一种快速恢复高铁列车准点运行的智能调度系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种快速恢复高铁列车准点运行的智能调度系统及方法，涉及高铁动态调度技术领域。该系统包括应用服务器，通信服务器，数据库服务器，接口服务器，数据采集器，运行图工作站，中心控制工作站，多个车站工作站，转换器，智能优化器；采用该系统进行调度的方法，从数据库服务器的静态数据库中获取某区段列车的初始参数，通过数据采集器实时采集列车运行相关的动态参数；针对突发事件造成列车晚点事件，通过智能优化器建立列车调整模型，并利用粒子群算法根据列车计划运行图以及线路的基本信息调整列车实绩运行图，得到列车阶段计划，进而对列车运行进行智能调度。本发明专利技术系统及方法减少了人工调整计划方案的次数以及提高了调整的效率。

【技术实现步骤摘要】
一种快速恢复高铁列车准点运行的智能调度系统及方法
本专利技术涉及高铁动态调度
，尤其涉及一种快速恢复高铁列车准点运行的智能调度系统及方法。
技术介绍
随着社会的快速发展，我国进行了大规模的高速铁路建设并投入运行，高铁缩小了人与人之间的距离。同时，人们对高铁的准点率，稳定性以及安全性要求逐渐增强。针对不确定突发事件导致列车晚点，如何快速并有效调整列车运行图，继而投入运用，显得如此重要。高速铁路列车动态调度是由于大风，雨雪天气，撞鸟等原因导致列车发生晚点，在静态调度方案的基础上即计划时刻表，通过某种方法或策略及时得到新的调度方案。并将该方案在现有平台进行验证确定该方案可行性的程度。这种通过智能算法或数值求解方法可快速生成列车阶段计划，辅助调度员调整列车运行图。列车按图行驶，可使列车尽快恢复正常运行。高铁列车动态调度，是铁路运输调度指挥的核心问题之一。其质量的好坏直接影响着运输任务的完成情况，尤其是现阶段，运输能力和运输量存在矛盾，此时充分利用线路的运输能力，解缓运输紧张的局面，实现运输效益最大化。在保证运行过程舒适、安全的同时，最关键的是运行时间必须尽量接近列车正点时间，这样才能达到铁路运营部门和旅客都可以接受甚至满意的程度。高速列车在运行过程中如发生运行紊乱，造成列车运行的实际状态和预定值不相符。此时，调度所调度员通常根据以往经验粗略的估计出一个列车大概晚点的时间，并查看该列车晚点是否对后续列车造成晚点，对受到影响的列车进行调整列车运行图。通过该方式调整晚点列车即将受到影响车站的到达和发车的时刻，并将新的调整后的阶段计划下发到各个车站终端和列车上，列车按照新的时刻表运行，司机根据经验按照新时刻运行列车，尽量逼近新的到发时刻表。只要有突发事件发生，造成列车晚点，调度员就需要查看并调整运行图一次，增加了劳动强度。并且通过这种粗略的估计，调度员并不能真正的确定出受到影响的列车数量以及影响程度大小，因而就不能降低总的列车晚点时间，使得损失降到最低。更重要的是，调度员通常只是通过自身的粗略估计得到一种列车调整方案，这种方案并不能得到有效保障，不能排除调度员情绪等多种因素影响得到更差的运行图调整方案。另外，调度员只能粗略的对列车晚点程度估计，然后调整列车运行图。而且根据自己经验得到的列车运行图方案直接下达计划。一旦晚点列车增多，调度员需要一列一列查看采用晚点情况并进行调整。增加劳动强度并得到的运行方案整体上不能把控总晚点等性能指标最低的缺点。