[發明專利]一種高速鐵路列車階段調整方法與系統

在審

• 申請號: 202110884980.6
• 申請日: 2021-08-03
• 公開（公告）號: CN113415323A
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發明（設計）人: 代學武;劉輝;崔東亮;俞勝平;張濤;張淼;李寶旭;孫健;李建明
• 申請（專利權）人: 東北大學;中國鐵道科學研究院集團有限公司通信信號研究所;中國鐵路沈陽局集團有限公司
• 主分類號: B61L27/00
• 分類號: B61L27/00;G06N3/00
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

本發明公開了一種高速鐵路列車階段調整方法與系統，涉及高速鐵路列車智能調度技術領域。獲取列車調度相關的靜態線路信息和動態晚點信息；以受突發事件影響列車總晚點時間最小為目標，考慮高速鐵路列車調度中的約束條件，根據獲取的信息建立高速鐵路列車行車調度模型，包括目標函數和約束條件；根據高速鐵路列車行車調度模型，利用改進蟻群算法確定受突發事件影響列車在受突發事件影響的每個車站的具體到發時刻，進而得到初始列車階段調整計劃；列車調度員參考初始列車階段調整計劃確定最終列車階段調整計劃。在列車因突發事件發生晚點時有效減少晚點列車晚點時間和晚點列車數量，為調度員在高鐵列車調度和階段計劃調整時提供可供參考的可行方案。

技術領域

本發明涉及高速鐵路列車智能調度技術領域，具體涉及一種高速鐵路列車階段調整方法與系統。

背景技術

高速鐵路是一套復雜且規模龐大的系統。相對于普速鐵路，旅客對高速鐵路的正點率有更高的要求，但受惡劣氣象、地質災害、乘客滯留等突發事件的影響，高鐵運營過程中難免會出現列車運行晚點的情況。高速鐵路列車的晚點，會給旅客帶來極大的不便，降低旅客滿意度，甚至衍生負面社會效應。高速鐵路列車運行速度快，部分熱點線路運行能力接近飽和，雖然已經采取了調度集中系統(Centralized Traffic Control System，CTC)提高調度的工作效率，但目前還主要停留在辦公自動化層次，類似列車階段調整計劃的制定等“知識型”工作還是以人工憑經驗為主，響應慢的同時人工難以考慮到所有可行方案并進行優化，已難以滿足旅客需求。因此在突發事件導致列車晚點時，如何利用新一代信息技術，提高高速鐵路列車晚點延遲的恢復能力是目前高速鐵路列車調度中的重要問題，亟待解決。

從列車運行圖的角度來看高速鐵路列車運行晚點，其本質就是列車實際運行圖偏離了計劃運行圖。列車偏離計劃運行圖的程度反映了晚點的嚴重程度，直接影響高鐵運輸效率與安全。列車調度是當列車實際運行圖偏離計劃運行圖而造成列車運行秩序紊亂時，依據列車運行計劃信息、實際運行信息和突發事件、路況信息，調整列車運行計劃，使列車運行盡可能恢復到原有運行計劃，即盡可能減少實際運行圖與計劃運行圖的偏差，這種偏差通常以通過能力、正點率等為衡量指標，同時也是列車運行調度的調整目標。

隨著人工智能技術的發展，各種啟發式算法陸續應用到高鐵調度領域，啟發式進化算法、動態規劃算法、數據驅動算法和機器學習在解決列車調度問題上都有較好的效果，以上算法各有優勢，對列車調度的研究起到了積極的推動作用，但在求解問題的過程中，也顯露出來求解難度大、復雜度高、收斂速度慢的缺點。針對高速鐵路列車調度問題中的約束條件多、解空間構造難度大、收斂速度要求高等特點，蟻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強的魯棒性，而且解的構造過程具有可控性，容易與實際問題結合，大大降低了不可行解對求解過程的干擾，在一定程度上提高了算法的實用性和運算效率，符合列車調度問題對算法的要求。

發明內容

本發明的目的是提供一種高速鐵路列車階段調整方法與系統，旨在列車因突發事件發生晚點時能有效減少晚點列車晚點時間和晚點列車的數量，減小經濟損失和防止旅客滿意度降低，為調度員在高鐵列車調度和階段計劃調整時提供可供參考的可行方案。

本發明的技術方案是：

本發明第一方面提供一種高速鐵路列車階段調整方法，包括以下步驟：

步驟1：獲取列車調度相關的靜態線路信息和動態晚點信息；

所述靜態線路信息，包括：受突發事件影響的列車總數M，列車編號為i∈S_train＝{1,2,…,M}；受突發事件影響的車站總數為N，車站編號為j∈S_station＝{1,2,…,N}；受突發事件影響的區間總數為B，區間編號為b∈S_block＝{1,2,…,B}；最小區間運行時間最小停站時間最小出發間隔時間最小到達間隔時間列車運行計劃時刻表；維修天窗開始時間T^q；維修天窗結束時間T^z；各車站到發線數量；列車啟動附加時間列車停站附加時間