包含空车调拨的高速铁路网络动车组运用计划调整方法技术

本发明专利技术公开了一种包含空车调拨的高速铁路网络动车组运用计划调整方法，包括：明确调整后的列车运行图信息；确立车次接续条件，建立车次接续关系；构建包含空车调拨的动车组接续网络；建立考虑包含空车调拨的高铁路网动车组运用计划调整模型；确定高铁路网动车组运用计划调整方案；本发明专利技术针对多车种

【技术实现步骤摘要】
包含空车调拨的高速铁路网络动车组运用计划调整方法


[0001]本专利技术涉及高速铁路动车组调度指挥
，特别是一种包含空车调拨的高速铁路网络动车组运用计划调整方法
。

技术介绍

[0002]动车组是高速铁路运营过程中的一种重要设施设备资源，对于铁路运营管理者来说它是执行列车运行图任务的最终载体，对于旅客来说它是最直接的载运工具
。
高速铁路系统本身是一个易受诸多内部及外部因素影响的复杂综合系统
。
当高速铁路列车在运行过程中遇到不良天气
、
任务失误以及线路
、
通信信号
、
动车组故障等情况时，处于该系统中的动车组也会受到影响
。
如果高速铁路在日常运营过程中受到严重干扰并导致列车偏离原计划运行时，需要对相关的行车计划进行调整
。
在调整过程中不仅需要对列车运行图进行调整，还需要对动车组运用计划进行调整，从而保障调整后的列车运行图能够得到充分地执行
。
随着高速铁路网络规模的进一步扩大，投入运营的动车组数量也不断增加，动车组的实际运营环境也在不断发生变化，严重干扰场景下高铁网络动车组运用计划调整问题已经成为铁路调度指挥方面亟需解决的关键问题之一
。
[0003]目前国内针对动车组运用计划调整的研究还不常见，现有方法通常依据动车组调度员的人工经验，即在干扰发生后进行基于“人工经验”动车组运用计划调整
。
当严重干扰情况发生时，调度员首先需要根据严重干扰信息
(
比如干扰的发生时间
、
地点及影响范围，干扰的预计持续时长等
)
，对现有的列车运行图进行调整
。
然后，根据调整后的列车运行图，依据个人经验进行动车组运用计划的调整
。
目前也存在辅助调度软件，在调整过程中起辅助决策的作用
。
[0004]基于人工经验调整的方法，通常效率较低，且给调度员带来较大的工作压力
。
既有的辅助调度软件运用环境设置较为简单，如不考虑空车调拨，不考虑动车组的日常维修限制或仅考虑单一
(
时间或里程
)
维修限制，不能对车组类型进行识别等，无法保障调整过程中的实际运行安全
。
通常辅助软件中所涉及方法的计算时间也较长，也无法保障解决方案的实时性需求
。
因此，现有技术并不能有效地辅助现场的应急管理决策
。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中环境设置简单及计算耗时长等问题，本专利技术提出一种包含空车调拨的高铁路网动车组运用计划调整方法
。
该方法针对多车种
、
多动车段
(
所
)
构成的复杂高铁路网，在考虑空车调拨
、
动车组改编及日常检修作业等条件下，实现动车组运用计划调整方案的快速生成
。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种包含空车调拨的高速铁路网络动车组运用计划调整方法，包括以下步骤：
[0007]步骤
1、
明确调整后的列车运行图信息；
[0008]步骤
2、
确立车次接续条件，建立车次接续关系；
[0009]步骤
3、
构建包含空车调拨的动车组接续网络；
[0010]步骤
4、
建立考虑包含空车调拨的高铁路网动车组运用计划调整模型；
[0011]步骤
5、
确定高铁路网动车组运用计划调整方案
。
[0012]作为本专利技术的进一步改进，所述步骤1具体如下：
