一种高铁调度优化方法、系统、及存储介质技术方案

本发明专利技术涉及高铁列车运行控制与调度技术领域，公开了一种高铁调度优化方法、系统、及存储介质，以在合理的范围内进行列车调度，解决调度的盲目性，减小模型计算复杂度与调度员的工作量；该方法包括根据历史数据计算各类突发事件造成的区间中断的起止时间，并确定区间中断的延误传播规律；获取高铁的路网信息，根据区间中断的延误传播规律计算所述路网信息中受影响的延误传播范围信息；建立列车运行调整模型，根据设定的优化目标和约束条件优化所述列车运行调整模型得到混合整数非线性规划模型；根据所述延误传播范围信息和所述混合整数非线性规划模型计算列车运行图，并根据所述列车运行图进行调度。

A scheduling optimization method, system and storage medium for high speed railway

【技术实现步骤摘要】
一种高铁调度优化方法、系统、及存储介质
本专利技术涉及高铁列车运行控制与调度
，尤其涉及一种高铁调度优化方法、系统、及存储介质。
技术介绍
近年来，随着我国高速铁路网络化进程的日趋加快和旅客出行需求的日益提高，高速列车已经成为我国旅客出行的主要方式之一。为了更加方便人们出行，我国高速铁路的基础建设日益完善，但是相应的列车运行控制和调度方法还存在诸多缺陷，特别是恶劣天气、地质灾害或设备故障等突发事件导致区间中断后的列车运行控制与调度问题急需得到解决。如何在区间中断后最大化的保障旅客出行的问题引起了广泛关注。解决区间中断下高速铁路的列车运行实时调度问题是保障旅客出行的关键。目前来说，影响区间中断后高速铁路应急处置能力的原因主要是调度决策由调度员人为制定，当线路情况复杂或者列车数量庞大时，调度员的决策效率非常低下。另外，调度员在区间中断后常常根据经验操作，无法较为合理的确定区间中断的影响范围，也不知道具体该对不同的列车采取何种调度方法，调度员惯用的做法就是在区间中断后命令列车等待。当前已有相关研究针对于区间中断下的高速列车调度以及城市轨道交通服务水平等相关问题，构建了一些铁路区间能力全失效或者部分失效的列车调度模型，调度效率取得了巨大突破。但是，目前的方法在调度决策上仍然具有很大的主观性，并没有指出一个区间中断的合理影响范围，每当突发事件发生后，目前的方法往往在整个区域内进行建模计算并生成新的列车运行计划。另外，当前的研究往往基于列车取消、延迟发车等策略。实际上，在区间中断后，保障旅客出行、提高乘客满意度的原则就是列车能发车不取消、能运行不等待。因此，如何在合理的范围内进行列车调度，解决调度的盲目性，减小模型计算复杂度与调度员的工作量成为一个急需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种高铁调度优化方法、系统、及存储介质，以在合理的范围内进行列车调度，解决调度的盲目性，减小模型计算复杂度与调度员的工作量。为实现上述目的，本专利技术提供了一种高铁调度优化方法，包括：根据历史数据计算各类突发事件造成的区间中断的起止时间，并确定区间中断的延误传播规律；获取高铁的路网信息，根据区间中断的延误传播规律计算所述路网信息中受影响的延误传播范围信息；建立列车运行调整模型，根据设定的优化目标和约束条件优化所述列车运行调整模型得到混合整数非线性规划模型；根据所述延误传播范围信息和所述混合整数非线性规划模型计算列车运行图，并根据所述列车运行图进行调度。优选地，所述方法还包括：计算所述列车运行图的可行率，根据所述延误传播规律计算得到延误传播数据，根据所述可行率和所述延误传播数据计算所述混合整数非线性规划模型的优化率，所述优化率越小，表示所述混合整数非线性规划模型的优化程度越高。优选地，所述优化目标包括至少三种调整方案，分别为列车取消、延迟和降速调整方案。优选地，所述延误传播规律包括区间中断的延误影响在列车和车站之间的传播规律、单列列车的延误传播规律、和列车累计延误的计算规律；其中，设定区间中断的起始时间为Hstart，终止时间为Hend，确定该区间中断的初始延误P和第一个受影响的车站为该P表示该区间中断下调度系统内部的列车最大延误时间，区间中断的初始延误P在调度系统内部受列车运行冗余时间、安全间隔缓冲时间或者列车运行的因素影响时会逐步消失，当P完全消失后，突发事件对列车运行的影响也完全消除，受区间中断影响的第一列车在中断区间的延误时间为d1,1，且：d1,1＝P；将每列列车T在所有运行受影响车站S的延误时间的累计时间记为所有列车的累计延误时间，则T＝1,2,3,…,t，S＝{1,2,3,…,s}；Γ＝∑t∈T,s∈Sdt,s；式中，dt,s表示当前列车t在当前车站s的延误时间；初始延误P在列车之间的传播规律为：式中，表示列车在区间运行所需最小时间的冗余时间，表示列车缓冲时间，dt-1,s表示前一列车t-1在当前车站s的延误时间，dt,s-1表示当前列车t在前一车站s-1的延误时间，则，第一个车站受影响的所有列车包括：式中，δ表示延误时间裕度，当某列车遭受的延误影响大于延误时间裕度时，表示该列车受到了区间中断的影响，当dt,1<δ时，dt-1,1被视为第一个车站最后受影响列车的延误时间，列车t-1记作最后受影响的列车t*；确定受影响的车站包括：当d1,s<δ时，d1,s-1被视为第一列车在最后受影响车站的延误时间，车站s-1记作最后受影响的车站s*；每列车t在相应车站s的延误时间为：优选地，所述优化目标的计算公式如下：min∑t∈Tγ1b1,t+∑t∈T,s∈Sγ2b2,tds+∑t∈T,s∈Sγ3b3,tdl；式中，γ1表示列车取消的惩罚因子，γ2表示列车延迟发车的惩罚因子，γ3表示列车降速运行的惩罚因子；b1,t表示列车是否采用取消策略的0-1变量，是取1，否则取0，b2,t表示列车是否采用延迟策略的0-1变量，b3,t表示列车是否采用降速策略的0-1变量，目标函数包含三部分，∑t∈Tγ1b1,t表示被取消的列车带来的延误影响，∑t∈T,s∈Sγ2b2,tds表示列车延迟发车的晚点时间，∑t∈T,s∈Sγ3b3,tdl表示采取降速运行的列车带来的延误影响。优选地，高铁的路网信息包括线路信息、车站信息和列车信息；优选地，所述延误传播范围信息包括受影响的列车数量、车站名称、车站数量、单列列车延误时间、和总延误时间。作为一个总的专利技术构思，本专利技术还提供一种高铁调度优化系统，包括：第一单元，用于根据历史数据计算各类突发事件造成的区间中断的起止时间，并确定区间中断的延误传播规律；第二单元，用于获取高铁的路网信息，根据区间中断的延误传播规律计算所述路网信息中受影响的延误传播范围信息；第三单元，用于建立列车运行调整模型，根据设定的优化目标和约束条件优化所述列车运行调整模型得到混合整数非线性规划模型；第四单元，用于根据所述延误传播范围信息和所述混合整数非线性规划模型计算列车运行图，并根据所述列车运行图进行调度。作为一个总的专利技术构思，本专利技术还提供一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实施所述的方法。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术提供的一种高铁调度优化方法、系统、及存储介质，该方法通过分析区间中断的延误传播规律得到突发事件的影响范围，然后在此范围内采用列车降速运行、延迟发车以及取消发车三种策略灵活的调度列车；可以在合理的范围内进行列车调度，解决调度的盲目性，减小模型计算复杂度与调度员的工作量。下面将参照附图，对本专利技术作进一步详细的说明。附图说明构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高铁调度优化方法，其特征在于，包括：/n根据历史数据计算各类突发事件造成的区间中断的起止时间，并确定区间中断的延误传播规律；/n获取高铁的路网信息，根据区间中断的延误传播规律计算所述路网信息中受影响的延误传播范围信息；/n建立列车运行调整模型，根据设定的优化目标和约束条件优化所述列车运行调整模型得到混合整数非线性规划模型；/n根据所述延误传播范围信息和所述混合整数非线性规划模型计算列车运行图，并根据所述列车运行图进行调度。/n

