一种城市轨道交通列车运行图的自动调整方法与流程

1.本发明涉及轨道列车信号控制技术领域，特别是一种城市轨道交通列车运行图的自动调整方法。


背景技术：

2.随着城市轨道交通的快速发展，城市轨道交通运营公司对运输组织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，导致区间或站台不得不进行临时封锁，进而造成不同程度的列车晚点。发生晚点后，调度员需要对运行图做出较大调整，从而使列车运行状态尽快恢复至计划运行图状态。目前，绝大多数城市轨道交通运营公司在进行列车运行调整时，主要依靠具有丰富调度经验的调度员手工完成。然而当临时封锁发生时，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站台的接发车时间、是否启用热备车等。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。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于：提出一种城市轨道交通列车运行图的自动调整方法，构建列车事件树，解决了列车运行调整问题中的列车运行线排布难点。
4.本发明采用的技术方案如下：
5.本发明是一种城市轨道交通列车运行图的自动调整方法，包括：
6.数据准备：获取线路拓扑结构、列车区间运行时分标尺、最小发接追踪间隔时分、最小折返走行时分、热备车上线走行时分静态数据，获取动态输入的临时封锁区间范围、临时封锁持续时间、车辆段/停车场热备车数动态数据；
7.构建列车作业集合：根据列车运行调整开始时刻，结合列车运行图计划数据，构建未完成的列车作业集合zh和已完成的列车作业集合zn；
8.构建列车事件树根节点：根据列车运行调整开始时刻，结合列车运行图确认列车当前位置，以当前列车位置构建各列车事件树的根节点；对各列车的事件树，按照事件计划发生先后依次进行拓展和回溯，直至执行完所有列车未完成作业计划。
9.进一步的，所述临时封锁区间范围、临时封锁持续时间，具体为：
10.根据列车运行调整开始时刻时调度员下达的临时封锁命令，确定临时封锁影响的站台n，对受影响的站台n，标记临时封锁命令，其临时封锁持续时间ts-te，其中，ts为临时封锁开始时间，te临时封锁结束时间。
11.进一步的，构建列车作业集合，具体的：
12.根据列车运行图计划数据和列车运行调整开始时刻，确定列车集合c＝{c1,c2,c3
…
}，包括已完成作业和未完成作业的所有列车，将所有列车的已完成作业放入对应站台
的已完成作业集合zn中，n表示站台号，将所有列车中的未完成作业放入未完成作业集合zh中。
13.进一步的，所述已完成作业集合zn和未完成作业集合zh均为有序集合，已完成作业集合zn按照作业完成时间先后顺序从早到晚排序，未完成作业集合zh按照计划完成时间先后顺序从早到晚排序。
14.进一步的，对各列车的事件树，按照事件计划发生先后依次进行拓展和回溯，具体为：
15.步骤1，在未完成作业集合zh中，取出第一个列车未完成作业z，检查列车未完成作业z的作业时刻是否在事件发生站台n的临时封锁持续时间ts-te内，若是，则调整列车未完成作业z作业时刻至封锁结束时刻te，若不是，执行步骤4；
16.步骤2，判断步骤1调整后列车未完成作业z的作业时刻与zn中最后发车作业是否满足列车发接追踪间隔时间，若满足发接追踪间隔时间，执行步骤4；若不满足发接追踪间隔时间，执行步骤3；
17.步骤3，继续调整z的作业时刻，保证发接追踪间隔时间，并调整列车未完成作业z对应列车c的后续未完成作业的作业时刻，将调整了作业时刻的列车未完成作业z按照时间先后排序重新加入未完成作业集合zh中，继续进行上述步骤1；
18.步骤4，将作业z从未完成作业集合zh中放入对应站台的已完成作业集合zn中，直至执行完所有列车未完成作业，未完成作业集合zh为空，流程结束。