[0013]当高速铁路网络中发生干扰时，根据高速铁路网络运行过程中受干扰的影响程度及该干扰可能得持续时间，及时发布调整后的列车运行图；在得到发布调整后的列车运行图后，明确运行图中关键信息，即与列车车次相关的信息；梳理关键车次信息，作为初始输入数据
。
[0014]作为本专利技术的进一步改进，在步骤2中，车次接续的判断条件包括：
[0015]条件
1)、
判断前序车次的终到车站是否与后序车次的始发车站相同，只有二者相同时才能满足车次接续要求；
[0016]条件
2)、
判断前序车次的终到时间是否小于后序车次的始发时间；且始发时间和终到时间之差要大于接续作业时间的最小值；
[0017]条件
3)、
判断是否具备改编条件
。
[0018]作为本专利技术的进一步改进，在条件
2)
中，若初始数据存在多天的车次信息，为了防止车次接续错乱，此时后续车次的始发时间与前序车次的终到时间之差要小于某个固定值
。
[0019]作为本专利技术的进一步改进，在条件
3)
中，判断是否具备改编条件具体包括：
[0020]当前序车次的终到车站与后续车次的始发车站相同，但该衔接车站没有直接与路网中的动车段相连的线路，则无法进行动车组的改编，即前后车次编组必须一致；
[0021]当前序车次的终到车站与后续车次的始发车站相同，且该衔接车站具有直接与动车段相连的线路，此时前后车次的动车组类型必须相同，但编组数量可以不同；当编组数量不同时，条件
2)
中的接续作业时间需要大于允许的最小改编作业时间
。
[0022]作为本专利技术的进一步改进，在步骤3中，基于运筹学图论方法，建立包含空车调拨的动车组接续网络；所述动车组接续网络为一个有向图
G
＝
(V,E)
，图中点
V
代表各车次以及由动车段构成的源点
/
汇点，边
E
则代表网络图中的弧
。
[0023]作为本专利技术的进一步改进，根据各弧代表的实际含义，对弧进行分类，包括车次接续弧
、
空驶接续弧
、
过夜驻留弧
、
车次改编弧以及出入段弧；在动车组运用计划调整过程中对添加的空驶车次的始发
、
终到车站进行限制，即规定能够进行空车调拨的区间；然后对空驶车次进行集成，减少空驶车次数量，进一步缩小问题的复杂度
。
[0024]作为本专利技术的进一步改进，所述步骤4具体如下：
[0025]在构建的包含空车调拨的动车组接续网络上，根据动车组运用计划调整的实际需求，建立一个两阶段混整数线性整数优化模型；第一阶段模型用于生成多种与原动车组运用计划方案路径相似或偏离较小的可行路径集合，其优化目标包含4个部分：
(1)
取消车次惩罚；
(2)
偏离原计划惩罚；
(3)
额外空驶车次使用惩罚；
(4)
库存不平衡惩罚；目标函数为最小化费用，模型表示为：
[0026]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种包含空车调拨的高速铁路网络动车组运用计划调整方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤
1、
明确调整后的列车运行图信息；步骤
2、
确立车次接续条件，建立车次接续关系；步骤
3、
构建包含空车调拨的动车组接续网络；步骤
4、
建立考虑包含空车调拨的高铁路网动车组运用计划调整模型；步骤
5、
确定高铁路网动车组运用计划调整方案
。2.
根据权利要求1所述的包含空车调拨的高速铁路网络动车组运用计划调整方法，其特征在于，所述步骤1具体如下：当高速铁路网络中发生干扰时，根据高速铁路网络运行过程中受干扰的影响程度及该干扰可能得持续时间，及时发布调整后的列车运行图；在得到发布调整后的列车运行图后，明确运行图中关键信息，即与列车车次相关的信息；梳理关键车次信息，作为初始输入数据
。3.
根据权利要求1或2所述的包含空车调拨的高速铁路网络动车组运用计划调整方法，其特征在于，在步骤2中，车次接续的判断条件包括：条件
1)、
