一种城市轨道交通快慢车运行图优化方法与系统技术方案

本发明专利技术公开了一种城市轨道交通快慢车运行图优化方法与系统。本发明专利技术的城市轨道交通快慢车运行图优化方法可以根据城市轨道交通的线路条件，给定的开行方案铺画快慢车运行图，并处理快慢车之间的冲突，保证运行图的可行性，同时给出运行图相关指标。并且在保证运行图合法可行的前提下给出优化运行图方案，缩短慢车停站时间，提高服务质量，为快慢车运营模式的应用提供技术支持。同时开发出相应系统，引导用户完成基础数据的输入，并显示在窗体中，方便用户确认和修改数据；确定数据后运行铺画程序，完成运行图的铺画，同时导出可视化运行图文件以及具体数据文件，方便快捷地生成快慢车运行图。

A method and system for optimizing the operation diagram of urban rail transit express train

The invention discloses a method and a system for optimizing the operation diagram of urban rail transit fast and slow train. According to the line conditions of the urban rail transit, the optimization method of the urban rail transit express and slow train operation diagram can draw the express and slow train operation diagram according to the given operation scheme, and deal with the conflict between the express and slow train, so as to ensure the feasibility of the operation diagram, and at the same time give the relevant indexes of the operation diagram. On the premise of ensuring the validity and feasibility of the operation diagram, the optimized operation diagram scheme is given, which can shorten the stop time of the slow train and improve the service quality, and provide technical support for the application of the operation mode of the fast and slow train. At the same time, the corresponding system is developed to guide the user to complete the input of basic data and display it in the form, which is convenient for the user to confirm and modify the data. After determining the data, the paving program is run to complete the paving of the running diagram. At the same time, the visual running diagram file and the concrete data file are exported to generate the running diagram of express and slow train conveniently and quickly.

