一种虚拟编组下重载列车运行自动调整方法技术

本发明专利技术公开了一种虚拟编组下重载列车运行自动调整方法，包括步骤：输入重载列车计划运行图的相关数据和干扰场景数据，根据不同干扰场景构建虚拟编组下的列车运行调整模型；对不同干扰场景下的列车运行调整模型通过基于模拟退火的粒子群算法求解，确定调整后的各列车在各车站的到发时刻和虚拟编组关系；根据调整后的各列车在各车站的到发时刻和虚拟编组关系，确定列车的行车调度方案。本发明专利技术可在发生干扰事件时，进行重载列车运行图的调整，以实现更快速的恢复列车的正常运行。实现更快速的恢复列车的正常运行。实现更快速的恢复列车的正常运行。

【技术实现步骤摘要】
一种虚拟编组下重载列车运行自动调整方法


[0001]本专利技术涉及重载列车运行图调整的
，尤其涉及一种虚拟编组下重载列车运行自动调整方法。

技术介绍

[0002]重载铁路作为大宗货物运输的主要载体，在能源转移中发挥着重要的作用。货运重载化作为铁路长期发展的目标，随着重载列车轴重的增加和编组数量的增多，更加容易造成重载线路变形、基础设备损坏等现象，以及外部环境突变对重载列车造成的干扰越来越频繁，导致线路临时限速造成重载列车的轻微晚点和区间临时封锁造成重载列车的严重晚点。晚点持续时间如果较长，会在整个路网内进行传播。
[0003]因此，当干扰事件发生后，需要对列车运行图进行调整，传统的调整方法在技术和线路基础设施的限制下，能力几乎接近饱和。因此，为提高重载铁路的调度水平，需要研究一种适用于重载铁路领域的重载列车运行自动调整方案，为重载列车运行调整提供一种可行性方案，以实现更快速的恢复列车的正常运行。

