專利名稱：城市軌道交通終端站的折返調度方案的確定方法及系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及城市軌道交通技術領域，更具體地說，涉及一種城市軌道交通終端站的折返調度方案的確定方法及系統。
背景技術：
目前城市軌道交通中，終端站的折返能力是影響軌道交通線路運輸能力的主要因素之一，因此提升終端站的折返能力對于城市軌道交通而言非常重要。其中折返能力指單位時間內，折返站所能通過的最大折返列車對數。發明人在實現本發明的過程中發現現有技術可以通過城市軌道交通運行控制系統，完成對軌道線路內信號設備的集中控制，實現列車在終端站的折返調度，該系統包括 ATS (Automatic Train Supervision,列車自動監督系統)、ATP (Automatic Train Protection,列車自動防護系統)、AT0 (Automatic Train Operation,列車自動駕駛系統)、聯鎖等子系統；但現有城市軌道交通運行控制系統是嚴格參照實施圖進行終端站的折返調度，各列車在終端站的折返路徑被唯一指定，當列車前方指定的軌道區間發生故障或被占用時，該列車將一直處于等待狀態，直至該指定的軌道區間排除故障或清空區間為止，這就使得終端站的折返調度滯后于實施圖預定的計劃，造成列車晚點，降低了終端站的折返能力；其中實施圖指當日全線列車運行計劃，規定了各次列車在各站的到發時刻、停靠股道與折返路徑等信息。
發明內容
有鑒于此，本發明實施例提供一種城市軌道交通終端站的折返調度方案的確定方法及系統，以解決現有技術終端站的折返調度滯后于實施圖預定的計劃，而造成的終端站折返能力較低的問題。為實現上述目的，本發明實施例提供如下技術方案一種城市軌道交通終端站的折返調度方案的確定方法，包括統計預設的未來時間段內終端站需折返調度的列車的出站和到站的晚點時間；當所述晚點時間總和大于預設晚點時間閾值時，確定終端站的當前作業，依據所確定的終端站的當前作業確定所述未來時間段內終端站的折返調度方案；所述確定終端站的當前作業，依據所確定的終端站的當前作業確定所述未來時間段內終端站的折返調度方案包括依據終端站的各個需折返調度列車的前一作業，確定終端站的各個需折返調度列車的當前可選作業集合，將所述各個需折返調度列車的當前可選作業集合進行整合，形成終端站的當前可選作業集合；確定所述終端站的當前可選作業集合中各可選作業的發生時間，從所確定的各可選作業的發生時間中查找發生時間最早的列車的可選作業，將發生時間最早的列車的可選作業確定為終端站的當前作業；
將終端站所要執行的下一作業作為當前作業，依據上述確定的終端站的當前作業更新終端站的各個需折返調度列車的前一作業，重復上述確定終端站當前作業的過程，直至確定出所述未來時間段內終端站的折返調度方案。本發明實施例還提供一種城市軌道交通終端站的折返調度方案的確定系統，包括統計模塊，用于統計預設的未來時間段內終端站需折返調度的列車的出站和到站的晚點時間；判斷模塊，用于判斷所述晚點時間是否大于預設晚點時間；確定模塊，用于在所述判斷模塊的判斷結果為是時，確定終端站的當前作業，依據所確定的終端站的當前作業確定所述未來時間段內終端站的折返調度方案； 其中，所述確定模塊包括可選作業集合確定單元，用于依據終端站的各個需折返調度列車的前一作業，確定終端站的各個需折返調度列車的當前可選作業集合，將所述各個需折返調度列車的當前可選作業集合進行整合，形成終端站的當前可選作業集合；當前作業確定單元，用于確定所述終端站的當前可選作業集合中各可選作業的發生時間，從所確定的各可選作業的發生時間中查找發生時間最早的列車的可選作業，將發生時間最早的列車的可選作業確定為終端站的當前作業；更新單元，用于將終端站所要執行的下一作業作為當前作業，依據所述當前作業確定單元確定的終端站的當前作業更新終端站的各個需折返調度列車的前一作業；循環單元，用于循環執行所述可選作業集合確定單元，所述當前作業確定單元和所述更新單元的操作，直至確定出所述未來時間段內終端站的折返調度方案。