【技术特征摘要】
1.一种高铁调度优化方法，其特征在于，包括：
根据历史数据计算各类突发事件造成的区间中断的起止时间，并确定区间中断的延误传播规律；
获取高铁的路网信息，根据区间中断的延误传播规律计算所述路网信息中受影响的延误传播范围信息；
建立列车运行调整模型，根据设定的优化目标和约束条件优化所述列车运行调整模型得到混合整数非线性规划模型；
根据所述延误传播范围信息和所述混合整数非线性规划模型计算列车运行图，并根据所述列车运行图进行调度。


2.根据权利要求1所述的高铁调度优化方法，其特征在于，还包括：
计算所述列车运行图的可行率，根据所述延误传播规律计算得到延误传播数据，根据所述可行率和所述延误传播数据计算所述混合整数非线性规划模型的优化率，所述优化率越小，表示所述混合整数非线性规划模型的优化程度越高。


3.根据权利要求1所述的高铁调度优化方法，其特征在于，所述优化目标包括至少三种调整方案，分别为列车取消、延迟和降速调整方案。


4.根据权利要求1所述的高铁调度优化方法，其特征在于，所述延误传播规律包括区间中断的延误影响在列车和车站之间的传播规律、单列列车的延误传播规律、和列车累计延误的计算规律；其中，
设定区间中断的起始时间为Hstart，终止时间为Hend，确定该区间中断的初始延误P和第一个受影响的车站为该P表示该区间中断下调度系统内部的列车最大延误时间，区间中断的初始延误P在调度系统内部受列车运行冗余时间、安全间隔缓冲时间或者列车运行的因素影响时会逐步消失，当P完全消失后，突发事件对列车运行的影响也完全消除，受区间中断影响的第一列车在中断区间的延误时间为d1，1，且：
d1，1＝P；
将每列列车T在所有运行受影响车站S的延误时间的累计时间记为所有列车的累计延误时间，则T＝1，2，3，…，t，S＝{1，2，3，…，s)；
Γ＝∑t∈T，s∈Sdt，s；
式中，dt，s表示当前列车t在当前车站s的延误时间；
初始延误P在列车之间的传播规律为：



式中，表示列车在区间运行所需最小时间的冗余时间，表示列车缓冲时间，dt-1，s表示前一列车t-1在当前车站s的延误时间，dt，s-1表示当前列车t在前一车站s-1的延误时间，则，第一个车站受影响的所有列车包括：



式中，δ表示延误时间裕度，当某列车遭受的延误影响大于延误...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡文峰，张俊杰，彭涛，阳春华，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43