现有的针对列车运行图调整的智能算法或者数值求解方法只是得到列车阶段计划并没有有效的与调度平台结合。目前列车调度方面已有一些专利，如“201410832178.2(一种异常天气下的高铁调度方法及系统)”；“201410842051.9(一种停站时间变化时能精确到秒的高铁调度方法及系统)”等专利对高铁调度都提出了各自的方法。前者通过事先将不同限速值下对应的执行时刻表进行存储，针对不同天气导致不同限速值切换到对应的时刻表。后者通过停站时间的变化值，修正时刻表以及提供何种速度行驶的调度方法。在调度集中控制方面，如“201110030274.1(高速铁路调度集中控制方法和系统)”和“200910076167.5(高速铁路行车调度指挥与列车运行控制网络协同系统)”，主要是通过硬件的相互作用，实现了系统集中调度与运行控制相结合的一种行车调度。上述专利均未针对高速列车在出现晚点情况下，进行快速调整列车时刻表并结合调度平台的方法。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种快速恢复高铁列车准点运行的智能调度系统及方法，实现对高铁列车运行的智能调度。为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：一方面，本专利技术提供一种快速恢复高铁列车准点运行的智能调度系统，包括应用服务器，通信服务器，数据库服务器，接口服务器，数据采集器，运行图工作站，中心控制工作站，多个车站工作站，转换器，智能优化器和自动排路机；所述应用服务器负责核心业务逻辑处理和信息分发，包括实时数据处理，通信汇聚分发，信息存储；其中数据处理包括高铁列车运行图数据处理，即更新运行图工作站进而生成新的运行图数据，并与数据库服务器进行交互，保存运行图数据；所述通信服务器用于中心控制工作站和运行图工作站与各个车站工作站之间的数据交换，完成数据格式转换和数据校验；所述接口服务器包括GSM-R接口服务器、TSRS接口服务器和RBC接口服务器，这些接口服务器分别负责应用服务器与GSM-R系统，TSRS系统和RBC系统的信息进行数据传输；所述数据采集器实时采集高铁列车车次号，车站股道线占用数量，区间轨道占用状态，列车计划运行图，列车实绩运行图，列车阶段计划，临时调度命令，经停方案、进路计划选择、各个站之间的最小运行时间以及列车到发间隔这些数据，并将采集的数据存入数据库服务器中，数据库服务器同时存储上层智能优化器下达的阶段计划；所述运行图工作站负责显示运行图和调整运行图，将调整的运行图数据反馈到应用服务器上，形成交互，并通过通信服务器将列车阶段运行计划下发到各个车站和列车；所述中心控制工作站和车站工作站均负责对车站联锁设备的控制，包括手动触发道岔，点亮信号灯，开通进路操作，并且中心控制工作站和车站工作站的控制权可进行切换；所述智能优化器利用智能优化算法针对列车晚点事件并根据列车实绩运行图生成列车阶段计划，将所得列车阶段计划通过通信服务器下发到运行图工作站并将该数据保存在数据库服务器中；所述自动排路机负责按照由运行图工作站下发的列车计划时刻产生列车进路序列，按时排进路。优选地，所述GSM-R系统实现应用服务器和车站或列车的无线传输数据；TSRS系统管理临时限速信息并将该信息下发至RBC系统，RBC系统将临时限速信息数据下发至列车，RBC系统负责授权列车行车许可及限速信息。