锁或者区域临时限速的时间范围和空间范围，线路参数包括车站公里标、坡道坡度、曲率、空气阻力、临时限速、电分相，列车运行动态信息包括列车在未来运行各位置处的加速度、速度、通过时刻，根据列车运行动态信息间接预测列车在后续车站的到站时刻和后续区间的运行时间，接发车进路开放时机决策器用于整合解耦列车运行动态信息，并通过后续计算步骤求解车站接发车进路的开放时机。
进一步的，步骤S200中，车站咽喉区包括下行咽喉区和上行咽喉区，下行咽喉区是指进站信号机至反向出站信号机之间的距离，上行咽喉区是指出站信号机与反向进站信号机之间的距离，在车站下行咽喉区左边界点前方增加一段距离，作为下行咽喉区的打靶点，令列车在咽喉区的打靶点速度为
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，车站咽喉区限速为/>
Figure 627652DEST_PATH_IMAGE002
，在车站自律机为列车办理接车进路之前，列车在咽喉区的打靶点速度为0，即
Figure 604835DEST_PATH_IMAGE003
（1）
当车站自律机为列车办理完毕接车进路后，咽喉区打靶点速度
Figure 283072DEST_PATH_IMAGE001
不能超过咽喉区限速/>
Figure 484246DEST_PATH_IMAGE002
，即
Figure 146303DEST_PATH_IMAGE004
（2）
进一步的，所述步骤S300包括：
步骤S310，列车运行位置映射：针对办理多方向列车接车进路的典型场景，首先需要将调度指挥系统管辖范围内不同方向的运行列车映射至同一维度的线路上；
步骤S320，列车群组划分：令列车和列车群组的集合分别为
Figure 661598DEST_PATH_IMAGE005
和
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，办理接车进路的车站为/>
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。针对调度指挥系统管辖范围内同一维度下的所有运行列车/>
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，以多智能体理论方法为基础，定义第/>
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个列车群组的时间范围和空间范围分别为/>
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按照列车在前一车站/>
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的发车时刻进行确定；
步骤S330，最优到站顺序决策：采用智能优化算法确定最优的列车运行到站顺序。
进一步的，所述步骤S330包括：
步骤S331，基于列车运行到站顺序的排列编码；
步骤S332，基于问题知识的启发式种群初始化：若列车在线路上的总运行时间越少，列车在车站
Figure 9140DEST_PATH_IMAGE007
越早到站，输出各列车群组内所有列车的到站顺序，并将该顺序作为优秀个体解输入至智能优化算法的初始种群中；
步骤S333，启发式解码：在求解完成列车在车站
Figure 473751DEST_PATH_IMAGE007
的最优到站顺序之后，需要计算列车在接车进路车站/>
Figure 581384DEST_PATH_IMAGE007
的到站时刻，进而确定进路开放时机，各列车群组内的所有列车按照最优到站顺序以此进入接车进路车站，并按照最小追踪列车间隔时间和最小区间运行时间追踪运行。
进一步的，所述步骤S400包括：
步骤S410，最小追踪距离和最小追踪列车间隔时间检测；
步骤S420，追踪驾驶策略启发式规则。
进一步的，所述步骤S420包括：
步骤S421，常用制动曲线计算：根据铁路自动闭塞制式的安全行车要求，在前行列车
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所在位置前方闭塞分区处增加一段安全防护距离，作为后行追踪列车/>
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的追踪打靶点，在该打靶点处反向计算列车/>
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在区域临时限速下的常用制动曲线，令当前时刻/>
