一种规避列车运行死锁状态的方法及列车运行全局优化控制方法技术

本发明专利技术属于铁路运输技术领域，特别是涉及一种规避列车运行死锁状态的方法及列车运行全局优化控制方法。当前的模拟仿真方法普遍依赖于列车调度的实际经验，通过此种方法获得的结果将极大程度得偏离最优调度方案。本发明专利技术提供一种规避列车运行死锁状态的方法，由于正向列车塞子和负向列车塞子都可以进行准确地检测，所以本发明专利技术提供的规避列车运行死锁状态的方法可精准地预判单线铁路列车死锁状态的形成，有效避免由于单线铁路列车出现死锁而导致整个铁路系统瘫痪的情况发生；在此基础上，提供了列车运行全局优化控制方法，进一步调整控制了全局环境下列车的宏观运行状态，减少列车群的运行总延误，为铁路系统的高效运转提供技术支持。

【技术实现步骤摘要】
一种规避列车运行死锁状态的方法及列车运行全局优化控制方法
本专利技术属于铁路运输
，特别是涉及一种规避列车运行死锁状态的方法及列车运行全局优化控制方法。
技术介绍
目前，铁路系统通常是由单线及双线铁路共同组成的。单线铁路是指运输区间内只有一条正线的铁路，与双线(复线)铁路相对应。在同一区间或同一闭塞分区内，同一时间只允许一列车运行，对向列车的交会和同向列车的越行只能在车站或避让线内进行。单线并非只做单向行驶，单线是指有两根铁轨，只能跑一趟列车，可双向运行，但同一时间在某个区间内只能有一个去方向的列车，如果有对向列车就要在车站或其它越行线会车。列车在驶入单线铁路时，经常会陷入死锁状态，且由于各列车死锁状态间的相互牵制，将导致后续的大量列车被动进入死锁状态，而无法继续在该轨道上继续行驶。此外，如果在某个时段发生交通事故或者轨道维修工作，导致轨道的某一段不可工作时，死锁状态也会在一些区段形成。在双线铁路中，不存在这种相互作用，其死锁状态不会被引发传递。这是由于，在双线铁路中，各列车具备不同方向、相互独立且无冲突的行驶路线。尽管死锁问题已经在很多领域被研究，例如计算机领域，但却尚未在铁路领域中被探索。一些现存的避免死锁的方法仍是守旧的，且会带来不必要的基础资源浪费。当前的模拟仿真方法普遍依赖于列车调度的实际经验，通过此种方法获得的结果将极大程度得偏离最优调度方案。因此，本专利技术提供了一种规避列车运行死锁状态的方法。另外，在此方法的基础上，为了减少列车群的运行总延误时间，本专利技术进一步提供了列车运行全局优化控制方法。
技术实现思路
1.要解决的技术问题目前，铁路系统通常是由单线及双线铁路共同组成的。一旦单线铁路某一区段的列车陷入死锁状态，其影响将会很快地波及到整个铁路系统。尽管死锁问题已经在很多领域被研究，例如计算机领域，但尚未在铁路领域中被探索。一些现存的避免死锁的算法仍是守旧的，甚至会带来不必要的基础资源浪费。因此，本专利技术需要提供一种避免列车死锁运行状态的方法。另外，在此方法的基础上，仍需进一步提供列车运行全局优化控制方法，对通过列车死锁检测程序的列车宏观运行状态做进一步调整控制，进而减少全局环境下列车群的运行总延误。2.技术方案为了达到上述的目的，本专利技术首先请提供了一种规避列车运行死锁状态的方法，所述方法包括如下步骤：步骤1：假设以列车T0为检测对象，设定当前检测时刻，列车T0处于车站则其他车站集合为ΦT0，步骤2：分析在车站是否存在正向列车塞子，判断列车T0是否通过死锁检测；步骤3：分析在其他车站中是否存在负向列车塞子，确认列车T0是否通过死锁检测；所述正向列车塞子为目标列车的运行状态是未确定的，当运行在目标列车前方区段的同向列车以及在其前方车站停靠的且运行状态为停止的同向列车的总数，所述总数包含被检测的列车，超过目标列车前方车站内的股道数时，目标列车在其前方车站的截面上形成一个正向列车塞子；所述负向列车塞子为目标列车的其他车站任一截面上，如果运行的反向列车数目超过了该车站的股道数，在该车站所处截面上就形成了一个负向列车塞子。可选地，所述步骤2中，如果存在正向列车塞子，则进入步骤3；否则，对列车T0的检测终止，列车T0通过死锁检测。可选地，所述步骤3包括：判断负向列车塞子是否存在于车站其中初始k＝1；若存在，则对正向列车塞子和负向列车塞子之间所运行的列车数和车站内的股道数进行统计，如果列车数目大于或等于车站的股道数，则列车T0不能通过死锁检测，列车T0的状态被确定为停止，对T0死锁检测程序终止；若不存在，设置k＝k+1，如果车站是ΦT0中的最后一个车站，列车T0通过死锁检测，列车T0的运行不会引起死锁状况的出现，否则，对步骤3重新开始判断。可选地，所述死锁状态的原因包括由于单线铁路交通系统中车站有限的能力，任意时刻在车站的列车数目超过车站的股道数目；或在模拟列车运行的过程中，对列车死锁的形成缺乏理解。对于通过死锁检测的列车，仍需将列车群运行总延迟时间作为衡量因素，对通过列车死锁检测的列车宏观运行状态做进一步调整控制，以减少全局环境下列车群的运行总延误。因此，在规避列车死锁运行状态方法的基础上，本专利技术进一步提供了一种列车运行全局优化控制方法，所述方法包括如下步骤：Step1:设定Tk是需要分析运行决策的目标列车，初始k＝1,Tk∈UtN，进入Step2；Step2:对列车Tk在时刻t采用运行决策，基于规避列车运行死锁状态的方法，分析Tk的运行是否会引起死锁的产生；如果通过死锁检测，基于先来先服务规则获得后续的列车运行计划，如果更新Ψt，即和STmin＝1；系统重置为初始的状态Ωt，进入Step3；Step3:对列车Tk在时刻t采用停止决策，采用先来先服务规则获得后续的运行计划；若TDt＜TDtmin，更新Ψt，即和STmin＝0；系统重置为初始的状态Ωt，进入Step4；Step4:设置k＝k+1，如果k≤n，返回Step1；否则，如果k＞n，集合中的所有列车均被搜索，程序终止，根据最终的决策状态Ψt，确定获得决策的列车；其中，表示在时刻t时未确定状态的列车集合，它可以表示为n是集合中的列车数目；TDt表示采用先来先服务规则所获得的后续运行计划的总延迟费用；Ψt表示算法终止后的列车运行决策，包括确定状态的列车ID，所确定的状态，记为其中为采用先来先服务规则获得的后续运行计划的最小费用，Tmin为对应该费用的列车ID，STmin记录了该列车的运行决策，STmin＝1表明列车采用运行策略，否则列车处于停止状态；Ωt表示铁路系统在t时刻的状态，即，在时刻t时所有列车在系统中的位置。3.有益效果与现有技术相比，本专利技术提供的一种规避列车运行死锁状态的方法及列车运行全局优化控制方法的有益效果在于：本专利技术提供的规避列车运行死锁状态的方法，通过检测当前列车的位置，判断在其他车站是否存在正向列车塞子或者负向列车塞子，对被检测列车是否被死锁进行判断。由于正向列车塞子和负向列车塞子都可以进行准确地检测，所以本专利技术提供的规避列车运行死锁状态的方法可精准地预判单线铁路列车死锁状态的形成，有效避免由于单线铁路列车出现死锁而导致整个铁路系统瘫痪的情况发生；在此基础上，提供了列车运行全局优化控制方法，进一步调整控制了全局环境下列车的宏观运行状态，减少列车群的运行总延误，为铁路系统的高效运转提供技术支持。附图说明图1单线铁路列车运行状态辨识图；图2单线铁路列车越行行为图；图3单线铁路列车死锁状态场景分类图；图4单线铁路正负项列车塞子定义图；图5单线铁路列车伪死锁状态图；图6单线铁路正向列车塞子检测图；图7单线铁路负向列车塞子检测图；图8单线铁路两种不同规则下列车运行图；图9基于模拟方法的列车运行优化调度策略流程图。具体实施方式在下文中，将参考附图对本专利技术的具体实施例进行详细地描述，依照这些详细的描述，所属领域技术人员能够清楚地理解本专利技术，并能够实施本专利技术。在不违背本专利技术原理的情况下，各个不同的实施例中的特征可以进行组合以获得新的实施方式，或者替代某些实施例中的某些特征，获得其它优选的实施实施方式。1、基于局部信息的列车宏观运行状态辨识宏观层面上列车的运行状态分为三种情形，即确定运行的列车，停止运行的列车，以及状态未确定的列车。基于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种规避列车运行死锁状态的方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：步骤1:假设以列车T0为检测对象，当前检测时刻，列车T0处于车站

