城轨高平峰过渡阶段列车运行图调整方法、系统及设备

本发明涉及城轨列车运行控制，特别是涉及一种城轨高平峰过渡阶段列车运行图调整方法、系统及设备。

背景技术：

1、目前，城市轨道交通(以下称城轨)快速发展，且由于城轨具有安全可靠、速度快及乘车环境舒适等特点，目前已经成为市民选择出行的主要交通方式之一。城轨客流分布具有显著的时间不均衡特性，城轨运营公司为了节约运营成本通常根据客流量的大小将全天的运营时段划分为高峰和平峰时段。高峰时段线上运行的列车多，发车间隔小，运力充足。相反地，平峰时段运行的列车少，发车间隔大，运力较小。

2、城轨是一个复杂巨系统，在运营的过程中难免会出现如车门故障、线路阻塞、广播故障等复杂因素的干扰。运营干扰通常会造成某个或者多个列车产生延误，导致原计划不可行。为了减小延误对运营和乘客造成的负面影响，需要对列车运行图进行调整。城轨调度员是城市轨道交通行车指挥的核心。在故障及应急条件下，城轨调度员需要根据运营干扰的影响大小、列车的运行状况等迅速做出反应，充分利用备用列车等城轨资源对运行图进行调整，使线上列车尽快恢复运营秩序。若在高峰到平峰过渡时段有列车发生延误，则会导致高峰时段的乘客在站台滞留。调度员目前调整列车运行图的策略主要是从运营公司的角度考虑，使线路上的列车尽快按照计划运行图运行，同时减少列车延误，提高运行图兑现率。但在发生延误后，随着高峰列车回段发车间隔也逐渐增加，导致原本滞留的乘客无法被更好的服务，降低了乘客服务质量。因此，现阶段的列车运行图调整方法往往无法适用于高平峰过渡时段发生延误的场景。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种基于两阶段法的城轨高平峰过渡阶段列车运行图调整方法、系统及设备，提高列车运行图兑现率，减少乘客在站台的滞留时间。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、第一方面，本发明提供一种城轨高平峰过渡阶段列车运行图调整方法，包括：

4、获取目标区域的列车运行数据和乘客数据；所述列车运行数据包括待调整车次数据、加开车次数据、车站数据和列车数据；所述待调整车次数据包括待调整车次在不同车站的出发时间和到达时间；所述加开车次数据包括加开车次在不同车站的出发时间和到达时间；所述车站数据包括列车在车站的停站时间、列车在两相邻车站或线路所之间的运行时间；所述列车数据包括连续两个车次的发车间隔时间、连续两列列车的追踪间隔、列车折返时间以及车辆段存储的车底数量；所述乘客数据包括不同车站等待乘坐待调整车次的乘客数量、不同车站实际乘坐待调整车次的乘客数量、相邻待调整车次的发车时刻之间的乘客到达率、不同车站实际乘坐加开车次的乘客数量以及各车站最大上车乘客数；

5、根据所述目标区域的列车运行数据和乘客数据，构建高平峰过渡阶段列车运行约束集合；所述高平峰过渡阶段列车运行约束集合包括列车发车时间约束模型、列车停站时间约束模型、列车区间运行时间约束模型、列车发车间隔约束模型、列车追踪间隔约束模型、列车折返约束模型、车站服务频次约束模型、车底周转约束模型和乘客乘降约束模型；

6、基于所述高平峰过渡阶段列车运行约束集合，以站台滞留乘客数、取消车次数以及列车运行图偏移最小为目标，建立高平峰过渡阶段列车运行调整模型；其中，列车运行图偏移包括各车次在终点车站的实际到达时间与计划到达时间的偏移以及各车次在始发车站的实际发车时间与计划发车时间的偏移；