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所对应常用制动曲线的速度为/>
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步骤S422，追踪驾驶策略生成规则：比较后行追踪列车
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的当前运行速度
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在剩余区间最小运行时间下的驾驶策略生成规则，根据追踪驾驶策略启发式规则，生成多方向列车群组内所有列车在接车进路车站/>
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的最早到站时刻。
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的接发车进路开放时机，令列车/>
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，车站为该列车开放接车进路和发车进路的时机分别为/>
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是否停站进行设定，即
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（5）
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表示列车/>
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的停站时间，若列车/>
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直接通过不停站，则按照车站自律机设置接发车进路的原则，接发车进路开放时机相等；否则在接车进路开放时机/>
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的基础上增加停站时间/>
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针对多方向列车接车进路的典型场景，在接发车进路开放时机决策器中动态主动生成所有列车在车站的接发车进路开放时机，发送至调度指挥系统进行审核确定，审核通过后下发至各车站自律机，实现动态主动开放车站接发车进路。
本发明的另一方面提供了一种电子设备，其特征在于，包括存储器以及处理器，所述存储器中存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被所述处理器读取并运行时，执行所述的方法。
本发明还提供了一种存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被计算机读取并运行时，执行所述的方法。
本发明的技术方案能实现如下有益的技术效果：
1、本发明在传统铁路调度指挥系统和列车运行控制系统的基础上，提取、解耦和挖掘列车运行动态信息，增加接发车进路开放时机决策器，用于计算车站接发车进路的动态主动开放时机，提升车站接发车作业效率、咽喉区通过能力和作业计划合理性；
2、本发明方法提出一种车站接发车进路时机开放方法，结合多方向列车的最优到站顺序和最早到站时刻，实现车站接发车进路开放能实时考虑列车运行动态信息；
3、本发明方法针对办理多方向列车接车进路的典型场景，根据多列车运行位置划分不同的列车群组，计算不同群组内多方向列车最优到站顺序下的最早到站时刻，以该时刻下界作为接发车进路的自动开放时机，通过车站自律机实现车站接发车进路的动态主动开放。
附图说明
图1为本发明的铁路车站接发车进路时机开放方法流程示意图；
图2 为本发明的铁路车站咽喉区的微观结构示意图；
图3为本发明的多方向列车接车进路场景下列车运行位置映射示意图；
图4为本发明的列车群组划分示意图；
图5为本发明的基于智能优化算法的最优到站顺序决策示意图；
图6为本发明的追踪驾驶策略启发式规则示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
下面结合附图及具体实施例对本发明进行详细说明。
如图1所示，本发明方法的主要步骤如下：
步骤S100，获取信号系统在途信息：无线闭塞中心从调度指挥系统、列车运行控制系统和联锁系统中获取阶段计划、调度命令、线路参数、列车运行动态信息等，并转发至接发车进路开放时机决策器。
