[发明专利]一种城市轨道交通列车运行调整方案优化方法和系统

说明书

本发明涉及一种城市轨道交通列车运行调整方案优化方法和系统。方法包括：1、构建轨道交通列车运行要素约束；2、梳理常用的列车运行调整策略，抽象表达为数学公式；3、建立列车运行调整方案优化模型；4、以贪心算法结合列车时刻表推算方法，对模型进行求解，得到列车运行调整方案。该方法将城市轨道交通列车运行过程要素以及常用的运行调整策略抽象为数学模型，相比于目前现实中主要依据人工经验制定方案的方式，通过定量优化的方式求解得出的运行调整方案更加科学合理。该方法重点关注实际运行过程中典型的“线路通行能力下降”场景，详细考虑了的列车运行约束，充分保证调整方案的适用性。能够满足突发事件下列车运行调整的高时效性需求。

技术领域

本发明涉及铁路交通管理领域，特别是涉及一种城市轨道交通列车运行调整方案优化方法和系统。

背景技术

随着我国城市轨道的发展，线网规模与客流量快速增长的同时，城市轨道交通的运营压力和负荷逐渐增大。此外城市轨道交通系统是一个集成车辆、信号、供电等多系统的复杂整体，任何一个环节出现突发情况都会影响线路甚至网络的运行效率。因此在突发事件扰乱原始运行计划后，需要快速制定相应的运行调整方案以减少列车运行和乘客出行延误，并在突发事件结束后尽快恢复原始运行计划。

在现阶段的实际运营过程中，突发事件下的列车运行调整方案主要由行车调度员基于个人工作经验制定，或是参考运营管理部门事先制定的行车调度手册，基于现实情况和相关预案拟定运行调整方案并上报值班主任。待调整方案被确认后，行车调度员向线路中各列车司机发布运行调整命令，组织列车有序通过突发事件所在的区间或车站，保证运营安全的同时尽快恢复正常的运营秩序。

但是上述调整方案的实现主要依赖于人工经验，主观性较强，行车调度员参考运营公司制定的相关预案以及《城市轨道交通运营指标体系》做出相关决策。然而实际运营过程中，突发事件种类多样且对于运营秩序的影响各不相同，应急预案并不能涵盖所有场景，因此无法对部分特定情景下的运行调整方案制定起到有效指导作用。

此外，人工经验调度并非是对列车运行调整方案的优化过程，缺乏对备选方案效果的定量评价、分析和对比，无法考虑实施列车运行调整策略对后续列车运营的潜在影响，也就无法进一步考虑对线路全局运行的影响，因此调整方案整体存在一定的优化空间，需要一套完整且科学的优化技术辅助行车调度员制定运行调整方案。

近年来，国内外学者对突发事件下的列车运行调整问题进行了理论方法研究，建立数学优化模型并使用商业求解器或设计专用算法进行求解，形成列车运行调整优化技术。通常，列车运行调整问题依据突发事件对运行的影响程度被分为“轻度干扰背景下的调整问题”和“严重中断背景下的调整问题”。

“轻度干扰背景下的调整问题”可描述为列车运行受外界干扰而小范围偏离原始运行计划，例如车站大客流导致列车停站时间增加，使列车运行延误。针对该问题的理论研究通常认为延误发生是单源头的且持续时间较短，对列车运行影响范围有限。考虑利用列车时刻表缓冲时间，压缩列车区间运行时间和停站时间，进一步调整列车在各站的到达和出发时间减少列车延误。此外，一些方案中也考虑额外使用简单的运行调整策略，例如列车在某些车站通过不停车、增加列车越行次数等，以此来提高线路列车的周转速度，减少列车延误。

“严重中断背景下的调整问题”是指列车运行受到外部或内部的干扰而严重偏离运营计划，需要对列车时刻表进行大范围调整，甚至还需要对乘务计划和列车车底周转计划进行重新安排。针对于此问题，较多现有的技术方案关注线路区间单向或双向中断场景，即在故障时段内线路某区间单侧或双侧完全无法通行。当轨道单向中断时，“单轨双向运行”是常用的调整策略即双向列车交替通过故障区间，该方案的关键技术是检查并疏解共用轨道区段内的列车运行冲突，避免双向列车相撞。而双向轨道中断则是最严重的突发事件场景，相关研究考虑“车次取消”、“组织小交路折返”、“列车迂回运行”和“在站扣车等待”等运行调整策略，基于时空网络、事件-活动网络等思想构建优化模型。

上述技术方案的缺点总结有以下几点：