优选地，所述智能调度系统还包括转换器，所述转换器负责将智能优化器生成的列车阶段计划数据格式转换为运行图工作站的数据格式，并传输到运行图工作站上。另一方面，本专利技术提供一种快速恢复高铁列车准点运行的智能调度方法，包括以下步骤：步骤1：从数据库服务器的静态数据库中获取某区段列车的初始参数，包括列车图定计划、经停方案、计划进路选择、各个站之间的最小运行时间，各个车站股道线数量以及列车到发间隔这些静态信息；步骤2：通过数据采集器实时采集区间限速、轨道占用状态、列车早晚点时间、列车车次以及对应的实绩运行图这些动态信息；步骤3：针对突发事件造成列车晚点事件，通过智能优化器建立列车调整模型，具体方法为：步骤3.1：针对列车的晚点事件利用粒子群算法优化的性能指标，定义目标函数；将区段内所有非正点运行的列车均视为晚点列车，将列车调整模型的目标函数定义为晚点列车数量和列车总晚点时间之和，如下公式所示：其中，f(x)为目标函数，N，M分别为经过某区段的列车数量和区段间车站的数量，分别为列车i在车站j的图定到达时刻和图定出发时刻，Dij，Fij分别为列车i在车站j的实绩到达时刻和实绩出发时刻；步骤3.2：针对所选区段线路，建立列车调整模型；将上述目标函数作为列车调整模型的性能指标，并分析列车运行特点，考虑单个列车在区段的运行约束以及列车与列车之间的复杂约束，建立列车调整模型，如下公本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种快速恢复高铁列车准点运行的智能调度系统，其特征在于：包括应用服务器，通信服务器，数据库服务器，接口服务器，数据采集器，运行图工作站，中心控制工作站，多个车站工作站，智能优化器和自动排路机；所述应用服务器负责核心业务逻辑处理和信息分发，包括实时数据处理，通信汇聚分发，信息存储；其中数据处理包括高铁列车运行图数据处理，即更新运行图工作站进而生成新的运行图数据，并与数据库服务器进行交互，保存运行图数据；所述通信服务器用于中心控制工作站和运行图工作站与各个车站工作站之间的数据交换，完成数据格式转换和数据校验；所述接口服务器包括GSM‑R接口服务器、TSRS接口服务器和RBC接口服务器，这些接口服务器分别负责应用服务器与GSM‑R系统，TSRS系统和RBC系统的信息进行数据传输；所述数据采集器实时采集高铁列车车次号，车站股道线占用数量，区间轨道占用状态，列车计划运行图，列车实绩运行图，列车阶段计划，临时调度命令，经停方案、进路计划选择、各个站之间的最小运行时间以及列车到发间隔这些数据，并将采集的数据存入数据库服务器中，数据库服务器同时存储上层智能优化器下达的阶段计划；所述运行图工作站负责显示运行图和调整运行图，将调整的运行图数据反馈到应用服务器上，形成交互，并通过通信服务器将列车阶段运行计划下发到各个车站和列车；所述中心控制工作站和车站工作站均负责对车站联锁设备的控制，包括手动触发道岔，点亮信号灯，开通进路操作，并且中心控制工作站和车站工作站的控制权可进行切换；所述智能优化器利用智能优化算法针对列车晚点事件并根据列车实绩运行图生成列车阶段计划，将所得列车阶段计划通过通信服务器下发到运行图工作站并将该数据保存在数据库服务器中；所述自动排路机负责按照由运行图工作站下发的列车计划时刻产生列车进路序列，按时排进路。...