19.进一步的，所述步骤1中，调整列车未完成作业z的作业时刻至封锁结束时刻te，具体的：
20.如果列车未完成作业z是到达作业，就调整该列车作业的上一站发车时间至封锁结束时刻te，如果列车未完成作业z是发车作业，就调整列车停站时间至封锁结束时刻te。
21.进一步的，所述步骤2中，判断调整后列车未完成作业z的作业时刻与zn中最后发车作业是否满足列车发接追踪间隔时间，具体的：
22.如果列车未完成作业z是到达作业，列车发接追踪间隔时间则需满足：列车未完成作业z的到达作业时间》(已完成作业集合zn中最后发车作业时间+最小发接间隔时间t
发接
)；如果z是发车作业，列车发接追踪间隔时间则需满足：列车未完成作业z的发车作业时间》(已完成作业集合zn中最后发车作业时间+最小发接追踪间隔时间时间tmin)。
23.综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
24.本发明是一种城市轨道交通列车运行图的自动调整方法，面向任意调度调整场景，能保证在较短时间内求解出符合调整约束的新列车运行计划，符合城市轨道交通应急调整快速响应需求。
25.本发明是一种城市轨道交通列车运行图的自动调整方法，构建未完成列车作业有序集合，实现列车作业有序集合二分快速查找；构建列车作业事件树，利用广度优先搜索+回溯实现列车作业计划重排布，极大的降低了调整列车运行计划调整算法的复杂度，实现了5秒内的快速求解，符合城市轨道交通列车运行调整快速响应需求。适应任何突发故障场景的描述法，将区间故障、站台故障、车辆故障均抽象为某一轨道单元禁止驶入的时间窗，实现对任意突发故障场景的描述，保障了算法的通用性。
附图说明
26.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图，其中：
27.图1，为本发明城市轨道交通列车运行图的自动调整的方法流程图。
具体实施方式
28.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
29.需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
30.下面结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
31.实施例一
32.本发明是一种城市轨道交通列车运行图的自动调整方法，主要包括以下方法：
33.数据准备：获取线路拓扑结构、列车区间运行时分标尺、最小发接追踪间隔时分、最小折返走行时分、热备车上线走行时分静态数据，获取动态输入的临时封锁区间范围、临时封锁持续时间、车辆段/停车场热备车数动态数据；
34.构建列车作业集合：根据列车运行调整开始时刻，结合列车运行图计划数据，构建未完成的列车作业集合zh和已完成的列车作业集合zn；
35.构建列车事件树根节点：根据列车运行调整开始时刻，结合列车运行图确认列车当前位置，以当前列车位置构建各列车事件树的根节点；对各列车的事件树，按照事件计划发生先后依次进行拓展和回溯，直至执行完所有列车未完成作业计划。
36.本发明的方法的流程图如图1所示，本发明的方法流程具体步骤如下：
37.数据准备，确定临时封锁区间范围、临时封锁持续时间，具体为：
38.根据列车运行调整开始时刻时调度员下达的临时封锁命令，确定临时封锁影响的站台n，对受影响的站台n，标记临时封锁命令，其临时封锁持续时间ts-te，其中，ts为临时封锁开始时间，te临时封锁结束时间；
39.构建列车作业集合，具体的：
40.根据列车运行图计划数据和列车运行调整开始时刻，确定列车集合c＝{c1,c2,c3
…
}，包括已完成作业和未完成作业的所有列车，将所有列车的已完成作业放入对应站台的已完成作业集合zn中，n表示站台号，将所有列车中的未完成作业放入未完成作业集合zh中。