技术实现思路

[0004]（一）要解决的技术问题鉴于现有技术的上述缺点、不足，本专利技术提供一种虚拟编组下重载列车运行自动调整方法，其解决了当干扰事件发生后，传统的调整方法在技术和线路基础设施的限制下，无法对列车运行图进行有效的调整的技术问题。
[0005]（二）技术方案为了达到上述目的，本专利技术采用的主要技术方案包括：第一方面，本专利技术实施例提供一种虚拟编组下重载列车运行自动调整方法，包括以下步骤：S1：输入重载列车计划运行图的相关数据和干扰场景数据，根据不同干扰场景构建虚拟编组下的列车运行调整模型；S2：对不同干扰场景下的列车运行调整模型通过基于模拟退火的粒子群算法求解，确定调整后的各列车在各车站的到发时刻和虚拟编组关系；S3：根据调整后的各列车在各车站的到发时刻和虚拟编组关系，确定列车的行车调度方案。
[0006]本专利技术实施例提出的一种虚拟编组下重载列车运行自动调整方法，通过在不同程度干扰场景下，虚拟编组下的重载列车运行自动调整的方法，为重载列车运行调整提供一种可行性，以实现更快速的恢复列车的正常运行。
[0007]可选地，虚拟编组下的列车运行调整模型包括：目标函数；目标函数的优化目标为以所有列车的总晚点时间最小，列车的总晚点时间为列车运行调整后所有列车在车站实际到发时刻与计划到发时刻的差值之和。
[0008]可选地，虚拟编组下的列车运行调整模型还包括不同干扰场景下的约束条件，包括：轻微干扰场景下的约束条件，包括：列车的区间运行时间约束、列车的车站作业时间约束、列车的车站停车约束、列车晚点时分约束、列车的同一条到发线占用间隔约束、列车的虚拟编组条件约束、列车的到发线占用约束和列车的到达和出发追踪间隔约束；严重干扰场景下的约束条件，包括：封锁区间防护约束、不早于计划时间约束、列车区间运行时间约束、列车的车站作业时间约束、列车的车站停车约束、列车的到发线占用约束、列车的虚拟编组条件约束、列车的到达和出发追踪间隔约束、编组列车占用同一条到发线约束。
[0009]可选地，构建虚拟编组下的列车运行调整模型，包括：对虚拟编组下的列车运行图模型中的非线性约束进行线性化，得到基于混合整数线性规划的列车运行调整模型。
[0010]可选地，轻微干扰场景包括临时限速场景，目标函数的公式为：其中，为模型的优化目标，临时限速场景下的优化目标为考虑列车等级的所有列车总晚点时间最小；N代表列车的总数；S代表车站的总数；代表列车的等级；整数变量，分别用于表示列车运行图调整后，列车i在车站j的实际到站时间和实际发车时间；为计划列车i在车站j的计划到站时间；为计划列车i在车站j的计划发车时间；代表列车到达时间的偏差；代表列车发车时间的偏差。
[0011]可选地，在临时限速场景下的约束条件中，列车的区间运行时间约束为：列车在区间的运行时间不能小于该段线路允许列车运行的最小时分；列车的车站作业时间约束为：列车在车站的最小停留时间不小于列车在车站的最小作业时间，列车在车站的最小作业时间包括必要的作业时间和起停附加时间之和；列车的车站停车约束为：如果计划运行图中规定列车需要在车站停车，则调整后也保证列车仍在该车站停车；如果计划运行图中规定列车通过车站不停车，则调整后可为通过车站不停车或停站；列车晚点时分约束为：调整后的到达和发车时刻必须保证不小于列车的晚点时间；列车的同一条到发线占用间隔约束为：若两列列车占用同一到发线时，满足编组条件和到发线长度的要求，则它们可以同时占用同一条到发线编组发出；若不符合编组条件和到发线长度的要求，则它们不能同时占用一条到发线，必须确保到发线先后占用的最小安全间隔时间，即后车的到达时间与前车的发车时间大于等于最小安全间隔时间；列车的到发线占用约束包括：列车只能在条件允许的到发线上占用，并且一列列车在某个车站只能占用一条到发线；如果重载列车在计划运行图中需要在某站占用某条到发线，则调整后的运行图中该列车也需要在某站占用该条到发线。
[0012]可选地，在临时限速场景下的约束条件中，列车的虚拟编组条件约束包括：如果两列车占用不同到发线，两列车的长度之和满足最大编组长度要求；
如果两列车占用同一条到发线，两列车的长度之和满足到发线的长度要求；如果不满足，两列车则不能同时占用一条到发线；计划占用同一条到发线且均计划停车的列车可以虚拟编组；任意前方列车至多和后方的一列列车编组。
[0013]可选地，在临时限速场景下的约束条件中，列车的到达和出发追踪间隔约束包括：相邻的两列列车在车站的到达和发车间隔时间同时满足最小追踪间隔；如果两列车虚拟编组，则要满足虚拟编组下的追踪间隔；当后方的列车发车晚点，且后方列车的等级大于或等于前方列车的等级时，允许发车晚点的列车在车站发生越行；列车到达顺序和发车顺序唯一性约束；列车在相邻车站间遵循先出发的列车先到达约束。
[0014]可选地，严重干扰场景包括区间封锁场景，目标函数的公式为：