具体的，步骤S100中，阶段计划包括各列车在各车站的发车次序、接发车时刻和停站股道，调度命令是指区域封锁或者区域临时限速的时间范围和空间范围，线路参数包括车站公里标、坡道坡度、曲率、空气阻力、临时限速、电分相等，列车运行动态信息包括列车在未来运行各位置处的加速度、速度、通过时刻，根据列车运行动态信息间接预测列车在后续车站的到站时刻和后续区间的运行时间。步骤S100中，增加的接发车进路开放时机决策器用于整合解耦上述列车运行动态信息，并通过后续计算步骤求解车站接发车进路的开放时机。
步骤S200，构建车站咽喉区微观结构：根据铁路车站的咽喉区打靶点位置及限速、接近区段、离去区段等基础设施布局信息，建立车站咽喉区的微观结构。
铁路车站咽喉区的微观结构如图2所示。
下行咽喉区是指进站信号机至反向出站信号机之间的距离，相应地，上行咽喉区是指出站信号机与反向进站信号机之间的距离。以列车下行运行方向为例，研究铁路车站下行咽喉区接发车进路时机的开放过程。依据铁路自动闭塞制式的安全行车要求，在车站下行咽喉区左边界点（即进站信号机）前方增加一段距离，作为下行咽喉区的打靶点。在未办理完成列车接车进路作业之前，司机以该打靶点为目标位置点控制列车接近车站，但不能越过打靶点。令列车在咽喉区的打靶点速度为
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，车站咽喉区限速为/>
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，在车站自律机为列车办理接车进路之前，列车在咽喉区的打靶点速度为0，即
Figure 36779DEST_PATH_IMAGE003
（1）
当车站自律机为列车办理完毕接车进路后，咽喉区打靶点速度
Figure 570660DEST_PATH_IMAGE001
不能超过咽喉区限速/>
Figure 736062DEST_PATH_IMAGE002
，即
Figure 364489DEST_PATH_IMAGE004
（2）
与车站进站信号机最近的一个闭塞分区称为三接近区段，距离三接近区段由近及远的两个闭塞分区分别为二接近区段和一接近区段。司机在咽喉区前方的三个接近区段需要采用科学合理的驾驶策略，使列车安全高效地通过车站咽喉区。若列车制动过早，将导致机外停车，影响后续列车的运行效率和车站咽喉区的通过能力。若列车制动过晚，极易导致列车冒进进站信号机，引发行车安全事故。
步骤S300，计算多方向列车最优到站顺序：应用智能优化算法，计算不同列车群组内多列车在当前铁路车站的最优到站顺序。
具体的，步骤S300包括：
步骤S310，列车运行位置映射。
针对办理多方向列车接车进路的典型场景，首先需要将调度指挥系统管辖范围内不同方向的运行列车映射至同一维度的线路上。例如，以三个方向接车进路的运营场景为例，将方向1、3上各1列列车映射至相同坐标位置的方向2，方向2的运行列车数量由原来的2列增加至4列，多方向列车接车进路场景下列车运行位置映射示意图如图3所示。
步骤S320，列车群组划分。
令列车和列车群组的集合分别为
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分别等于8点和9点，列车群组的时间范围长度为1小时。对于空间范围/>
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的坐标。根据上述描述，所划分列车群组的示意图如图4所示。
步骤S330，最优到站顺序决策。
根据铁路规则制度，单一线路上的列车运行顺序不可更改。但针对办理多方向列车接车进路的典型场景，不同运行方向上列车之间的运行顺序可以发生改变。列车运行晚点在铁路运营线路上时有发生，若列车运行顺序不合理，其他运行方向上的列车晚点极易导致本线列车发生连带晚点，可能导致更加严重的列车延误和线路瘫痪，故本发明在预测多方向列车最早到站时刻之前，采用智能优化算法确定最优的列车运行到站顺序，如图5所示。
具体的，所述步骤S330包括：
步骤S331，基于列车运行到站顺序的排列编码。
智能优化算法的编码方式决定列车运行到站顺序的求解效率，传统方法是针对列车在前方接车进路车站
Figure 471694DEST_PATH_IMAGE007
的预测到站时刻进行实整数编码，即
Figure 401473DEST_PATH_IMAGE037
（3）
其中，
Figure 799087DEST_PATH_IMAGE038