41.所述已完成作业集合zn和未完成作业集合zh均为有序集合，已完成作业集合zn按照作业完成时间先后顺序从早到晚排序，未完成作业集合zh按照计划完成时间先后顺序从早到晚排序。
42.对于未完成作业集合zh，还可以按照未完成的列车到达作业和未完成的列车出发作业分别构建一个集合。
43.对各列车的事件树，按照事件计划发生先后依次进行拓展和回溯，具体为：
44.步骤1，在未完成作业集合zh中，取出第一个列车未完成作业z，检查列车未完成作业z的作业时刻是否在事件发生站台n临时封锁持续时间ts-te内，若是，则调整列车未完成作业z作业时刻至封锁结束时刻te，若不是，执行步骤4；
45.调整列车未完成作业z的作业时刻至封锁结束时刻te，具体的：
46.如果列车未完成作业z是到达作业，就调整该列车作业的上一站发车时间至封锁结束时刻te，如果列车未完成作业z是发车作业，就调整列车停站时间至封锁结束时刻te。
47.步骤2，判断步骤1调整后列车未完成作业z的作业时刻与zn中最后发车作业是否满足列车发接追踪间隔时间，若满足发接追踪间隔时间，执行步骤4；若不满足发接追踪间隔时间，执行步骤3；
48.判断调整后列车未完成作业z的作业时刻与zn中最后发车作业是否满足列车发接追踪间隔时间，具体的：
49.如果列车未完成作业z是到达作业，列车发接追踪间隔时间则需满足：列车未完成作业z的到达作业时间》(已完成作业集合zn中最后发车作业时间+最小发接间隔时间t
发接
)；如果z是发车作业，列车发接追踪间隔时间则需满足：列车未完成作业z的发车作业时间》(已完成作业集合zn中最后发车作业时间+最小发接追踪间隔时间时间tmin)。
50.步骤3，继续调整z的作业时刻，保证发接追踪间隔时间，并调整列车未完成作业z对应列车c的后续未完成作业的作业时刻，将调整了作业时刻的列车未完成作业z按照时间先后排序重新加入未完成作业集合zh中，继续进行上述步骤1；
51.步骤4，将作业z从未完成作业集合zh中放入对应站台的已完成作业集合zn中，直至执行完所有列车未完成作业，未完成作业集合zh为空，流程结束。
52.在本发明中，未完成作业集合zh为空时，则表示流程执行完成，所有未完成作业均已执行完毕，或者在封锁。
53.本发明构建未完成列车作业有序集合，实现列车作业有序集合二分快速查找；构建列车作业事件树，利用广度优先搜索+回溯实现列车作业计划重排布，极大的降低了调整列车运行计划调整算法的复杂度，实现了5秒内的快速求解，符合城市轨道交通列车运行调整快速响应需求。适应任何突发故障场景的描述法，将区间故障、站台故障、车辆故障均抽象为某一轨道单元禁止驶入的时间窗，实现对任意突发故障场景的描述，保障了算法的通用性。
54.以上所述，仅为本发明的优选实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可不经过创造性劳动想到的变化或替换，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书所限定的保护范围为准。

技术特征：
1.一种城市轨道交通列车运行图的自动调整方法，其特征在于，包括：数据准备：获取线路拓扑结构、列车区间运行时分标尺、最小发接追踪间隔时分、最小折返走行时分、热备车上线走行时分静态数据，获取动态输入的临时封锁区间范围、临时封锁持续时间、车辆段/停车场热备车数动态数据；构建列车作业集合：根据列车运行调整开始时刻，结合列车运行图计划数据，构建未完成的列车作业集合zh和已完成的列车作业集合zn；构建列车事件树根节点：根据列车运行调整开始时刻，结合列车运行图确认列车当前位置，以当前列车位置构建各列车事件树的根节点；对各列车的事件树，按照事件计划发生先后依次进行拓展和回溯，直至执行完所有列车未完成作业计划。2.根据权利要求1所述的一种城市轨道交通列车运行图的自动调整方法，其特征在于，所述临时封锁区间范围、临时封锁持续时间，具体为：根据列车运行调整开始时刻时调度员下达的临时封锁命令，确定临时封锁影响的站台n，对受影响的站台n，标记临时封锁命令，其临时封锁持续时间ts-te，其中，ts为临时封锁开始时间，te临时封锁结束时间。3.根据权利要求2所述的一种城市轨道交通列车运行图的自动调整方法，其特征在于，构建列车作业集合，具体的：根据列车运行图计划数据和列车运行调整开始时刻，确定列车集合c＝{c1,c2,c3
