一种高铁车站通过能力计算与瓶颈识别方法、设备及介质与流程

本发明涉及列车信号控制领域，尤其是涉及一种高铁车站通过能力计算与瓶颈识别方法、设备及介质。

背景技术：

1、作为高速铁路网中节点或中枢的高速铁路车站，其作业组织效率将影响整个高速铁路系统网络的通畅度和运输效率。高速铁路受旅客出行特征的影响往往具有一定的时段性，一天中存在接发车密集的高峰时段，在此期间内接发车作业频繁使得车站能力利用紧张。尤其对于高密度车流的线路，在行车繁忙时段或发生延误后如何充分提高车站的通过能力进行组织行车，以提高运输效率和延误后的恢复能力，是当前亟需研究的课题。

2、车站通过能力应根据车站设施配置和作业组织方案，按均衡、合理使用股道的原则，计算全日及高峰时段到发线通过能力、咽喉通过能力。近年来，诸多学者对高铁车站通过能力计算方法及优化方案开展了相关研究。在现有多篇文献中，分别对通过能力的定义进行了更为细致的探究，划分概念层次，修正了关键参数取值。以车站进路为研究对象，结合图论等方法分别建立了高铁车站通过能力计算模型并验证了适用性。针对车站咽喉区布置、道岔分组等，建立了咽喉通过能力模型并降低了计算复杂度。在分析列车在站作业计划的基础上，建立了高峰时段通过能力计算模型，并分别提出了相应求解算法。然而，上述研究大多侧重于研究车站通过能力的理论模型和算法，缺少车站实际作业时间的历史数据应用。

3、cn110356438a公开了一种实时能力计算方法及系统，通过实时获取站场表示数据和车站作业信息(包括计划信息和过程信息)并从这些信息中提取指定作业相关的目标数据，以根据目标数据进行车站作业的能力计算。该方法虽然利用了实际作业数据，但是其获取的数据来源于cips和联锁系统，无法自动获取进路办理时间和具体车次的对应关系，需要人工进行干预，并且也未能给出对车站通过能力的瓶颈识别方法。

4、综上，目前的车站通过能力计算方法缺少无需人工进行干预即可直接利用历史数据进行计算的技术手段，同时，也缺乏对车站通过能力的瓶颈识别的研究，难以根据能力瓶颈为提高车站通过能力提供指导。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于调度集中系统(centralized traffic control，ctc)数据驱动的高铁车站通过能力计算与瓶颈识别方法、设备及介质，基于获取的ctc实际数据，在当前停站方案和行车组织下，分别计算繁忙时段到发线、上下行咽喉的占用时间利用率及通过能力，分析制约车站通过能力的瓶颈，为优化车站资源配置和列车开行方案提供依据，尤其在事件造成行车延误时为行车组织发挥车站最大能力提供决策支撑。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、根据本发明的第一方面，提供了一种基于ctc数据驱动的高铁车站通过能力计算与瓶颈识别方法，该方法包括以下步骤：

4、s1、获取ctc系统历史数据并提取关键信息；

5、s2、根据关键信息计算繁忙时段咽喉区通过能力和实际利用率、繁忙时段到发线通过能力和实际利用率；

6、s3、比较繁忙时段咽喉区实际利用率和繁忙时段到发线实际利用率，识别能力瓶颈。

7、作为优选的技术方案，所述的步骤s1包括以下步骤：

8、s101、读取指定时间段的列车计划记录文件；

9、s102、读取指定时间段的ctc站场表示历史记录文件、进路序列历史记录文件；

10、s103、根据记录文件中的信息，结合车站站场拓扑数据，在软件中重建站场及进路状态；

11、s104、从ctc站场表示历史记录文件起始点或上一轮查找的时间点开始查找设备类型为信号机，且状态为从禁止变为允许的记录；

12、s105、以信号机状态由禁止转为允许为触发条件，在ctc站场表示历史记录中向前查找预设进路办理时间范围内本信号机所对应的进路办理按钮被按下的操作记录，若在预设进路办理时间范围内，查找到对应的进路办理按钮被按下，则记录按钮按下时刻，作为本次作业的时间起点，否则，扩大查找范围继续查找；若在设定的最大查找范围内仍未查找到，则放弃统计对应进路，跳转步骤s104继续处理下一条记录；

13、s106、根据按钮按下时刻与信号机状态由禁止转为允许时刻的时间差，确定进路建立准备时间；

14、s107、根据车站站场拓扑数据，查找由当前信号机防护的进路白光带所涉及的线路区段，直至进路末端，确定进路信息；

15、s108、根据进路信息，在进路序列表历史记录文件中查找对应指定时间段的进路信息的车次匹配结果；

16、s109、以车次匹配结果作为索引，在进路序列表历史记录文件和列车计划记录文件中进行查找，确定对应进路的关键时间信息，结合进路建立准备时间形成一条进路办理作业记录，纳入数据表暂存；