【技术实现步骤摘要】
一种城市轨道交通快慢车运行图优化方法与系统
本专利技术涉及城市轨道交通运行领域。更具体地，涉及一种城市轨道交通快慢车运行图优化方法与系统。
技术介绍
城市轨道交通已经成为城市交通系统的重要组成部分，随着城市规模的不断扩大，连通城市中心区和周边市郊县的市郊轨道线路已经成为城市轨道交通系统的一部分。多数市郊轨道线路较长，且沿途停靠车站数量较多，为了满足早晚高峰通勤客流的通勤时间要求，部分城市开始在市郊线上采用快慢车的运营模式。现有编制城轨运行图的方法和系统主要是针对站站停运营模式，由于快慢车运营涉及到快车与慢车的越行及避让，现有的运行图铺画方法与系统无法完成快慢车运行图铺画，而手工铺画运行图，不仅工作量大容易出现错误，并且调整和修改的难度大，不利于快慢车运营方案的规划和调整。为了保证快慢车运营模式顺利开行，提高快慢车运营灵活性，同时优化快慢车运行图，提高线路通过能力，有必要开发一种城市轨道交通快慢车运行图优化方法与系统。在现有运行图铺画理论方法的基础上，针对快慢车运行图中出现的快车越行以及慢车停站待避的情况，铺画出符合信号系统限制的可行运行图，并且在可行运行图的基础上，对运行图进行优化，减少慢车的停站待避让时间，为快慢车运营模式的规划和应用提供可靠的技术支持。在既有的城市轨道运行图铺画问题的研究中，主要是根据传统手工铺画运行图的经验方法与步骤进行系统开发，实际应用中已有成熟系统供运营企业使用，可以根据给定的线路数据和信号数据，结合列车的运行时分数据，给出符合要求的列车运行图。上述方法和系统虽然能解决大部分城市轨道交通的运行图问题，但存在以下问题：(1)快慢车运营模式下，由于快车旅行速度较快，且在部分车站通过不停车，运行图从平行运行图变成非平行运行图，现有运行图铺画系统尚不能处理该类情况。(2)为了不影响快车运行时间，快车需要在合适的车站对前序慢车进行越行，目前对于越行动作的研究较少，现有系统也不能处理越行动作。(3)快慢车运行模式下，车辆不按照最小间隔发车，列车的发车时间、停站时间、运行时分等都有调整的空间，目前，对快慢车运行图的优化方法研究较少。近年来，随着轨道交通的发展，乘客在满足通达性的基础上逐渐对运营速度和服务质量提出了更高的要求。快慢车运营模式通过快车跨站运行的方式提高的快车的旅行速度，但相对的，慢车被快车越行时需要增加额外的停站时间进行避让，旅行速度降低，服务质量受到了影响。如何在保证快车旅行速度的基础上，尽量减少对慢车的影响，优化其服务质量，目前相关的研究和优化方法较少。综上所述，有必要开发一种城市轨道交通快慢车运行图的优化方法，以缩短慢车待避时间，提高服务质量，为快慢车运营模式的应用提供参考和依据。
技术实现思路
为了解决上述至少之一的技术问题，本专利技术提供一种城市轨道交通快慢车运行优化方法与系统，它以现有城市轨道运行图铺画方法为基础，结合城市轨道交通快慢车运营模式特点，根据城市轨道线路和信号特点，分析快慢车越行模式和冲突疏解方法，铺画合法的快慢车运行图，并且针对快慢车运营模式进行运行图的调整及优化，为快慢车运营模式的应用提供有力的技术支持。本专利技术为了解决现有运行图铺画方法和系统无法铺画快慢车运行图以及手工铺画运行图工作量大且难以修改等问题，采用的技术方案思路为：在平行运行图铺画方法的基础上，按照一定比例铺画快慢车运行图，并疏解列车间发生的冲突。具体来说，本专利技术的运行图铺画方法以输入的线路数据、列车运行数据以及开行方案数据为基础，根据快慢车开行比例和高峰小时发车频率，首先均匀铺画并固定各列快车的运行线，随后，铺画相邻快车间隔内的一组慢车，并在铺画过程中判断快慢车间隔是否满足信号系统的要求，若发生冲突则搜索具备越行条件的车站进行冲突疏解；完成一组慢车的铺画后，复制平移该组慢车至下一个快车间隔，同时判断慢车与慢车之间是否发生冲突，若发生冲突则尝试疏解，疏解成功则完成运行图铺画并输出；疏解失败则返回重新搜索可行组合，直至找到可行组合或无法继续搜索。最后，在生成的可行列车运行图的基础上，对慢车的运行和停站时间进行优化，缩短慢车的停车待避时间，提高乘客的乘坐体验。本专利技术可以在给定输入数据的条件下，短时间内给出当前方案下的运行图，并统计出相关运行数据和评价指标，为快慢车开行方案提供决策支持。为了实现以上目的，本专利技术采用以下技术方案：一种城市轨道交通快慢车运行图优化方法，该方法包括如下步骤：S1、线路数据、列车运行数据以及开行方案数据的输入和整理；S2、根据S1中的输入数据，均匀铺画高峰小时的快车运行图；S3、根据S1中的输入数据以及S2中铺画完成的快车运行图，铺画第一个快车间隔内的慢车运行图，并疏解快慢车之间的冲突；若疏解成功则确定初步快慢车组合；若不能疏解则更改慢车发车时间继续铺画慢车运行图；S4、复制S3所铺画的慢车运行图到相邻快车间隔内，并疏解慢车之间的冲突，若完成疏解则输出可行快慢车组合，若无法疏解则返回S3继续搜索可行组合；S5、在可行快慢车组合的基础上，优化慢车的越行待避时间，生成优化快慢车组合；S6、平移可行快慢车组合和优化快慢车组合，生成对应的小时运行图；统计两个运行图的相关指标，输出数据文件，完成运行图铺画。进一步，所述S1具体包括：S101、通过读入数据或直接输入，得到线路车站数量、各车站站名、各站之间的站间距，以及对应快慢车运行时间；S102、通过读入数据或直接输入，得到快车停站方案、各列车运行交路、慢车在各站的停站时间。进一步，所述S2具体包括：S201、读取快车停站方案，读取或者推算出快车在各个区间运行的时间；S202、根据高峰小时发车频率以及快慢车比例，计算出高峰小时内各列快车的发车时间，根据发车时间生成快车在各站的到发时间，并锁定数据。进一步，所述S3具体包括：S301、以第一列快车发车时间为基准，以不大于平均发车间隔、不小于车站最小发车间隔的间隔均匀放置各列慢车；S302、对于每列慢车，从始发站开始向终点站铺画各站间的运行图，计算对于每个快车停车站的到到间隔和发发间隔或者对于快车通过站的到通间隔和通发间隔，若满足最小间隔，则继续铺画慢车运行图；若不满足，则进行S303；S303、对于不满足最小间隔的慢车，从发生冲突车站开始向始发站搜索越行站进行越行；所述越行的具体方法为延长慢车在该站的停站时间，直至满足最小通发间隔，同时修正慢车后续运行线。优选地，越行站需要满足的条件包括具备越行条件和慢车到通时间满足最小间隔。进一步，所述S4具体包括：S401、选取S3所铺画的慢车运行图，复制并平移到下一个相邻快车间隔内，记平移后的所有慢车为新慢车组合；S402、计算新慢车组合与原慢车组合之间各车站的到到间隔和发发间隔，若有车站不满足最小间隔，则通过增加新慢车组合中慢车的停站时间来疏解，若无法疏解，则返回S3重新生成慢车组合；S403、计算新慢车组合中两两慢车之间的到到间隔和发发间隔，若发生冲突则调整靠后一列慢车的停站时间来疏解，若无法疏解，则返回S3重新生成慢车组合；若疏解成功，则生成可行快慢车组合。进一步，所述S5具体包括：S501、从可行快慢车组合中最后一列慢车开始，通过向右平移运行线的方法，延后慢车发车时间，缩短慢车停站避让时间；S502、检查每个越行动作，若越行避让时间仍本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种城市轨道交通快慢车运行图优化方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：S1、线路数据、列车运行数据以及开行方案数据的输入和整理；S2、根据S1中的输入数据，均匀铺画高峰小时的快车运行图；S3、根据S1中的输入数据以及S2中铺画完成的快车运行图，铺画第一个快车间隔内的慢车运行图，并疏解快慢车之间的冲突；若疏解成功则确定初步快慢车组合；若不能疏解则更改慢车发车时间继续铺画慢车运行图；S4、复制S3所铺画的慢车运行图到相邻快车间隔内，并疏解慢车之间的冲突，若完成疏解则输出可行快慢车组合，若无法疏解则返回S3继续搜索可行组合；S5、在可行快慢车组合的基础上，优化慢车的越行待避时间，生成优化快慢车组合；S6、平移可行快慢车组合和优化快慢车组合，生成对应的小时运行图；统计两个运行图的相关指标，输出数据文件，完成运行图铺画。

