一种基于闭塞时间的折返能力分析方法技术

本发明专利技术属于轨道交通控制技术领域，具体涉及一种基于闭塞时间的折返能力分析方法，具体包括：(1)针对线路基础设施、列车控车模型、信号系统及运行组织参数进行数据准备；(2)根据不同制式建立分区划分原则；(3)基于不同制式下的信号系统工作流程，建立不同类型分区的闭塞时间模型；(4)根据折返策略和列车开行比例，构建列车运行计划周期；(5)基于列车运行计划周期进行异步仿真，生成列车运行时间距离曲线；(6)调用闭塞时间模型和仿真数据，生成基于闭塞时间窗的运行计划周期；(7)建立能力计算模型，对基于闭塞时间窗的列车运行计划周期进行能力计算；(8)输出计算结果，得到列车运行计划的平均接车间隔和平均发车间隔。划的平均接车间隔和平均发车间隔。划的平均接车间隔和平均发车间隔。

【技术实现步骤摘要】
一种基于闭塞时间的折返能力分析方法


[0001]本专利技术涉及自动化控制领域，具体涉及轨道交通控制
，具体涉及一种基于闭塞时间的折返能力分析方法。

技术介绍

[0002]轨道交通作为高效快捷、安全可靠、绿色环保、舒适便捷的交通运输方式，对缓解道路交通拥堵、方便市民出行具有重要作用。城市轨道交通由于高密度运转、列车行车时间间隔短、加之折返区域线路布置及作业复杂，使得折返作业成为线路通过能力的瓶颈环节。根据我国发展市域快轨、推进四网融合的远景建设目标，在高速铁路加开市域列车势在必行，市域列车的折返作业与高速列车的通过作业并行将成为能力新的瓶颈环节。
[0003]城市轨道交通车站折返能力的定义为，在单位时间内折返站能够折返的最大列车数。目前，折返能力的分析方法主要有以下几种：公式解析法、图解法数学建模法、计算机仿真法，其中仿真法分为以基于单车仿真及作图解析的城轨折返能力分析方法为代表的异步仿真分析法与同步仿真两种。
[0004]其中，公式解析法对复杂的折返方式很难列全所有的数学关系式，从而影响折返能力分析的准确性；图解法表达形式不一，但共性问题在于难以在一张图中描述出所有列车之间的相互制约关系，特别是对于复杂的折返方式。加之设计者未考虑信号系统控车模型，使得列车运行间隔与设计间隔存在很大差异，从而降低了运营效率、吃掉了提升运输能力的空间，给将来的运营管理带来一定的困难。数学建模方法以最后事件的结束时刻和第一事件的开始时刻的时间间隔作为求解目标，综合考虑车站折返模式、列车停站时间、列车进出车站的均衡性等影响因素，通过建立整数规划模型进行计算，但该方法仅适用于站前折返，对于站后折返及更复杂的折返站型，该方法求解目标不适用；计算机仿真法分为异步仿真与同步仿真两种：
[0005]同步仿真建模复杂、开发工作量大、往往只能得到仿真结果而难以分析瓶颈环节影响因素，且同步仿真会产生随机的延时导致附加的冲突，难以鉴别是否与真实情况相符。
[0006]异步仿真以基于单车仿真及作图解析的城轨折返能力分析方法为代表，该方法虽然采用简化线路布置图和简化的列车运行时间
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距离示意图的方法使列车相互之间限制条件的分析变得简单直观，例如专利号ZL200610165598.5提出了一种借助单车仿真和作图解析来分析城轨线路折返能力的方法。该方法采用简化线路布置图和简化的列车运行时间
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距离示意图的方法使列车相互之间限制条件的分析变得简单直观，为复杂的折返方式提供了一种通用、简洁、直观的分析途径，同时该方法对关键点的计算确定以及列车的仿真考虑了信号系统控车模型以及信号系统工作设计流程，使得分析结果更加接近实际。但是，该方法需要逐一分析各限制条件所形成的所有可能的间隔从而定位瓶颈环节，当站型复杂、车型混运、作业场景复杂时，计算和分析会变得非常困难，加之复杂作业场景下能力衡量标准不再是单一的瓶颈值，而是需要得到最终的平均接发车间隔，因此该方法不能满足分析需求。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于闭塞时间的折返能力分析方法，通过针对目前网络化运营下折返车站站型日趋复杂、车型混运、作业场景复杂、加之可能存在不同制式叠加的需求，适用于不同制式、多侧线车站、复杂作业场景以及车型混运的情况，基于闭塞时间，全面考虑了信号系统和列车控车模型，具有建模精确、开发量小的优点；同时利用该方法可以直接定位瓶颈环节，以及精确计算车站的折返能力，为后续计划运行图编制提供有力的数据基础。
[0008]本专利技术提供了一种基于闭塞时间的折返能力分析方法，包括如下步骤：
[0009](1)针对线路基础设施、列车控车模型、信号系统及运行组织参数进行数据准备；
[0010](2)建立分区划分原则，根据不同制式划分分区；其中，分区是指列车运行时，具有独占性的区段，同一时刻仅允许一列列车占用；根据列车作业类型将分区划分为不同类型。
[0011](3)基于不同制式下的信号系统工作流程，建立不同类型分区的闭塞时间模型；
[0012](4)根据折返策略和列车开行比例，引入图解法分析折返周期内所有列车之间在各关键点上形成的时间限制条件，构建列车运行计划周期；
[0013](5)基于列车运行计划周期进行异步仿真，生成列车运行时间距离曲线；
[0014](6)调用相应的闭塞时间模型和仿真数据，生成基于闭塞时间窗的运行计划周期；
[0015](7)建立能力计算模型，对基于闭塞时间窗的列车运行计划周期进行能力计算，
[0016](8)输出基于闭塞时间窗的无冲突车站运行计划周期能力计算结果，得到对应列车开行比例和折返策略下列车运行计划的平均接车间隔和平均发车间隔。
[0017]其中，所述步骤(1)具体为：
[0018](1.1)基于双点线路拓扑模型对线路基础设施数据建立数据库：