17、s110、返回步骤s104，继续处理下一条记录，直至指定时间段的数据全部处理完成。

18、作为优选的技术方案，所述的步骤s108具体为：

19、若在进路序列表历史记录文件中匹配到对应指定时间段的进路信息的唯一的车次/进路数值对，则直接以所述车次/进路数值对作为车次匹配结果；

20、否则，根据车站站场拓扑数据，采用逆向查找车次窗法，由信号机开始沿进路相反方向查找车次窗，将查到的第一个车次作为车次匹配结果；

21、若逆向查找车次窗法仍未匹配到相应车次，则根据逆向查找车次窗法中对应信号机逆向查到的第一个车次窗，在ctc站场表示历史记录文件中以信号机亮起时间为起点，向后滚动时间，继续查找记录，直到最接近的车次窗中出现车次，将对应车次作为车次匹配结果。

22、作为优选的技术方案，所述的关键时间信息包括进路序列表历史记录文件和列车计划记录文件中存储的用于计算繁忙时段咽喉区通过能力和实际利用率、繁忙时段到发线通过能力和实际利用率中相关时间参数的进路触发时间、占用时间、出清时间、解锁时间、锁闭时间。

23、作为优选的技术方案，所述的繁忙时段咽喉区实际利用率的计算公式为

24、

25、tph＝tph0+tph1

26、其中，kph为繁忙时段咽喉区实际利用率；tph为繁忙时段咽喉区平均每一列车接发作业占用时间；tj为接车或发车进路建立准备时间；q为繁忙时段小时数；n为繁忙时段进站或出站经过咽喉区的列车数；tph0为进路建立后接车或发车等待时间；tph1为列车在咽喉区建立进路上的走行时间。

27、作为优选的技术方案，所述的繁忙时段咽喉区通过能力的计算公式为：

28、

29、其中，nph为繁忙时段咽喉区通过能力。

30、作为优选的技术方案，所述的繁忙时段到发线通过能力的计算公式为：

31、

32、tpz＝tpz0+tpz1

33、tpz1＝tpz1a+tpz1b

34、其中，npz为繁忙时段到发线能力；m为用于接发列车的到发线条数；tpz为繁忙时段每一列车到发作业占用到发线平均时长；tpz0为接车进路建立后等待列车进站直至进入到发线的时间；tpz1为列车占用到发线轨道区段的时间；tpz1a为列车上下客作业的停站时间；tpz1b为列车发车等待时间。

35、作为优选的技术方案，对于不停站正线通过列车，繁忙时段每一列车到发作业占用到发线平均时长tpz取不停站正线通过列车通过作业占用时间tpass。

36、作为优选的技术方案，所述的繁忙时段到发线实际利用率的计算公式为：

37、

38、其中，kpz为繁忙时段到发线实际利用率；n为繁忙时段进站或出站经过咽喉区的列车数。

39、作为优选的技术方案，所述的步骤s3具体为：

40、比较繁忙时段咽喉区实际利用率和繁忙时段到发线实际利用率的大小，识别能力瓶颈，其中，实际利用率越大表明越有可能存在能力瓶颈；

41、对最可能存在能力瓶颈的实际利用率的计算公式中的参数进行分析，确定能力瓶颈的制约因素，并基于制约因素，结合专家系统相关数据和经验对策确定改进方法。

42、根据本发明的第二方面，提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现所述的方法。

43、根据本发明的第三方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现所述的方法。

44、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

45、(1)本发明基于ctc数据选取繁忙时段计算到发线通过能力、咽喉区通过能力，在原有普速铁路通过能力计算方法的基础上，根据高速铁路的特点，把其中的“到发线空费系数”、“咽喉道岔组的空费系数”、“利用率”等几个参数需要经验取值的，用来自ctc实际采集的数据来计算，实现每个站均能根据实际情况计算，避免了经验值不准确带来的误差，比原公式中设定利用率经验参数更加合理，计算结果更加准确，且贴合实际。

46、(2)本发明自动从ctc系统中获取并提取关键信息，信息来源相对综合且单一，相比较于多源数据信息，无需人工进行干预，且无需调整数据格式以能够进行统一分析，实现难度低。

47、(3)本发明通过分析到发线及上下行咽喉的实际利用率的差异性，识别当前车站存在的能力瓶颈，并给出相关提示信息和建议，识别结果可靠，给出的建议具有针对性。