7、利用两阶段算法对所述高平峰过渡阶段列车运行调整模型求解，以得到待调整车次运行数据集和加开车次运行数据集；

8、基于所述待调整车次运行数据集和所述加开车次运行数据集，构建调整后列车运行图。

9、可选地，所述高平峰过渡阶段列车运行调整模型中目标函数为：

10、minω1·sum1+ω2·sum2+ω3·sum3；

11、

12、

13、

14、

15、

16、

17、其中，ω1为第一权重参数，ω2为第二权重参数，ω3为第三权重参数；sum1为所有车站滞留乘客数量之和，sum2为所有车次在始发车站的发车时间与终点车站到达时间与计划运行图的偏移之和，sum3为所有取消车次数量之和；表示在车站s因容量约束无法乘坐待调整车次f而滞留的人数；表示在车站s等待乘坐待调整车次f的乘客数量；表示实际乘坐待调整车次f的乘客数量；表示在车站s因容量约束无法乘坐加开车次q而滞留的人数；表示在车站s等待乘坐加开车次q的乘客数量；表示实际乘坐加开车次q的乘客数量；uf表示待调整车次f的在始发车站的发车时间与终点车站到达时间与计划运行图的偏移；表示待调整车次f在终点车站的实际到达时间；表示待调整车次f在终点车站的计划到达时间；df,γ(f)表示待调整车次f在始发车站的实际出发时间；表示待调整车次f在始发车站的计划出发时间；ef表示待调整车次f是否取消，ef为0-1变量；f表示待调整车次集合，q表示加开车次集合，s为车站集合。

18、第二方面，本发明提供一种城轨高平峰过渡阶段列车运行图调整系统，包括：

19、城轨信息获取模块，用于获取目标区域的列车运行数据和乘客数据；所述列车运行数据包括待调整车次数据、加开车次数据、车站数据和列车数据；所述待调整车次数据包括待调整车次在不同车站的出发时间和到达时间；所述加开车次数据包括加开车次在不同车站的出发时间和到达时间；所述车站数据包括列车在车站的停站时间、列车在两相邻车站或线路所之间的运行时间；所述列车数据包括连续两个车次的发车间隔时间、连续两列列车的追踪间隔、列车折返时间以及车辆段存储的车底数量；所述乘客数据包括不同车站等待乘坐待调整车次的乘客数量、不同车站实际乘坐待调整车次的乘客数量、相邻待调整车次的发车时刻之间的乘客到达率、不同车站实际乘坐加开车次的乘客数量以及各车站最大上车乘客数；

20、运行约束模块，用于根据所述目标区域的列车运行数据和乘客数据，构建高平峰过渡阶段列车运行约束集合；所述高平峰过渡阶段列车运行约束集合包括列车发车时间约束模型、列车停站时间约束模型、列车区间运行时间约束模型、列车发车间隔约束模型、列车追踪间隔约束模型、列车折返约束模型、车站服务频次约束模型、车底周转约束模型和乘客乘降约束模型；

21、运行调整模型构建模块，用于基于所述高平峰过渡阶段列车运行约束集合，以站台滞留乘客数、取消车次数以及列车运行图偏移最小为目标，建立高平峰过渡阶段列车运行调整模型；其中，列车运行图偏移包括各车次在终点车站的实际到达时间与计划到达时间的偏移以及各车次在始发车站的实际发车时间与计划发车时间的偏移；

22、模型求解模块，用于利用两阶段算法对所述高平峰过渡阶段列车运行调整模型求解，以得到待调整车次运行数据集和加开车次运行数据集；

23、列车运行图调整模块，用于基于所述待调整车次运行数据集和所述加开车次运行数据集，构建调整后列车运行图。

24、第三方面，本发明提供一种电子设备，包括存储器及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述电子设备执行城轨高平峰过渡阶段列车运行图调整方法。

25、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

26、本发明公开一种城轨高平峰过渡阶段列车运行图调整方法、系统及设备，基于目标区域的列车运行数据和乘客数据，分别建立列车发车时间约束模型、列车停站时间约束模型、列车区间运行时间约束模型、列车发车间隔约束模型、列车追踪间隔约束模型、列车折返约束模型、车站服务频次约束模型、车底周转约束模型和乘客乘降约束模型；然后以站台滞留乘客数、取消车次数以及列车运行图偏移最小为目标，建立高平峰过渡阶段列车运行调整模型，利用两阶段算法求解后得到待调整车次运行数据集和加开车次运行数据集。本发明考虑到影响列车延误的多个因素：列车停站时间、列车区间运行时间、列车发车间隔、列车追踪间隔、列车折返、车底周转，从而充分利用备用车等资源，结合加开车次策略，减少乘客在站台的滞留时间，提高乘客服务质量；同时，通过构建高平峰过渡阶段列车运行调整模型并求解得到相应结果，能够提高运行图兑现率，使列车运行图尽快恢复至计划图。