基于上述技術方案，本發明實施例提供的城市軌道交通終端站的折返調度方案的確定方法及系統，在預設未來時間段內終端站需折返調度列車的晚點時間總和大于預設晚點時間閾值時，確定預設未來時間段內終端站的折返調度方案，其中確定未來時間段內終端站的折返調度方案包括了確定終端站的當前可選作業集合的步驟，確定終端站的當前作業的步驟，更新終端站各個需折返調度列車的前一作業的步驟和重復確定終端站的當前作業的步驟。本發明實施例提供的城市軌道交通終端站的折返調度方案的確定方法及系統，在終端站的折返調度滯后于實施圖預定的計劃時，將確定預設未來時間段內終端站的折返調度方案，以使城市軌道交通運行控制系統執行該折返調度方案，減小了終端站列車的晚點時間，本發明解決了現有技術終端站的折返調度滯后于實施圖預定的計劃，而造成的終端站折返能力較低的問題，提高了終端站折返能力。
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖I為本發明實施例提供的終端站折返配線的示意圖；圖2為本發明實施例提供的一種城市軌道交通終端站的折返調度方案的確定方法的流程圖；圖3為本發明實施例提供的確定所述未來時間段內終端站的折返調度方案的方法流程圖；圖4為本發明實施例提供的確定各可選作業的發生時間的方法流程圖；圖5為本發明實施例提供的城市軌道交通終端站的折返調度方案的確定系統的結構框圖；圖6為本發明實施例提供的可選作業集合確定單元的結構框圖；圖7為本發明實施例提供的當前作業確定單元的結構框圖；圖8為本發明實施例提供的更新單元的結構框圖；
圖9為本發明實施例提供的統計模塊的結構框圖；圖10為本發明實施例提供的城市軌道交通終端站的折返調度方案的確定系統的另一結構框圖。
具體實施例方式下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。為了能夠更好的說明本發明實施例提供的城市軌道交通終端站的折返調度方案的確定方法及系統，下面先對終端站的折返配線進行下介紹。參照圖1，圖I為本發明實施例提供的終端站折返配線的示意圖，圖I所示為一種可選的終端站折返配線方式。如圖I所示，終端站站前含單渡線，站后含雙折返線，并通過該折返線與車輛段相連，其中入庫與出庫使用固定的折返線。終端站的作業可分為出庫、入庫和折返三大類，其中折返又可分為站前折返和站后折返兩小類。根據站前渡線的配置，站前折返又可分為側進直出和直進側出兩種；根據站后折返線或渡線的配置，站后折返也可進一步細分。根據列車位置的移動，列車在終端站的各作業過程又可劃分為若干子過程。入庫過程可劃分為進站下客、進折返線與出站三個子過程，如圖中A-B，B-D與D-c。出庫過程可分為進折返線、進站上客與出站三個子過程，如圖中E-H、H-I與I-f。站前折返過程的分解依據渡線走向而定，以圖中側進直出方式為例，可分為側向進站上下客與出站兩個子過程，如圖中A-C與
I-f。站后折返過程可劃分為進站下客、進折返線換頭、出折返線上客與出站四個子過程，如圖中 A-B、B-D、G-I 與 I-f。各作業子過程間存在相互制約的關系。為描述這類關系，需提取線路中的關鍵位置點，如下列車在站內運行進路的起點和終點，由這些進路對應的始端和終端信號機確定，記為集合W1，如圖I中A-I共9個位置點；與運行進路相關的道岔防護點，記為集合Ψ2，如圖I中a_d共4個位置點。終端站進路解鎖一般采用逐段解鎖方式，也即列車每駛過一段道岔區段，則該區段自動解鎖，以提高線路利用率。如進路解鎖采用一次解鎖方式，則無需提取該類位置點；列車完成折返駛離開車站的關鍵點,記為集合Ψ3，如圖I中e、f兩個位置點。