表示智能优化算法应用实整数编码的其中一个种群个体，
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表示当前列车群组k内所有列车/>
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内。智能优化算法在进行种群选择、交叉和变异时，各列车在车站预测到站时刻/>
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的大小在到站时刻上下界范围内发生改变，最终搜索得到不同群组内列车在车站/>
Figure 158765DEST_PATH_IMAGE007
的最优到站顺序。
但是，若当前列车群组k的时间范围
Figure 819554DEST_PATH_IMAGE043
内列车数量较多，预测到站时刻的实整数编码方式在问题求解时间上呈现指数级增长的“维数灾难”问题，最优到站顺序求解的实时性无法保证。为此，结合列车运行最优到站顺序的问题特点和智能优化算法的运行机制，以调整多方向不同列车群组内的列车运行到站顺序为目标，提出面向列车运行到站顺序的排列编码方式，即
Figure 978134DEST_PATH_IMAGE044
（4）
其中，
Figure 879225DEST_PATH_IMAGE045
表示智能优化算法使用排列编码的其中一个种群个体，
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表示当前列车群组k内所有列车/>
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在车站/>
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的到站顺序。基于预测到站时刻的实整数方式需要针对时间范围/>
Figure 20783DEST_PATH_IMAGE043
内的所有时间点进行搜索，而面向列车运行到站顺序的排列编码方式能有效减小解空间的冗余搜索和种群个体向量维度，由此提升列车运行最优到站顺序问题的求解效率。排列编码方式下，代表不同到站顺序的种群个体进行选择、交叉和变异等操作，当达到智能优化算法的截止条件时，直接输出所有列车在接车进路车站/>
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的最优到站顺序。/>
步骤S332，基于问题知识的启发式种群初始化。
智能优化算法通常采用随机初始化的方法生成不同个体组成的初始种群，但如果种群中优秀个体较少，将导致算法前期收敛速度较慢，难以及时搜索到较优解，或者极易陷入一个局部最优解。为了提升智能优化算法前期收敛速度和求解方案质量，结合列车运行调整的问题知识与智能优化算法的运行机制，提出基于问题知识的启发式种群初始化方法。其中，问题知识可借鉴列车调度员在列车运行调整工作上的经验。例如，若列车在线路上的总运行时间越少，列车在车站
Figure 184228DEST_PATH_IMAGE007
越早到站。以上述经验知识为基础，输出各列车群组内所有列车的到站顺序，并该顺序作为优秀个体解输入至智能优化算法的初始种群中。
步骤S333，“紧追踪”下启发式解码。
在求解完成列车在车站
Figure 51821DEST_PATH_IMAGE007
的最优到站顺序之后，需要计算列车在接车进路车站/>
Figure 278403DEST_PATH_IMAGE007
的到站时刻，进而确定进路开放时机。为了防止列车在车站外机外停车，应使车站在允许的时间范围内尽早为列车办理接车进路，故以求解车站/>
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的最早开放时机为目标，基于“紧追踪”方式求解列车在接车进路车站/>
Figure 933167DEST_PATH_IMAGE007
的最早到站时刻，即各列车群组内的所有列车按照最优到站顺序以此进入接车进路车站，并按照最小追踪列车间隔时间和最小区间运行时间追踪运行，多列车追踪采用的启发式驾驶策略详见步骤S400。
步骤S400，预测多方向列车到站时刻：根据列车运行控制系统与列车的信息交互流程，计算多方向列车在剩余区间最短运行时间下的追踪驾驶策略，预测最早到站时刻；
具体的，步骤S400包括：
步骤S410，最小追踪距离和最小追踪列车间隔时间检测。