【技术特征摘要】
1.一种城市轨道交通快慢车运行图优化方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：S1、线路数据、列车运行数据以及开行方案数据的输入和整理；S2、根据S1中的输入数据，均匀铺画高峰小时的快车运行图；S3、根据S1中的输入数据以及S2中铺画完成的快车运行图，铺画第一个快车间隔内的慢车运行图，并疏解快慢车之间的冲突；若疏解成功则确定初步快慢车组合；若不能疏解则更改慢车发车时间继续铺画慢车运行图；S4、复制S3所铺画的慢车运行图到相邻快车间隔内，并疏解慢车之间的冲突，若完成疏解则输出可行快慢车组合，若无法疏解则返回S3继续搜索可行组合；S5、在可行快慢车组合的基础上，优化慢车的越行待避时间，生成优化快慢车组合；S6、平移可行快慢车组合和优化快慢车组合，生成对应的小时运行图；统计两个运行图的相关指标，输出数据文件，完成运行图铺画。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S1具体包括：S101、通过读入数据或直接输入，得到线路车站数量、各车站站名、各站之间的站间距，以及对应快慢车运行时间；S102、通过读入数据或直接输入，得到快车停站方案、各列车运行交路、慢车在各站的停站时间。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S2具体包括：S201、读取快车停站方案，读取或者推算出快车在各个区间运行的时间；S202、根据高峰小时发车频率以及快慢车比例，计算出高峰小时内各列快车的发车时间，根据发车时间生成快车在各站的到发时间，并锁定数据。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S3具体包括：S301、以第一列快车发车时间为基准，以不大于平均发车间隔、不小于车站最小发车间隔的间隔均匀放置各列慢车；S302、对于每列慢车，从始发站开始向终点站铺画各站间的运行图，计算对于每个快车停车站的到到间隔和发发间隔或者对于快车通过站的到通间隔和通发间隔，若满足最小间隔，则继续铺画慢车运行图；若不满足，则进行S303；S303、对于不满足最小间隔的慢车，从发生冲突车站开始向始发站搜索越行站进行越行；所述越行的具体方法为延长慢车在该站的停站时间，直至满足最小通发间隔，同时修正慢车后续运行线。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，越行站需要满足的条件包括具备越行条件和慢车到通时间满足最小间隔。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S4具体包括：S401、选取S3所铺画的慢车运...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙元广，史海欧，农兴中，龙翔宇，陈绍宽，彭磊，王莹，陈虹兵，柏赟，袁江，宋嘉雯，蔡涵哲，
申请(专利权)人：广州地铁设计研究院有限公司，北京交通大学，
类型：发明
国别省市：广东,44