為能夠更好的對本發明實施例提供的城市軌道交通終端站的折返調度方案的確定方法及系統進行說明，現設定本發明實施例中列車I在終端站的第i個作業子流程為一個事件eu。e1；i={qiji, Zlji, Xlj^ylji Iqla e Ψ” Zli e Ψ! U ψ3, yu—Xu 彡 F(e1;i)}，其中，qi,i與Zu分別表示該作業子流程的起始與結束位置，X1, i與yu分別表示該作業子流程的起始和結束時間，F(ei,i)表示該子流程所需的最小作業時間，取決于其起始和結束位置。以圖I中進站下客子流程A-B為例，FG1J為列車進站時間與最小停站下客時間之和。設定列車I到站的事件為V1, V ^{ζ^ο, Υι,οΙζχ,ο e ，其中Z1J與yu分別表示列車I到達車站站外的位置點和時間點，包括正線到達和折返線到達。圖2為本發明實施例提供的一種城市軌道交通終端站的折返調 度方案的確定方法的流程圖，結合圖I和圖2所示，該方法可以包括步驟S100、統計預設的未來時間段內終端站需折返調度的列車的出站和到站的晚點時間；城市軌道交通運行控制系統可按固定頻率實時或定時的檢測終端站內各列車的作業狀態，在城市軌道交通運行控制系統所進行的檢測的基礎上，預計當前時刻站內所有列車的預計出站時刻及未來時間段內相關列車的預計到站時刻，計算預計的出站時刻與預計的到站時刻相對實施圖計劃的時刻或預設折返調度方案規定的時刻的總晚點時間，本發明實施例所示預設折返調度方案為按照本發明的方法或系統所確定的終端站折返調度方案。步驟S200、當所述晚點時間總和大于預設晚點時間閾值時，確定終端站的當前作業，依據所確定的終端站的當前作業確定所述未來時間段內終端站的折返調度方案；如果所計算的總晚點時間小于或等于預設晚點時間閾值，則按照實施圖規定的折返路徑及作業流程安排終端站內的列車作業即可；如果所計算的總晚點時間大于預設晚點時間閾值，那么所述未來時間段內終端站的折返調度方案不能按照實施圖或預設折返調度方案規定的折返路徑及作業流程進行，否則列車晚點的狀況無法改變，此時需確定所述未來時間段內新的終端站的折返調度方案，通過執行所確定的折返調度方案以減小列車作業的晚點時間；本發明實施例先確定終端站的當前作業，然后依據所確定的終端站的當前作業實現所述未來時間段內終端站的折返調度方案的確定，此處終端站的當前作業是指終端站在所述未來時間段內的某一時刻，發生時間需立即校驗的事件。考慮終端站的作業過程為離散事件驅動的動態系統，則終端站折返調度方案內的事件可分為三類(I)過去事件，也即已發生或發生時間已經確定的事件；(2)當前事件，也即發生時間需立即校驗的事件；(3)未來事件，也即發生時間待定的事件。在所述未來時間段內，每一列車在某一時刻有且只有一個當前事件，當前事件在該時刻并沒有發生，而是需要在該時刻進行當前事件發生時間的校驗和確定。當前事件通過狀態轉移成為過去事件，未來事件通過過去事件更新為當前事件；因此本發明實施例所指終端站的當前作業為終端站的某一列車在所述未來時間段內的某一時刻，發生時間需立即校驗的作業。圖3為本發明實施例提供的確定所述未來時間段內終端站的折返調度方案的方法流程圖，結合圖I和圖3所示，該方法可以包括
步驟S210、依據終端站的各個需折返調度列車的前一作業，確定終端站的各個需折返調度列車的當前可選作業集合，將所述各個需折返調度列車的當前可選作業集合進行整合，形成終端站的當前可選作業集合；相對于終端站的當前作業，各列車的前一作業已經發生或發生時間已經確定，各列車的前一作業為各列車當前作業的上一個作業，設所述未來時間段為τ，τ包括ti，t2，…，tk,…tn，t1； t2, - ,tk,…、為n個事件發生的時間序列，如果終端站的當前作業為t2的當前作業，則t2的當前作業的發生的時間和發生的事件需立刻校驗，h的當前作業已發生、通過狀態轉移成為t2的前一作業，的當前作業的發生時間為t2，在確定了終端站的前一作業的基礎上，便可確定終端站的各個需折返調度列車的前一作業；可選的，可依據終端站的各個需折返調度列車的前一作業，確定與該前一作業在空間上存在接續關系或選擇關系的各個列車的可選作業，將所確定的各個列車的可選作業，作為所述各個需折返調度列車的當前可選作業集合； 設列車I在tk的前一作業為P1Uk)的發生時間X1,i可為tk的時刻，列車I在tk的當前可選事件集合為qw) = {ti+I，一，<J·, X表示可選事件數目，則C1Uk)內的各個可選作業與前一作業P1 (tk) =ei」_在空間上存在接續關系或選擇關系，可用如下表達式表不:
-z = 0，<|(ztj，ql+1 )e#KJ, for Λ = I,···,^ ^
，9ο+ι)e Φκχ Jorh = I,---,Z 撕同一列車的不同事件在時間上存在接續關系，在空間上存在接續關系或選擇關系，分別記為Φ^、Φ 和ΦΚ,Χ。對于列車到達站外▽1或任意相鄰兩事件\和61,1+1，時間上的接續關系指Xu彡yi,(!且Xi,i+I=yi,i。空間上的接續關系指Quw=Zui或Λ (Qlj i+1, Zlji) = X，其中A(q，Z)表示兩位置點間的距離，λ表示列車長度。空間接續關系中前一等式對運行方向一致的相鄰兩事件成立，后一等式對發生換向作業的相鄰兩事件成立，如站前折返兩子過程A-C與I-f中的C點與I點。空間上的選擇關系指列車到達站外V1或對于同一前事件ey，后續事件ei,i+1存在多種可行選擇。如圖2中，列車正線到達站外后，后續子流程可為A-B，也可為A-C ;又如折返作業前一子流程A-B完成后，后續子流程可為B-D，也可為B-E。依照上式表示的關系可確定出各列車的可選作業的集合，將各列車的當前可選作業的集合整合在一起，即可形成終端站的當前可選作業集合。步驟S220、確定所述終端站的當前可選作業集合中各可選作業的發生時間，從所確定的各可選作業的發生時間中查找發生時間最早的列車的可選作業，將發生時間最早的列車的可選作業確定為終端站的當前作業；在確定了終端站的當前可選作業集合后，需從該當前可選作業集合中確定終端站的當前作業，本發明實施例通過確定各可選作業的發生時間，從所確定的各可選作業的發生時間中查找發生時間最早的列車的可選作業，將發生時間最早的列車的可選作業確定為終端站的當前作業。不同列車間的事件存在約束關系，不同列車間事件的約束關系可分為相容、部分互斥和完全互斥三類關系，分別記為ΦΚ、ΦΒ,。和Φ0,。。對于列車1工與12的兩事件611,11與e12,i2，相容關系指兩事件對應的進路間無共用區段或共用位置點，也即兩事件的發生時刻間無約束關系，如圖I中的子過程B-D與Η-I。部分互斥關系指兩事件對應進路間存在共用區段或共用位置點，但在eu, η進行過程中隨著對部分區段的提前解鎖，e12, i2可隨后進行，即兩事件的發生時間存在一最小差值 (en,n，e12,i2)，如圖I中的子過程B-D與A-B，前一列車尾部出清c點后，即可排列后一列車的進路，最小差值 為列車由B點出發至尾部出清c點的時間與進路A-B的辦理時間之和。互斥關系指兩事件對應進路間存在共用區段或公用位置點，且在事件eil,n完成前e12,i2都無法進行，如圖I中的子流程H-I與A-C。由于不同列車間的事件存在約束關系，因此各列車的當前可選作業集合內的各可選作業的發生時間并不相等，需依據各列車的可選作業的實際情況確定可選作業所對應的發生時間。圖4示出了一種確定各可選作業的發生時間的可選實現方式，參照圖4，該方法可以包括
步驟S221、確定各可選作業的第一候選發生時間，所述第一候選發生時間指列車的當前作業為到站時所對應的時間，或列車的可選作業與列車的前一作業在時間上存在接續關系所對應的時間；步驟S222、確定各可選作業的第二候選發生時間，所述第二候選發生時間根據列車的可選作業與其他列車的前一作業的相容、部分互斥或完全互斥關系決定；步驟S223、比對各可選作業的第一候選發生時間，第二候選發生時間及預設的候選發生時間，將其中最晚的發生時間確定為各可選作業的發生時間。設列車I在tk的當前可選事件集合為0隊)=彳<,+1，···^；^}，其中的任一事件<+1的發生時間為<i+i，+1的確定可由下述表達式表示
權利要求