…
}，包括已完成作业和未完成作业的所有列车，将所有列车的已完成作业放入对应站台的已完成作业集合zn中，n表示站台号，将所有列车中的未完成作业放入未完成作业集合zh中。4.根据权利要求3所述的一种城市轨道交通列车运行图的自动调整方法，其特征在于，所述已完成作业集合zn和未完成作业集合zh均为有序集合，已完成作业集合zn按照作业完成时间先后顺序从早到晚排序，未完成作业集合zh按照计划完成时间先后顺序从早到晚排序。5.根据权利要求4所述的一种城市轨道交通列车运行图的自动调整方法，其特征在于，对各列车的事件树，按照事件计划发生先后依次进行拓展和回溯，具体为：步骤1，在未完成作业集合zh中，取出第一个列车未完成作业z，检查列车未完成作业z的作业时刻是否在事件发生站台n的临时封锁持续时间ts-te内，若是，则调整列车未完成作业z作业时刻至封锁结束时刻te，若不是，执行步骤4；步骤2，判断步骤1调整后列车未完成作业z的作业时刻与zn中最后发车作业是否满足列车发接追踪间隔时间，若满足发接追踪间隔时间，执行步骤4；若不满足发接追踪间隔时间，执行步骤3；步骤3，继续调整z的作业时刻，保证发接追踪间隔时间，并调整列车未完成作业z对应列车c的后续未完成作业的作业时刻，将调整了作业时刻的列车未完成作业z按照时间先后排序重新加入未完成作业集合zh中，继续进行上述步骤1；步骤4，将作业z从未完成作业集合zh中放入对应站台的已完成作业集合zn中，直至执行完所有列车未完成作业，未完成作业集合zh为空，流程结束。6.根据权利要求5所述的一种城市轨道交通列车运行图的自动调整方法，其特征在于，所述步骤1中，调整列车未完成作业z的作业时刻至封锁结束时刻te，具体的：如果列车未完成作业z是到达作业，就调整该列车作业的上一站发车时间至封锁结束
时刻te，如果列车未完成作业z是发车作业，就调整列车停站时间至封锁结束时刻te。7.根据权利要求5所述的一种城市轨道交通列车运行图的自动调整方法，其特征在于，所述步骤2中，判断调整后列车未完成作业z的作业时刻与zn中最后发车作业是否满足列车发接追踪间隔时间，具体的：如果列车未完成作业z是到达作业，列车发接追踪间隔时间则需满足：列车未完成作业z的到达作业时间>(已完成作业集合zn中最后发车作业时间+最小发接间隔时间t
发接
)；如果z是发车作业，列车发接追踪间隔时间则需满足：列车未完成作业z的发车作业时间>(已完成作业集合zn中最后发车作业时间+最小发接追踪间隔时间时间tmin)。

技术总结
本发明公开了一种城市轨道交通列车运行图的自动调整方法，涉及列车信号控制领域。包括：数据准备，划分列车已完成作业集合和未完成作业集合，确定临时封锁范围和时间，在未完成作业集合Zh中，取出第一个列车未完成作业z，检查列车未完成作业z的作业时刻是否在事件发生站台n的临时封锁持续时间Ts-Te内，若是，则调整列车未完成作业z作业时刻至封锁结束时刻Te，并判断是否满足列车发接追踪间隔时间，若满足，将作业z从未完成作业集合Zh中放入对应站台的已完成作业集合Zn中，直至执行完所有列车未完成作业。本发明面向任意调度调整场景，能在较短时间内求解出符合调整约束的新列车运行计划，符合城市轨道交通应急调整快速响应需求。需求。需求。


技术研发人员：范莹 曹楠 谭忆涵 蒋湘宁
受保护的技术使用者：成都交控轨道科技有限公司
技术研发日：2023.02.21
技术公布日：2023/4/18