[发明专利]一种高速铁路列车阶段调整方法与系统

说明书

本发明公开了一种高速铁路列车阶段调整方法与系统，涉及高速铁路列车智能调度技术领域。获取列车调度相关的静态线路信息和动态晚点信息；以受突发事件影响列车总晚点时间最小为目标，考虑高速铁路列车调度中的约束条件，根据获取的信息建立高速铁路列车行车调度模型，包括目标函数和约束条件；根据高速铁路列车行车调度模型，利用改进蚁群算法确定受突发事件影响列车在受突发事件影响的每个车站的具体到发时刻，进而得到初始列车阶段调整计划；列车调度员参考初始列车阶段调整计划确定最终列车阶段调整计划。在列车因突发事件发生晚点时有效减少晚点列车晚点时间和晚点列车数量，为调度员在高铁列车调度和阶段计划调整时提供可供参考的可行方案。

技术领域

本发明涉及高速铁路列车智能调度技术领域，具体涉及一种高速铁路列车阶段调整方法与系统。

背景技术

高速铁路是一套复杂且规模庞大的系统。相对于普速铁路，旅客对高速铁路的正点率有更高的要求，但受恶劣气象、地质灾害、乘客滞留等突发事件的影响，高铁运营过程中难免会出现列车运行晚点的情况。高速铁路列车的晚点，会给旅客带来极大的不便，降低旅客满意度，甚至衍生负面社会效应。高速铁路列车运行速度快，部分热点线路运行能力接近饱和，虽然已经采取了调度集中系统(Centralized Traffic Control System，CTC)提高调度的工作效率，但目前还主要停留在办公自动化层次，类似列车阶段调整计划的制定等“知识型”工作还是以人工凭经验为主，响应慢的同时人工难以考虑到所有可行方案并进行优化，已难以满足旅客需求。因此在突发事件导致列车晚点时，如何利用新一代信息技术，提高高速铁路列车晚点延迟的恢复能力是目前高速铁路列车调度中的重要问题，亟待解决。

从列车运行图的角度来看高速铁路列车运行晚点，其本质就是列车实际运行图偏离了计划运行图。列车偏离计划运行图的程度反映了晚点的严重程度，直接影响高铁运输效率与安全。列车调度是当列车实际运行图偏离计划运行图而造成列车运行秩序紊乱时，依据列车运行计划信息、实际运行信息和突发事件、路况信息，调整列车运行计划，使列车运行尽可能恢复到原有运行计划，即尽可能减少实际运行图与计划运行图的偏差，这种偏差通常以通过能力、正点率等为衡量指标，同时也是列车运行调度的调整目标。

随着人工智能技术的发展，各种启发式算法陆续应用到高铁调度领域，启发式进化算法、动态规划算法、数据驱动算法和机器学习在解决列车调度问题上都有较好的效果，以上算法各有优势，对列车调度的研究起到了积极的推动作用，但在求解问题的过程中，也显露出来求解难度大、复杂度高、收敛速度慢的缺点。针对高速铁路列车调度问题中的约束条件多、解空间构造难度大、收敛速度要求高等特点，蚁群算法具有分布式并行搜索的特征，具有良好的搜索能力和很强的鲁棒性，而且解的构造过程具有可控性，容易与实际问题结合，大大降低了不可行解对求解过程的干扰，在一定程度上提高了算法的实用性和运算效率，符合列车调度问题对算法的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种高速铁路列车阶段调整方法与系统，旨在列车因突发事件发生晚点时能有效减少晚点列车晚点时间和晚点列车的数量，减小经济损失和防止旅客满意度降低，为调度员在高铁列车调度和阶段计划调整时提供可供参考的可行方案。

本发明的技术方案是：

本发明第一方面提供一种高速铁路列车阶段调整方法，包括以下步骤：

步骤1：获取列车调度相关的静态线路信息和动态晚点信息；

所述静态线路信息，包括：受突发事件影响的列车总数M，列车编号为i∈S_train＝{1,2,…,M}；受突发事件影响的车站总数为N，车站编号为j∈S_station＝{1,2,…,N}；受突发事件影响的区间总数为B，区间编号为b∈S_block＝{1,2,…,B}；最小区间运行时间最小停站时间最小出发间隔时间最小到达间隔时间列车运行计划时刻表；维修天窗开始时间T^q；维修天窗结束时间T^z；各车站到发线数量；列车启动附加时间列车停站附加时间