[0015]其中，为模型的优化目标，区间封锁场景下的优化目标为所有列车总晚点时间最小。
[0016]可选地，在区间封锁场景下的约束条件中，封锁区间防护约束包括：区间封锁前不受影响的列车按原计划行车；区间封锁后，如果在区间封锁前已进入故障区域的列车继续向前运行，受影响的列车的发车时间大于区间封锁时间；不早于计划时间约束为：区间封锁结束后，列车的发车时间仍满足大于等于到达时间；列车区间运行时间约束为：列车在区间的运行时间不能小于该段线路允许列车运行的最小时分；列车的车站作业时间约束为：列车在车站的最小停留时间不小于列车在车站的最小作业时间，列车在车站的最小作业时间包括必要的作业时间和起停附加时间之和；列车的车站停车约束为：如果计划运行图中规定列车需要在车站停车，则调整后也保证列车仍在该车站停车；如果计划运行图中规定列车通过车站不停车，则调整后可为通过车站不停车或停站；列车的到发线占用约束包括：列车只能在条件允许的到发线上占用，并且一列列车在某个车站只能占用一条到发线；原计划停车列车在车站占用计划分配的到发线，原计划不停车列车由于晚点在车站临时分配本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种虚拟编组下重载列车运行自动调整方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：输入重载列车计划运行图的相关数据和干扰场景数据，根据不同干扰场景构建虚拟编组下的列车运行调整模型；S2：对不同干扰场景下的列车运行调整模型通过基于模拟退火的粒子群算法求解，确定调整后的各列车在各车站的到发时刻和虚拟编组关系；S3：根据调整后的各列车在各车站的到发时刻和虚拟编组关系，确定列车的行车调度方案。2.如权利要求1所述的虚拟编组下重载列车运行自动调整方法，其特征在于，所述虚拟编组下的列车运行调整模型包括：目标函数；所述目标函数的优化目标为以所有列车的总晚点时间最小，列车的总晚点时间为列车运行调整后所有列车在车站实际到发时刻与计划到发时刻的差值之和。3.如权利要求2所述的虚拟编组下重载列车运行自动调整方法，其特征在于，所述虚拟编组下的列车运行调整模型还包括不同干扰场景下的约束条件，包括：轻微干扰场景下的约束条件，包括：列车的区间运行时间约束、列车的车站作业时间约束、列车的车站停车约束、列车晚点时分约束、列车的同一条到发线占用间隔约束、列车的虚拟编组条件约束、列车的到发线占用约束和列车的到达和出发追踪间隔约束；严重干扰场景下的约束条件，包括：封锁区间防护约束、不早于计划时间约束、列车区间运行时间约束、列车的车站作业时间约束、列车的车站停车约束、列车的到发线占用约束、列车的虚拟编组条件约束、列车的到达和出发追踪间隔约束、编组列车占用同一条到发线约束。4.如权利要求2所述的虚拟编组下重载列车运行自动调整方法，其特征在于，所述构建虚拟编组下的列车运行调整模型，包括：对所述虚拟编组下的列车运行图模型中的非线性约束进行线性化，得到基于混合整数线性规划的列车运行调整模型。5.如权利要求3所述的虚拟编组下重载列车运行自动调整方法，其特征在于，所述轻微干扰场景包括临时限速场景，目标函数的公式为：；其中，为模型的优化目标，临时限速场景下的优化目标为考虑列车等级的所有列车总晚点时间最小；N代表列车的总数；S代表车站的总数；代表列车的等级；整数变量，分别用于表示列车运行图调整后，列车i在车站j的实际到站时间和实际发车时间；为计划列车i在车站j的计划到站时间；为计划列车i在车站j的计划发车时间；代表列车到达时间的偏差；代表列车发车时间的偏差。6.如权利要求5所述的虚拟编组下重载列车运行自动调整方法，其特征在于，在所述临时限速场景下的约束条件中，所述列车的区间运行时间约束为：列车在区间的运行时间不能小于该段线路允许列车运行的最小时分；列车的车站作业时间约束为：列车在车站的最小停留时间不小于列车在车站的最小作业时间，列车在车站的最小作业时间包括必要的作业时间和起停附加时间之和；
列车的车站停车约束为：如果计划运行图中规定列车需要在车站停车，则调整后也保证列车仍在该车站停车；如果计划运行图中规定列车通过车站不停车，则调整后可为通过车站不停车或停站；列车晚点时分约束为：调整后的到达和发车时刻必须保证不小于列车的晚点时间；列车的同一条到发线占用间隔约束为：若两列列车占用同一到发线时，满足编组条件和到发线长度的要求，则它们可以同时占用同一条到发线编组发出；若不符合编组条件和到发线长度的要求，则它们不能同时占用一条到发线，必须确保到发线先后占用的最小安全间隔时间，即后车的到达时间与前车的发车时间大于等于最小安全间隔时间；列车的到发...

【专利技术属性】
技术研发人员：周敏，董海荣，马小兰，谭立刚，王洪伟，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：