[0019](1.2)基于列车动力学模型建立列车静态和动态参数数据库；
[0020](1.3)建立信号系统相关时间参数数据库及基于ATP的控车模型：
[0021](1.4)运营组织相关参数。
[0022]其中，所述步骤(2)中建立分区划分原则具体为将分区划分为接车分区、发车分区、车站股道分区、折返分区和折返股道分区。
[0023]其中，所述步骤(3)中建立闭塞时间模型具体为基于信号系统车模型、各子系统间工作流程、信号设备反应时间以及实际作业中人机交互时间的相关时间参数，分别建立接车分区、发车分区和折返分区的闭塞时间模型。
[0024]其中，所述步骤(4)具体的包括以下步骤：
[0025](4.1)确定车站折返策略：根据折返作业车站站型和作业需求确定折返作业车站中所有可能的折返策略；根据折返策略可以确定进路占用方案周期；
[0026](4.2)确定列车开行比例；
[0027](4.3)使用图解法分析折返作业车站运行计划周期的步骤。
[0028]其中，所述步骤(4.3)具体包括：
[0029]步骤1：确定该折返方式能力分析的关键点，并用不同的字母在线路图中标示；
[0030]根据折返策略分析可能涉及到的列车运行方向，从不同的列车运行方向分别进行分析，关键点的位置与折返方式、信号系统控车模型、闭塞制式、信号系统工作流程以及运营要求有密切的关系，包括：
[0031]1)车站股道的停车点：由运营要求规定或根据列车车长和站台长度确定；
[0032]2)对应于第一个接车分区入口点形成的后车干扰点。干扰点是后车在收到出清信息时，在保证不影响正常运行速度前提下，车头距离该分区入口可达到的最近距离的点，干扰点的位置与列车的制动性能和运行速度有关。
[0033]列车进入折返区域的关键点，与折返方式和车站站型有关:
[0034]站前折返：为接车分区所在区域的起点和终点；
[0035]站后折返：为折返分区所在区域的起点和折返前折返股道分区的起点。
[003本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于闭塞时间的折返能力分析方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)针对线路基础设施、列车控车模型、信号系统及运行组织参数进行数据准备；(2)建立分区划分原则，根据不同制式划分分区；其中，分区是指列车运行时，具有独占性的区段，同一时刻仅允许一列列车占用；根据列车作业类型将分区划分为不同类型；(3)基于不同制式下的信号系统工作流程，建立不同类型分区的闭塞时间模型；(4)根据折返策略和列车开行比例，引入图解法分析折返周期内所有列车之间在各关键点上形成的时间限制条件，构建列车运行计划周期；(5)基于列车运行计划周期进行异步仿真，生成列车运行时间距离曲线；(6)调用相应的闭塞时间模型和仿真数据，生成基于闭塞时间窗的运行计划周期；(7)建立能力计算模型，对基于闭塞时间窗的列车运行计划周期进行能力计算，(8)输出基于闭塞时间窗的无冲突车站运行计划周期能力计算结果，得到对应列车开行比例和折返策略下列车运行计划的平均接车间隔和平均发车间隔。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(1)具体为：(1.1)基于双点线路拓扑模型对线路基础设施数据建立数据库：(1.2)基于列车动力学模型建立列车静态和动态参数数据库；(1.3)建立信号系统相关时间参数数据库及基于ATP的控车模型：(1.4)运营组织相关参数。3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述步骤(2)中建立分区划分原则具体为将分区划分为接车分区、发车分区、车站股道分区、折返分区和折返股道分区。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：所述步骤(3)中建立闭塞时间模型具体为基于信号系统车模型、各子系统间工作流程、信号设备反应时间以及实际作业中人机交互时间的相关时间参数，分别建立接车分区、发车分区和折返分区的闭塞时间模型。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于：所述步骤(4)具体的包括以下步骤：(4.1)确定车站折返策略：根据折返作业车站站型和作业需求确定折返作业车站中所有可能的折返策略；根据折返策略可以确定进路占用方案周期；(4.2)确定列车开行比例；(4.3)使用图解法分析折返作业车站运行计划周期的步骤。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于：所述步骤(4.3)具体包括：步骤1：确定该折返方式能力分析的关键点，并用不同的字母在线路图中标示；根据折返策略分析可能涉及到的列车运行方向，从不同的列车运行方向分别进行分析，关键点的位置与折返方式、信号系统控车模型、闭塞制式、信号系统工作流程以及运营要求有密切的关系，包括：1)车站股道的停车点：由运营要求规定或根据列车车长和站台长度确定；2)对应于第一个接车分区入口点形成的后车干扰点，干扰点是后车在收到出清信息时，在保证不影响正常运行速度前提下，车头距离该分区入口可达到的最近距离的点，干扰点的位置与列车的制动性能和运行速度有关；列车进入折返区域的关键点，与折返方式和车站站型有关:站前折返：为接车分区所在区域的起点和终点；站后折返：为折返分区所在区域的起点和折返前折返股道分区的起点；
列车完成折返驶离车站或折返股道的关键点：站前折返：为发车分区所在区域的起点和终点；站后折返：为折返股道分区所在区域的起点和终点；步骤2：将各关键点按照折返作业时序、根据上下行方向分别依次...

【专利技术属性】
技术研发人员：马琳，郑勇，丁润成，魏远，季杭煜，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：