判断前序车次的终到车站是否与后序车次的始发车站相同，只有二者相同时才能满足车次接续要求；条件
2)、
判断前序车次的终到时间是否小于后序车次的始发时间；且始发时间和终到时间之差要大于接续作业时间的最小值；条件
3)、
判断是否具备改编条件
。4.
根据权利要求3所述的包含空车调拨的高速铁路网络动车组运用计划调整方法，其特征在于，在条件
2)
中，若初始数据存在多天的车次信息，为了防止车次接续错乱，此时后续车次的始发时间与前序车次的终到时间之差要小于某个固定值
。5.
根据权利要求3所述的包含空车调拨的高速铁路网络动车组运用计划调整方法，其特征在于，在条件
3)
中，判断是否具备改编条件具体包括：当前序车次的终到车站与后续车次的始发车站相同，但该衔接车站没有直接与路网中的动车段相连的线路，则无法进行动车组的改编，即前后车次编组必须一致；当前序车次的终到车站与后续车次的始发车站相同，且该衔接车站具有直接与动车段相连的线路，此时前后车次的动车组类型必须相同，但编组数量可以不同；当编组数量不同时，条件
2)
中的接续作业时间需要大于允许的最小改编作业时间
。6.
根据权利要求1或4或5所述的包含空车调拨的高速铁路网络动车组运用计划调整方法，其特征在于，在步骤3中，基于运筹学图论方法，建立包含空车调拨的动车组接续网络；所述动车组接续网络为一个有向图
G
＝
(V,E)
，图中点
V
代表各车次以及由动车段构成的源点
/
汇点，边
E
则代表网络图中的弧
。7.
根据权利要求6所述的包含空车调拨的高速铁路网络动车组运用计划调整方法，其特征在于，根据各弧代表的实际含义，对弧进行分类，包括车次接续弧
、
空驶接续弧
、
过夜驻留弧
、
车次改编弧以及出入段弧；在动车组运用计划调整过程中对添加的空驶车次的始发
、
终到车站进行限制，即规定能够进行空车调拨的区间；然后对空驶车次进行集成，减少空驶车次数量，进一步缩小问题的复杂度
。
8.
根据权利要求7所述的包含空车调拨的高速铁路网络动车组运用计划调整方法，其特征在于，所述步骤4具体如下：在构建的包含空车调拨的动车组接续网络上，根据动车组运用计划调整的实际需求，建立一个两阶段混整数线性整数优化模型；第一阶段模型用于生成多种与原动车组运用计划方案路径相似或偏离较小的可行路径集合，其优化目标包含4个部分：
(1)
取消车次惩罚；
(2)
偏离原计划惩罚；
(3)
额外空驶车次使用惩罚；
(4)
库存不平衡惩罚；目标函数为最小化费用，模型表示为：其中，
z
(M
‑
P)
表示第一阶段模型的费用，为属于图定车次
T
*
且编组方式为
m
e
的取消车次
t
的费用，
ζ
·
γ
c
为接续组合
c
，即接续组合中前后续车次在干扰发生时间
Dis
s
前的费用，为空驶车次
t
，即属于空驶车次
T
a
且编组方式不为
m
e
)
的费用，为动车段
b
中
u
类似动车组的库存不平衡的惩罚；第一阶段模型约束条件主要考虑以下5类，具体模型如下：
(1)
车次唯一性约束：车次唯一性约束：其中为0‑1决策变量，若车次
t
的担当动车组编组方式为
m
，则取1，否则为0；
T1、T2代第1天及第2天运行图车次集合，根据要求为了完成一天内的车次任务，
T1∪T2中对应的车次必须有且只有某一动车组担当；
T
e
、T
n
分别为可用空驶车次集合和可用过夜车次集合，至多被使用一次；
A
t
、D
t
分别表示车次
t
的终到和始发车站，
B
为动车段集合；
(2)
接续网络平衡约束：保证接续网络中各中间节点的流平衡，其中为0‑1决策变量，若编组方式
m
和
m'
分别为接...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟庆伟，庾映雪，唐浩铭，田金玉，艾毅，张永祥，
申请(专利权)人：中国民用航空飞行学院，
类型：发明
国别省市：