【技术特征摘要】
1.一种规避列车运行死锁状态的方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：步骤1:假设以列车T0为检测对象，当前检测时刻，列车T0处于车站则其他车站集合为ΦT0，步骤2:分析在车站是否存在正向列车塞子，判断列车T0是否通过死锁检测；步骤3:分析在其他车站中是否存在负向列车塞子，确认列车T0是否通过死锁检测；所述正向列车塞子为目标列车(被检测的列车)的运行状态是未确定的，当运行在目标列车前方区段的同向列车以及在其前方车站停靠的且运行状态为停止的同向列车的总数，所述总数包含被检测的列车，超过目标列车前方车站内的股道数时，目标列车在其前方车站的截面上形成一个正向列车塞子；所述负向列车塞子为目标列车的其他车站任一截面上，如果运行的反向列车数目超过了该车站的股道数，在该车站所处截面上就形成了一个负向列车塞子。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤2中，如果存在正向列车塞子，则进入步骤3；否则，对列车T0的检测终止，列车T0通过死锁检测。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤3包括：判断负向列车塞子是否存在于车站其中初始k＝1；若存在，则对正向列车塞子和负向列车塞子之间所运行的列车数和车站内的股道数进行统计，如果列车数目大于或等于车站的股道数，则列车T0不能通过死锁检测，列车T0的状态被确定为停止，对T0死锁检测程序终止；若不存在，设置k＝k+1，如果车站是ΦT0中的最后一个车站，列车T0通过死锁检测，列车T0的运行不会引起死锁状况的出现，否则，对步骤3重新开始判断。4.如权利要求1～3中任一项所述的方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：李峰，高自友，陈晓静，吴建军，贾斌，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：北京,11