列车运行安全是提升铁路运输效率的关键基础。当线路上多列车追踪运行不满足安全约束时，后行追踪列车需要及时调整驾驶策略，保证与前行列车在追踪距离和追踪列车间隔时间上的最小值约束，最小追踪距离和最小追踪列车间隔时间分别是调度指挥和列车运行控制层面上保证列车运行安全的关键指标。针对最优到站顺序下列车群组内的所有列车，当前、后列车之间的实际追踪距离或者实际追踪列车间隔时间不满足最小值约束时，若后行追踪列车在车站未发出，则该列车晚点发车一分钟；若后行追踪列车在区间追踪前车运行，则该列车立即制动甚至停车，保证与前行列车在时空上的安全约束。通过上述操作，保证多列车在“紧追踪”方式所要求的最小追踪距离和最小追踪列车间隔时间约束。
步骤S420，追踪驾驶策略启发式规则。
由于车站接发车进路时机是按照列车最早到站时刻进行开放，故后行追踪列车与前行列车保证安全追踪约束的同时，还应采用科学合理的驾驶策略使其在剩余区间的运行时间最小。追踪驾驶策略的启发式规则如图6所示，步骤如下：
步骤S421，常用制动曲线计算。根据铁路自动闭塞制式的安全行车要求，在前行列车
Figure 124108DEST_PATH_IMAGE013
所在位置前方闭塞分区处增加一段安全防护距离，作为后行追踪列车/>
Figure 787171DEST_PATH_IMAGE014
的追踪打靶点。在该打靶点处反向计算列车/>
Figure 63563DEST_PATH_IMAGE014
在区域临时限速下的常用制动曲线，令当前时刻/>
Figure 204694DEST_PATH_IMAGE015
下后行追踪列车/>
Figure 312458DEST_PATH_IMAGE014
的运行位置和速度分别为/>
Figure 628646DEST_PATH_IMAGE016
和/>
Figure 907180DEST_PATH_IMAGE017
，/>
Figure 55265DEST_PATH_IMAGE018
所对应常用制动曲线的速度为/>
Figure 486377DEST_PATH_IMAGE019
。
步骤S422，追踪驾驶策略生成规则。比较后行追踪列车
Figure 225663DEST_PATH_IMAGE014
的当前运行速度/>
Figure 679910DEST_PATH_IMAGE020
与/>
Figure 428423DEST_PATH_IMAGE021
的关系，确定后行追踪列车/>
Figure 448462DEST_PATH_IMAGE014
在剩余区间最小运行时间下的驾驶策略生成规则。
若
Figure 624229DEST_PATH_IMAGE048
，为了保证在剩余区间运行时间最小，列车/>
Figure 359579DEST_PATH_IMAGE014
应尽可能实施牵引以缩短与前行列车的追踪距离，故后行追踪列车/>
Figure 646204DEST_PATH_IMAGE014
在当前位置与追踪打靶点之间的运行工况应为“最大牵引-巡航-惰行-最大制动”，其中，巡航需要根据列车当前运行速度/>
Figure 786329DEST_PATH_IMAGE017
与临时限速值的关系决定是否采用，惰行是最大牵引或者巡航与制动之间的过渡工况。根据上述列车运行工况转换序列，生成后行追踪列车/>
Figure 132997DEST_PATH_IMAGE014
的驾驶策略。
若
Figure 92994DEST_PATH_IMAGE049
，说明后行追踪列车/>
Figure 980047DEST_PATH_IMAGE014
即使采用常用制动工况，也将冒进其追踪打靶点，故此时列车/>
Figure 974679DEST_PATH_IMAGE014
应立即采取紧急制动，保证列车运行速度/>
Figure 226669DEST_PATH_IMAGE050
尽快下降至常用制动曲线以下。当列车在时刻/>
Figure 756787DEST_PATH_IMAGE015
下的运行速度/>
Figure 588477DEST_PATH_IMAGE050
小于/>
Figure 234353DEST_PATH_IMAGE051
时，列车同样采用“最大牵引-巡航-惰行-最大制动”工况转换序列，以保证其在剩余区间的运行时间最小。
根据追踪驾驶策略启发式规则，生成多方向列车群组内所有列车在接车进路车站
Figure 126085DEST_PATH_IMAGE007
的最早到站时刻。
步骤S500，动态主动开放车站接发车进路：根据多方向列车的最早到站时刻设置车站接发车进路的开放时机，经由调度指挥系统确定发送至管辖范围内的各车站自律机。
步骤S500根据步骤S400中所有列车的最早到站时刻设定车站