【技术特征摘要】
1.一种快速恢复高铁列车准点运行的智能调度系统，其特征在于：包括应用服务器，通信服务器，数据库服务器，接口服务器，数据采集器，运行图工作站，中心控制工作站，多个车站工作站，智能优化器和自动排路机；所述应用服务器负责核心业务逻辑处理和信息分发，包括实时数据处理，通信汇聚分发，信息存储；其中数据处理包括高铁列车运行图数据处理，即更新运行图工作站进而生成新的运行图数据，并与数据库服务器进行交互，保存运行图数据；所述通信服务器用于中心控制工作站和运行图工作站与各个车站工作站之间的数据交换，完成数据格式转换和数据校验；所述接口服务器包括GSM-R接口服务器、TSRS接口服务器和RBC接口服务器，这些接口服务器分别负责应用服务器与GSM-R系统，TSRS系统和RBC系统的信息进行数据传输；所述数据采集器实时采集高铁列车车次号，车站股道线占用数量，区间轨道占用状态，列车计划运行图，列车实绩运行图，列车阶段计划，临时调度命令，经停方案、进路计划选择、各个站之间的最小运行时间以及列车到发间隔这些数据，并将采集的数据存入数据库服务器中，数据库服务器同时存储上层智能优化器下达的阶段计划；所述运行图工作站负责显示运行图和调整运行图，将调整的运行图数据反馈到应用服务器上，形成交互，并通过通信服务器将列车阶段运行计划下发到各个车站和列车；所述中心控制工作站和车站工作站均负责对车站联锁设备的控制，包括手动触发道岔，点亮信号灯，开通进路操作，并且中心控制工作站和车站工作站的控制权可进行切换；所述智能优化器利用智能优化算法针对列车晚点事件并根据列车实绩运行图生成列车阶段计划，将所得列车阶段计划通过通信服务器下发到运行图工作站并将该数据保存在数据库服务器中；所述自动排路机负责按照由运行图工作站下发的列车计划时刻产生列车进路序列，按时排进路。2.根据权利要求1所述的一种快速恢复高铁列车准点运行的智能调度系统，其特征在于：所述GSM-R系统实现应用服务器和车站或列车的无线传输数据；TSRS系统管理临时限速信息并将该信息下发至RBC系统，RBC系统将临时限速信息数据下发至列车，RBC系统负责授权列车行车许可及限速信息。3.根据权利要求1所述的一种快速恢复高铁列车准点运行的智能调度系统，其特征在于：所述智能调度系统还包括转换器，所述转换器负责将智能优化器生成的列车阶段计划数据格式转换为运行图工作站的数据格式，并传输到运行图工作站上。4.一种快速恢复高铁列车准点运行的智能调度方法，采用权利要求3所述的智能调度系统进行智能调度，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：从数据库服务器的静态数据库中获取某区段列车的初始参数，包括列车图定计划、经停方案、计划进路选择、各个站之间的最小运行时间，各个车站股道线数量以及列车到发间隔这些静态信息；步骤2：通过数据采集器实时采集区间限速、轨道占用状态、列车早晚点时间、列车车次以及对应的实绩运行图这些动态信息；步骤3：针对突发事件造成列车晚点事件，通过智能优化器建立列车调整模型，具体方法为：步骤3.1：针对列车的晚点事件利用粒子群算法优化的性能指标，定义目标函数；步骤3.2：针对所选区段线路，建立列车调整模型；步骤4：智能优化器利用粒子群算法根据列车原有计划运行图以及线路的基本信息通过列车调整模型调整列车运行图，得到列车阶段计划；步骤5：将智能优化器生成的列车阶段计划通过通信服务器传给运行图工作站，通过转换器将阶段计划转换成相应的列车运行图并进行界面可视化显示，并将列车阶段计划保存在静态数据库中；步骤6：运行图工作站通过通信服务器将列车阶段计划下发给区段内各个车站，各个车站终端接收列车阶段计划，更新排路计划并执行。5.根据权利要求4所述的一种快速恢复高铁列车准点运行的智能调度方法，其特征在于，所述步骤3.1的具体方法为：将区段内所有非正点运行的列车均视为晚点列车，将列车调整模型的目标函数定义为晚点列车数量和列车总晚点时间之和，如下公式所示：其中，f(x)为目标函数，N，M分别为经过某区段的列车数量和区段间车站的数量，分别为列车i在车站j的图定到达时刻和图定出发时刻，Dij，Fij分别为列车i在车站j的实绩到达时刻和实绩出发时刻。6.根据权利要求5所述的一种快速恢复高铁列车准点运行的智能调度方法，其特征在于，所述步骤3.2的具体方法为：将上述目标函数作为列车调整模型的性能指标，并分析列车运行特点，考虑单个列车在区段的运行约束以及列车与列车之间的复杂约束，建立列车调整模型，如下公式所示：S.T.F(i+1)j-Fij≥Tz，(1≤i≤...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞胜平，林博，代学武，崔东亮，魏七龙，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21