【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及轨道交通列车运行控制，具体涉及一种移动闭塞下列车运行组织优化方法。
技术介绍
1、随着“八纵八横”高速铁路网的日益密集和运输需求的不断增长，提高列车的运行安全和调度效率成为了铁路技术创新的重要方向，特别是在移动闭塞系统下，研究列车运行组织优化具有重要意义。
2、移动闭塞方式是一种基于通信的闭塞制式，它允许根据列车之间的实时距离来动态设置运行速度，这样既可以保障运行安全，又能增加行车密度，提高线路的运输能力。在移动闭塞条件下实现列车运行组织优化，是对传统固定闭塞方式的有效补充，适用于高密度、高频次的轨道交通环境。移动闭塞系统的优化研究，旨在进一步减少列车追踪间隔，对列车到发时刻、列车运行顺序进行调整，提升线路的运输能力，并实现列车运行组织的自动化和智能化；此外，优化列车运行组织，也是提高能源使用效率和响应突发事件调度能力的有效手段。
3、因此，研究移动闭塞下列车运行组织优化方法是结合现代的运输需求，以及当前网络化、智能化、数字化的发展趋势。探究在移动闭塞制式下实现列车运行控制与调度优化的新方法，具有重要的现实意义和紧迫性，对于改善人们的出行、推动社会发展具有积极的影响，将有助于推进铁路运输系统的现代化，满足更为安全、高效、绿色的交通运输需求。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种移动闭塞下列车运行组织优化方法，以高效地实现在移动闭塞条件下进列车运行组织优化。
2、为达到以上目的，本专利技术的技术方案是：提供一种移动闭塞下列车
3、步骤1：收集轨道线路信息和列车信息；
4、步骤2：设置时间长度，对其进行离散化处理；
5、步骤3：设计列车移动虚拟闭塞计算方法：基于移动闭塞下列车运行规则，设置以时间为索引的列车与区间状态变量，设置以时间为索引的列车速度、列车加速度、列车运行位置的列车运行过程变量；基于当前的列车速度与列车加速度，计算得到列车为保证安全行驶所预留的列车前端紧急制动距离，基于列车长度与列车安全运行间隔，计算得到列车为保证安全行驶所预留的列车后端安全间隔距离；通过列车与区间状态变量、列车运行过程变量和列车前端紧急制动距离、列车后端安全间隔距离，刻画列车对行车资源的占用过程，得到列车移动虚拟闭塞计算方法；
6、步骤4：基于列车移动虚拟闭塞计算方法，构建列车运行控制模型：对于列车运行组织问题，基于列车移动虚拟闭塞计算方法以及列车到发时刻及列车运行顺序，通过列车与区间状态变量和列车运行过程变量，描述列车运行过程，建立列车区间运行安全距离约束，以列车驶出区间时间最短为目标，构建以时间为索引的列车运行控制模型；
7、步骤5：设计拉格朗日松弛求解算法，实现列车运行调整及列车运行组织优化：对步骤4构建的列车运行控制模型设计拉格朗日松弛算法，将复杂的多列车动态耦合关系进行解耦，将多列车运行问题分解为单列车运行问题，通过对列车运行控制模型的求解实现列车运行调整及列车运行组织优化。
8、进一步的，所述的步骤1中收集的轨道线路信息包括线路长度、各区间长度、区间限速；列车信息包括列车长度、列车最大加速度及列车最小加速度。
9、进一步的，所述的步骤2中设置的时间长度需满足单列车驶出区间的时间要求；对设置的时间长度进行离散化处理，即将一个完整的时间长度离散化，铺化为单位时间步长的区间，并采用集合t＝{t|1,2,…,q}表示时间离散化后的时间集合，其中1和q分别表示设置的时间长度的开始时刻节点和结束时刻节点。
10、进一步的，所述的步骤3中，列车与区间状态变量为βf,a,t，描述列车在当前时刻是否在区间内运行，用值等于0或1的变量对列车与区间状态进行描述；当列车f在t时刻处于区间a内，变量等于1；当列车f在t时刻未处于区间a内时，变量等于0；
11、列车运行过程变量为连续型变量，符合运动学基本规律，描述列车的运行过程，即列车在当前时刻的速度、加速度以及列车在区间的具体位置，列车运行过程变量包括列车运行速度变量vf,a,t、列车运行加速度变量αf,a,t、列车运行位置sf,a,t；
12、列车为保证安全行驶所预留的列车前端紧急制动距离为计算公式为：列车为保证安全行驶所预留的列车后端安全间隔距离为计算公式为：其中，为列车f的最大运行加速度；lsafe为列车安全运行需保持的安全距离；为列车f的长度；
13、整数型变量f＝{f|1,2,…,m}表示列车集合，f是列车索引，m为列车数量；整数型变量s＝{s|1,2,…,n}表示车站集合，s是车站索引，n为车站数量；整数型变量a＝{a|(s1,s2),(s2,s3),…,(sn-2,sn-1),(sn-1,sn)}表示区间集合；t＝{t|1,2,…,q}表示时间集合；