Figure 857412DEST_PATH_IMAGE007
的接发车进路开放时机，令列车/>
Figure 40263DEST_PATH_IMAGE013
在车站/>
Figure 462017DEST_PATH_IMAGE007
的最早到站时刻为/>
Figure 865929DEST_PATH_IMAGE052
，车站为该列车开放接车进路和发车进路的时机分别为/>
Figure 537082DEST_PATH_IMAGE053
和/>
Figure 710574DEST_PATH_IMAGE054
。根据本发明开放车站接发车进路时机的方法，令接车进路的开放时机为最早到站时刻/>
Figure 331042DEST_PATH_IMAGE055
的下界。发车进路的开放时机/>
Figure 564578DEST_PATH_IMAGE054
根据列车在车站/>
Figure 739338DEST_PATH_IMAGE007
是否停站进行设定，即
Figure 247680DEST_PATH_IMAGE056
（5）
其中，
Figure 457076DEST_PATH_IMAGE057
表示列车/>
Figure 392671DEST_PATH_IMAGE013
在车站/>
Figure 317377DEST_PATH_IMAGE007
的停站时间。上式表示若列车/>
Figure 98251DEST_PATH_IMAGE013
在车站/>
Figure 693311DEST_PATH_IMAGE007
直接通过不停站，则按照车站自律机设置接发车进路的原则，接发车进路开放时机相等；否则在接车进路开放时机/>
Figure 268649DEST_PATH_IMAGE058
的基础上增加停站时间/>
Figure 886844DEST_PATH_IMAGE057
。
最终，针对多方向列车接车进路的典型场景，在接发车进路开放时机决策器中通过本发明方法动态主动生成所有列车在车站的接发车进路开放时机，发送至调度指挥系统进行审核确定，审核通过后下发至各车站自律机，实现动态主动开放车站接发车进路的功能。
本发明的另一方面提供了一种电子设备，其特征在于，包括存储器以及处理器，所述存储器中存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被所述处理器读取并运行时，执行所述的方法。
本发明还提供了一种存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被计算机读取并运行时，执行所述的方法。
综上所述，本发明提供了一种铁路车站的接发车进路时机开放方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S100，获取信号系统在途信息：无线闭塞中心从调度指挥系统、列车运行控制系统和联锁系统中获取信息，并转发至接发车进路开放时机决策器；步骤S200，构建车站咽喉区微观结构：根据铁路车站的基础设施布局信息，建立车站咽喉区的微观结构；步骤S300，计算多方向列车最优到站顺序：应用智能优化算法，计算不同列车群组内多列车在当前铁路车站的最优到站顺序；步骤S400，预测多方向列车到站时刻：根据列车运行控制系统与列车的信息交互流程，计算多方向列车在剩余区间最短运行时间下的追踪驾驶策略，预测最早到站时刻；步骤S500，动态主动开放车站接发车进路：根据多方向列车的最早到站时刻设置车站接发车进路的开放时机，经由调度指挥系统确定发送至管辖范围内的各车站自律机。本发明的方法针对现有技术中的车站接发车进路开放主动性差、存在时空冗余浪费等问题，提出一种新型的车站接发车进路时机开放方法，通过最优到站顺序决策和多车追踪驾驶策略启发式规则，预测列车在接车进路车站的最早到站时刻，最终实现车站接发车进路的动态主动开放。本发明方法能有效避免列车机外停车、进路开放过早或者过晚等问题，进一步提高车站咽喉区通过能力和多列车到站追踪效率。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (10)

1.一种铁路车站的接发车进路时机开放方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S100，获取信号系统在途信息：无线闭塞中心从调度指挥系统、列车运行控制系统和联锁系统中获取信息，并转发至接发车进路开放时机决策器；
步骤S200，构建车站咽喉区微观结构：根据铁路车站的基础设施布局信息，建立车站咽喉区的微观结构；
