[发明专利]一种列车运行的模拟方法及辅助运行图优化方法

说明书

本申请属于铁路运输技术领域，特别是针对于铁路网络上的列车运行情况的模拟仿真及辅助列车运行图的优化。当前的模拟仿真方法适用于小规模铁路线路的列车行为模拟，无法应用于大规模铁路网络上列车的模拟仿真。本申请提供了一种列车运行的模拟方法，由于列车在不同区间内的限速不同，采用单元步进结合迭代的方法计算每趟列车在每个单元内的速度，并据此推算列车的在不同时刻的位置；在此基础上，进一步提供了一种辅助运行图优化方法。通过调整每个单元内列车之间的车距获得安全列车运行图，可为铁路系统运行图的优化设计提供技术支持。

技术领域

本申请属于交通运输技术领域，特别是涉及一种列车运行的模拟方法及辅助运行图优化 方法。

背景技术

在复杂的铁路网系统中，如何制定合理的调度方案使列车在保障安全的同时发挥最大的 经济效益和运行效率，是铁路运输管理人员一直关心的问题。列车运行模拟是解决该类问题 的关键之一。

列车运行的模拟方法可分为两种：一种是将铁路系统划分为若干区段，将车站作为划分 的界限。通过列车经过各区间的旅行速度及区间长度计算得到列车通过该区间的时间，再将 该通过时间逐区间累加得到各个区间到达和通过的时刻，最终通过该时刻绘制完整的列车运 行图。该模拟方法具有直观简单的优点，却无法捕捉列车在铁路每个区间的具体运行状况。 例如在同一区间内的列车是否保持安全车距；另一种是将时间离散化，推算出列车在每个时 刻的运行状况，并据此生成精确的列车运行图。自上世纪八十年代起，计算机辅助铺画列车 运行图业以获得学术界及企业界的普遍关注。铺画最优的列车运行图主要考量时间成本或耗 能成本，其实现方式可分为两种：一种是在人工编制运行图的基础上通过判别准则评价运行 图优劣，另一种通过求解多目标数学优化问题获得最优列车运行图。为了求解该多目标数学 优化问题，一些人工智能算法也被广泛地应用至该场景中。然而，由于需要规划的目标函数 众多，任何数学优化模型都难免复杂的约束条件，甚至有些规划问题的约束条件自相矛盾。 若能在模拟列车运行时得到足够多的信息，则可辅助简化后期的优化问题。采用离散时间的 方法虽然可以捕捉每趟列车的具体运行情况，但若应用至大规模复杂铁路网络将导致计算耗 时过长，且其结果过于精确无实际应用价值。

发明内容

1.要解决的技术问题

基于目前，由于需要规划的目标函数众多，无论是哪种优化方式都不免不了复杂的数学 模型和约束条件，而对于有些规划问题的约束条件甚至都是自相矛盾的。如果能够在模拟列 车运行的时候得到足够多的信息，则可以辅助并大大简化后期优化的问题。划分区间的建模 方法固然很简单，但是对铁路每个区间的列车具体运行状况并不清楚，例如它们是否保持了 安全车距；离散时间法虽然可以知道每趟列车的具体运行情况，但是一旦应用于大而复杂的 铁路网中，不但其计算十分耗时，而且其结果过于精确，反而显得没有必要的问题，本申请 提供了一种列车运行的模拟方法及辅助运行图优化方法。

2.技术方案

为了达到上述的目的，本申请提供了一种列车运行的模拟方法，所述方法包括如下步骤：

1)将实际铁路网络中的车站和线路抽象成图网络模型G(S,E)，其中G为图集合，所述图集合包括车站集合S和线路区间集合E，将区间集合E中的任意线路区间e(e∈E)划分为N个单元，记每个运行单元的长度为L_i(i＝1,...,N)，则该线路上的长度矩阵为： L＝(L₁,..,L_N)^T；

2)设定线路上的单元限速矩阵为计算每趟列车在每个所述单元的速度组；

3)根据所述列车在每个所述单元内的速度组-时间关系，获取所述列车在所述单元内的实际 路径，绘制列车运行图。