14、通过上述刻画列车对行车资源的占用过程，得到列车移动虚拟闭塞计算方法为：行车资源占用前端为行车资源占用后端为列车对行车资源的占用前后端所确定的范围就是列车移动虚拟闭塞。
15、进一步的，所述的步骤4中构建的列车运行控制模型，具体包括以下决策变量：
16、定义0-1决策型变量表示列车在区间内的运行顺序，决策型变量等于1，表示在区间a内列车f先进入区间a且行驶于列车f'前，决策型变量等于0，表示在区间a内列车f'先进入区间a且行驶于列车f前；其中f＝{f|1,2,…,m}表示列车集合；s＝{s|1,2,…,n}表示车站集合；a＝{a|(s1,s2),(s2,s3),…,(sn-2,sn-1),(sn-1,sn)}表示区间集合；t＝{t|1,2,…,q}表示时间集合。
17、进一步的，所述的步骤4中构建以时间为索引的列车运行控制模型具体为：
18、(1)列车与区间状态约束
19、列车f在区间a的状态需满足区间状态约束：
20、
21、式中：βf,a,t表示t时刻列车f在区间a的状态；表示列车f到达区间a的时间；表示列车f离开区间a的时间；
22、(2)列车到达区间约束
23、列车f进入区间a的时间需满足到达区间a时间的约束：
24、
25、式中：表示最早到达区间a的时间；
26、(3)列车区间运行时间约束
27、列车在区间内运行的时间为区间内各时间间隔的总和：
28、
29、式中：表示列车在区间运行的时间；τ表示时间间隔，其大小由时间步长决定；
30、(4)列车区间运行速度约束
31、列车f在区间a运行需满足区间a的运行速度约束：
32、
33、
34、式中：vf,a,t表示t时刻列车f在区间a的速度；αf,a,t表示t时刻列车f在区间a的加速度；表示列车f在区间a的最大行驶速度；
35、(5)列车区间运行加速度约束
36、列车f在区间a运行本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种移动闭塞下列车运行组织优化方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种移动闭塞下列车运行组织优化方法，其特征在于：所述的步骤1中收集的轨道线路信息包括线路长度、各区间长度、区间限速；列车信息包括列车长度、列车最大加速度及列车最小加速度。
3.根据权利要求1所述的一种移动闭塞下列车运行组织优化方法，其特征在于：所述的步骤2中设置的时间长度需满足单列车驶出区间的时间要求；对设置的时间长度进行离散化处理，即将一个完整的时间长度离散化，铺化为单位时间步长的区间，并采用集合T＝{t|1,2,…,q}表示时间离散化后的时间集合，其中1和q分别表示设置的时间长度的开始时刻节点和结束时刻节点。
4.根据权利要求1所述的一种移动闭塞下列车运行组织优化方法，其特征在于：所述的步骤3中，列车与区间状态变量为βf,a,t，描述列车在当前时刻是否在区间内运行，用值等于0或1的变量对列车与区间状态进行描述，当列车f在t时刻处于区间a内，变量等于1；当列车f在t时刻未处于区间a内时，变量等于0；
5.根据权利要求1所述的一种移动闭塞下列
6.根据权利要求5所述的一种移动闭塞下列车运行组织优化方法，其特征在于：所述的步骤4中构建以时间为索引的列车运行控制模型具体为：
7.根据权利要求6所述的一种移动闭塞下列车运行组织优化方法，其特征在于：所述的步骤5中基于GUROBI求解器对所述的列车运行控制模型进行编译并设计拉格朗日松弛的次梯度算法求解，实现对列车到发时刻、列车运行顺序进行调整及列车运行组织优化，其中设计的拉格朗日松弛算法对列车运行控制模型求解的过程如下：
...【技术特征摘要】
1.一种移动闭塞下列车运行组织优化方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种移动闭塞下列车运行组织优化方法，其特征在于：所述的步骤1中收集的轨道线路信息包括线路长度、各区间长度、区间限速；列车信息包括列车长度、列车最大加速度及列车最小加速度。
3.根据权利要求1所述的一种移动闭塞下列车运行组织优化方法，其特征在于：所述的步骤2中设置的时间长度需满足单列车驶出区间的时间要求；对设置的时间长度进行离散化处理，即将一个完整的时间长度离散化，铺化为单位时间步长的区间，并采用集合t＝{t|1,2,…,q}表示时间离散化后的时间集合，其中1和q分别表示设置的时间长度的开始时刻节点和结束时刻节点。
4.根据权利要求1所述的一种移动闭塞下列车运行组织优化方法，其特征在于：所述的步骤3中，列车与区间状态变量为βf,a,t，...
【专利技术属性】
技术研发人员：龙思慧，李红韵，栾晓洁，孟令云，蔡晶，张光财，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：
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