步骤S300，计算多方向列车最优到站顺序：应用智能优化算法，计算不同列车群组内多列车在当前铁路车站的最优到站顺序；
步骤S400，预测多方向列车到站时刻：根据列车运行控制系统与列车的信息交互流程，计算多方向列车在剩余区间最短运行时间下的追踪驾驶策略，预测最早到站时刻；
步骤S500，动态主动开放车站接发车进路：根据多方向列车的最早到站时刻设置车站接发车进路的开放时机，经由调度指挥系统确定发送至管辖范围内的各车站自律机。
2.根据权利要求1所述的铁路车站的接发车进路时机开放方法，其特征在于，步骤S100中，无线闭塞中心从调度指挥系统、列车运行控制系统和联锁系统中获取阶段计划、调度命令、线路参数、列车运行动态信息，其中，阶段计划包括各列车在各车站的发车次序、接发车时刻和停站股道，调度命令是指区域封锁或者区域临时限速的时间范围和空间范围，线路参数包括车站公里标、坡道坡度、曲率、空气阻力、临时限速、电分相，列车运行动态信息包括列车在未来运行各位置处的加速度、速度、通过时刻，根据列车运行动态信息间接预测列车在后续车站的到站时刻和后续区间的运行时间，接发车进路开放时机决策器用于整合解耦列车运行动态信息，并通过后续计算步骤求解车站接发车进路的开放时机。
3.根据权利要求1所述的铁路车站的接发车进路时机开放方法，其特征在于，步骤S200中，车站咽喉区包括下行咽喉区和上行咽喉区，下行咽喉区是指进站信号机至反向出站信号机之间的距离，上行咽喉区是指出站信号机与反向进站信号机之间的距离，在车站下行咽喉区左边界点前方增加一段距离，作为下行咽喉区的打靶点，令列车在咽喉区的打靶点速度为
Figure DEST_PATH_IMAGE001
，车站咽喉区限速为
Figure 969464DEST_PATH_IMAGE002
，在车站自律机为列车办理接车进路之前，列车在咽喉区的打靶点速度为0，即
Figure DEST_PATH_IMAGE003
(1)
当车站自律机为列车办理完毕接车进路后，咽喉区打靶点速度
Figure 523811DEST_PATH_IMAGE001
不能超过咽喉区限速
Figure 326682DEST_PATH_IMAGE002
，即
Figure 403222DEST_PATH_IMAGE004
(2)。
4.根据权利要求1所述的铁路车站的接发车进路时机开放方法，其特征在于，所述步骤S300包括：
步骤S310，列车运行位置映射：针对办理多方向列车接车进路的典型场景，首先需要将调度指挥系统管辖范围内不同方向的运行列车映射至同一维度的线路上；
步骤S320，列车群组划分：令列车和列车群组的集合分别为
Figure DEST_PATH_IMAGE005
和
Figure 626131DEST_PATH_IMAGE006
，办理接车进路的车站为
Figure DEST_PATH_IMAGE007
；针对调度指挥系统管辖范围内同一维度下的所有运行列车
Figure 16792DEST_PATH_IMAGE005
，以多智能体理论方法为基础，定义第
Figure 438284DEST_PATH_IMAGE008
个列车群组的时间范围和空间范围分别为
Figure DEST_PATH_IMAGE009
和
Figure 623408DEST_PATH_IMAGE010
，其中，时间范围
Figure DEST_PATH_IMAGE011
按照列车在前一车站
Figure 333613DEST_PATH_IMAGE012
的发车时刻进行确定；
步骤S330，最优到站顺序决策：采用智能优化算法确定最优的列车运行到站顺序。
5.根据权利要求4所述的铁路车站的接发车进路时机开放方法，其特征在于，所述步骤S330包括：
步骤S331，基于列车运行到站顺序的排列编码；
步骤S332，基于问题知识的启发式种群初始化：若列车在线路上的总运行时间越少，列车在车站
Figure 324703DEST_PATH_IMAGE007
越早到站，输出各列车群组内所有列车的到站顺序，并将该顺序作为优秀个体解输入至智能优化算法的初始种群中；
步骤S333，启发式解码：在求解完成列车在车站
Figure 102166DEST_PATH_IMAGE007
的最优到站顺序之后，需要计算列车在车站
Figure 520509DEST_PATH_IMAGE007
的到站时刻，进而确定进路开放时机，各列车群组内的所有列车按照最优到站顺序进入车站
Figure 260887DEST_PATH_IMAGE007
，并按照最小追踪列车间隔时间和最小区间运行时间追踪运行。
6.根据权利要求4所述的铁路车站的接发车进路时机开放方法，其特征在于，所述步骤S400包括：
