[發明專利]基于突發事件擾動的高鐵列車運行延誤評估方法及系統

在審

• 申請號: 202011557309.2
• 申請日: 2020-12-24
• 公開（公告）號: CN112581002A
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（設計）人: 葉玉玲;張俊
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/30;G06K9/62
• 代理公司: 上海科律專利代理事務所(特殊普通合伙) 31290
• 代理人: 葉鳳

基于突發事件擾動的高鐵列車運行延誤評估方法及系統，S1：實施高速鐵路突發事件延誤數據提取和場景分類；S2：實現基于列車運行阻抗的前向車站到達延誤分布分析；S3：實現車站橫向發車延誤及縱向站間延誤傳播模型的構建；S4：完成網絡化運營條件下延誤前向傳播與后向傳播相協同的評估流程。運行延誤評估系統，其特征是，包括四個模塊：數據模塊，實施高速鐵路路網運營基礎參數和突發事件延誤數據的處理與分析；后向發車延誤分析模塊，結合車次和列車運行路徑應用后向延誤傳播模型確定受影響車次及對應的理論發車延誤；前向到達延誤分析模塊，應用前向延誤分布模型確定各條路徑上受影響列車的延誤傳播變化情況；列車延誤影響評估模塊，基于到發延誤分析統計影響范圍內的站車累積延誤。

技術領域

本發明涉及交通運輸工程領域、鐵路運輸管理領域。

背景技術

在高速鐵路的日常運營中，高速鐵路突發事件具有突發性、不確定性和破壞性等特點，無法完全避免。鐵路突發事件一旦發生，將打亂列車原有的運行計劃，對運行秩序造成干擾，對臨近線路、車站甚至整個高速鐵路網絡帶來極大影響，造成網絡上的列車運行延誤、癱瘓、車站大量乘客滯留等問題。在高速鐵路逐漸成網的背景下，研究突發事件對路網列車運行狀態的影響對于保障高速鐵路運輸安全，確保鐵路運輸持續穩定運行具有重要意義。

列車運行延誤一般可為初始延誤和連帶延誤，其中初始延誤是指列車受突發事件或隨機干擾因素影響而直接產生的時刻表運營偏差，連帶延誤則是指為緩解初始延誤下列車之間運行沖突而產生的時刻表運營偏差。目前對于高速鐵路列車延誤影響評估的研究可以劃分為靜態分布擬合預測和動態傳播分析預測方法，下文分別簡述這兩類方法的技術應用現狀。

1)靜態分布擬合預測

靜態分布擬合方法主要研究不同類型延誤之間、延誤和時刻表參數之間以及局部延誤和網絡延誤之間的統計分布關系，已有的理論模型包括：區間連帶延誤和運行間隔近似關系模型、列車延誤概率和延誤時長指數分布模型、基于活動圖理論的隨機延誤概率分布模型和基于長短期記憶網絡LSTM的延誤預測模型等。該類方法主要基于歷史列車正晚點記錄數據，有助于發現既有運營網絡中的運輸瓶頸以及估計初始延誤下的連帶延誤，但是欠缺對高速鐵路復雜運行場景參數的考慮，對延誤傳播的變化機理關注不足，難以勝任特定場景下延誤的實時動態評估。

2)動態傳播分析預測

動態傳播分析方法可以進一步劃分為仿真法和解析法兩個層面。對于仿真法而言，主要結合高速鐵路突發事件的突發性、擴散性和恢復性將其進行類比，運用排隊論、液體動力學、SIR傳染病模型、復雜網絡等理論方法模擬列車延誤的傳播過程，估計受影響車次的延誤及影響范圍，但是該類方法主要是從宏觀層面進行模擬，對高速鐵路微觀運輸組織條件和調度策略的多樣性欠缺考慮。不同于仿真法，解析法則重點關注延誤傳播過程與列車調度策略的相互作用關系，考慮延誤所引起的沖突及疏解策略設定突發事件擾動下的運輸場景和調度策略參數，并多運用離散事件系統理論估計延誤影響，該類方法的優點在于能夠考慮運輸組織關系輸出較為精確的延誤預測結果，但是這類模型需要涉及大量的輸入參數、決策變量和約束條件，導致模型求解耗時較長，難以適應實時的調度需求

發明內容

本發明的目的是提供一種基于突發事件擾動的高速鐵路列車運行延誤評估方法，具有處理高速鐵路突發事件記錄數據并提取相應的場景參數，實現基于運行調整策略的初始延誤聚類分析、前向到達延誤預測、后向發車延誤預測及受影響列車數判定，以便能夠為突發事件干擾下列車延誤傳播影響范圍分析提供理論補充，也能夠為現場運輸調度指揮人員分析路網運行態勢調整運行方案提供決策參考。

技術方案

一種基于突發事件擾動的高速鐵路列車運行延誤評估方法，包括：

S1：實施高速鐵路突發事件延誤數據提取和場景分類；

S2：實現基于列車運行阻抗的前向車站到達延誤分布分析；