步骤S410，最小追踪距离和最小追踪列车间隔时间检测；
步骤S420，追踪驾驶策略启发式规则。
7.根据权利要求6所述的铁路车站的接发车进路时机开放方法，其特征在于，所述步骤S420包括：
步骤S421，常用制动曲线计算：根据铁路自动闭塞制式的安全行车要求，在前行列车
Figure DEST_PATH_IMAGE013
所在位置前方闭塞分区处增加一段安全防护距离，作为后行追踪列车
Figure 931034DEST_PATH_IMAGE014
的追踪打靶点，在该打靶点处反向计算列车
Figure 795960DEST_PATH_IMAGE014
在区域临时限速下的常用制动曲线，令当前时刻
Figure DEST_PATH_IMAGE015
下后行追踪列车
Figure 791729DEST_PATH_IMAGE014
的运行位置和速度分别为
Figure 774728DEST_PATH_IMAGE016
和
Figure DEST_PATH_IMAGE017
，
Figure 278260DEST_PATH_IMAGE016
所对应常用制动曲线的速度为
Figure 30315DEST_PATH_IMAGE018
；
步骤S422，追踪驾驶策略生成规则：比较后行追踪列车
Figure 288996DEST_PATH_IMAGE014
的当前运行速度
Figure 962554DEST_PATH_IMAGE017
与
Figure DEST_PATH_IMAGE019
的关系，确定后行追踪列车
Figure 302399DEST_PATH_IMAGE014
在剩余区间最小运行时间下的驾驶策略生成规则，根据追踪驾驶策略启发式规则，生成多方向列车群组内所有列车在车站
Figure 141917DEST_PATH_IMAGE007
的最早到站时刻。
8.根据权利要求7所述的铁路车站的接发车进路时机开放方法，其特征在于，步骤S500中，根据步骤S400中所有列车的最早到站时刻设定车站
Figure 338543DEST_PATH_IMAGE007
的接发车进路开放时机，令列车
Figure 30556DEST_PATH_IMAGE013
在车站
Figure 705251DEST_PATH_IMAGE007
的最早到站时刻为
Figure 664854DEST_PATH_IMAGE020
，车站为该列车开放接车进路和发车进路的时机分别为
Figure DEST_PATH_IMAGE021
和
Figure 235644DEST_PATH_IMAGE022
，令接车进路的开放时机为最早到站时刻
Figure DEST_PATH_IMAGE023
的下界，发车进路的开放时机
Figure 585591DEST_PATH_IMAGE024
根据列车在车站
Figure 329556DEST_PATH_IMAGE007
是否停站进行设定，即
Figure DEST_PATH_IMAGE025
(5)
其中，
Figure 113973DEST_PATH_IMAGE026
表示列车
Figure 386822DEST_PATH_IMAGE013
在车站
Figure 551962DEST_PATH_IMAGE007
的停站时间，若列车
Figure 568460DEST_PATH_IMAGE013
在车站
Figure 269700DEST_PATH_IMAGE007
直接通过不停站，则按照车站自律机设置接发车进路的原则，接发车进路开放时机相等；否则在接车进路开放时机
Figure DEST_PATH_IMAGE027
的基础上增加停站时间
Figure 182292DEST_PATH_IMAGE028
；
针对多方向列车接车进路的典型场景，在接发车进路开放时机决策器中动态主动生成所有列车在车站的接发车进路开放时机，发送至调度指挥系统进行审核确定，审核通过后下发至各车站自律机，实现动态主动开放车站接发车进路。
9.一种电子设备，其特征在于，包括存储器以及处理器，所述存储器中存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被所述处理器读取并运行时，执行如权利要求1-8中任一项所述的方法。
10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被计算机读取并运行时，执行如权利要求1-8中任一项所述的方法。
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