1.一種城市軌道交通終端站的折返調度方案的確定方法，其特征在于，包括 統計預設的未來時間段內終端站需折返調度的列車的出站和到站的晚點時間； 當所述晚點時間總和大于預設晚點時間閾值時，確定終端站的當前作業，依據所確定的終端站的當前作業確定所述未來時間段內終端站的折返調度方案； 所述確定終端站的當前作業，依據所確定的終端站的當前作業確定所述未來時間段內終端站的折返調度方案包括 依據終端站的各個需折返調度列車的前一作業，確定終端站的各個需折返調度列車的當前可選作業集合，將所述各個需折返調度列車的當前可選作業集合進行整合，形成終端站的當前可選作業集合； 確定所述終端站的當前可選作業集合中各可選作業的發生時間，從所確定的各可選作業的發生時間中查找發生時間最早的列車的可選作業，將發生時間最早的列車的可選作業確定為終端站的當前作業； 將終端站所要執行的下一作業作為當前作業，依據上述確定的終端站的當前作業更新終端站的各個需折返調度列車的前一作業，重復上述確定終端站當前作業的過程，直至確定出所述未來時間段內終端站的折返調度方案。
2.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，所述依據終端站的各個需折返調度列車的前一作業，確定終端站的各個需折返調度列車的當前可選作業集合包括 依據終端站的各個需折返調度列車的前一作業，確定與該前一作業在空間上存在接續關系或選擇關系的各個列車的可選作業； 將所確定的各個列車的可選作業，作為所述各個需折返調度列車的當前可選作業集合。
3.根據權利要求I或2所述的方法，其特征在于，確定所述終端站的當前可選作業集合中各可選作業的發生時間包括 確定各可選作業的第一候選發生時間，所述第一候選發生時間指列車的當前作業為到站時所對應的時間，或列車的可選作業與列車的前一作業在時間上存在接續關系所對應的時間； 確定各可選作業的第二候選發生時間，所述第二候選發生時間根據列車的可選作業與其他列車的前一作業的相容、部分互斥或完全互斥關系決定； 比對各可選作業的第一候選發生時間，第二候選發生時間及預設的候選發生時間，將其中最晚的發生時間確定為各可選作業的發生時間。
4.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，所述依據上述確定的終端站的當前作業更新終端站的各個需折返調度列車的前一作業包括 將上述確定的發生時間最早的列車的可選作業確定為該列車的前一作業，其他列車的前一作業保持不變。
5.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，統計預設的未來時間段內終端站需折返調度的列車的出站和到站的晚點時間包括 統計當前時刻終端站內所有列車的預計出站時刻，及所述未來時間段內列車的到站時刻，將所述預計出站時刻與所述到站時刻與實施圖計劃方案或預設折返調度方案進行對比，計算出列車的總晚點時間。
6.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，還包括 將所述折返調度方案發送給城市軌道交通運行控制系統的信號系統，以使城市軌道交通運行控制系統按照所述折返調度方案進行終端站內各列車的折返調度。
7.一種城市軌道交通終端站的折返調度方案的確定系統，其特征在于，包括 統計模塊，用于統計預設的未來時間段內終端站需折返調度的列車的出站和到站的晚點時間； 判斷模塊，用于判斷所述晚點時間是否大于預設晚點時間； 確定模塊，用于在所述判斷模塊的判斷結果為是時，確定終端站的當前作業，依據所確定的終端站的當前作業確定所述未來時間段內終端站的折返調度方案； 其中，所述確定模塊包括 可選作業集合確定單元，用于依據終端站的各個需折返調度列車的前一作業，確定終端站的各個需折返調度列車的當前可選作業集合，將所述各個需折返調度列車的當前可選作業集合進行整合，形成終端站的當前可選作業集合； 當前作業確定單元，用于確定所述終端站的當前可選作業集合中各可選作業的發生時間，從所確定的各可選作業的發生時間中查找發生時間最早的列車的可選作業，將發生時間最早的列車的可選作業確定為終端站的當前作業； 更新單元，用于將終端站所要執行的下一作業作為當前作業，依據所述當前作業確定單元確定的終端站的當前作業更新終端站的各個需折返調度列車的前一作業； 循環單元，用于循環執行所述可選作業集合確定單元，所述當前作業確定單元和所述更新單元的操作，直至確定出所述未來時間段內終端站的折返調度方案。
8.根據權利要求7所述的系統，其特征在于，所述可選作業集合確定單元包括 可選作業集合確定子單元，用于依據終端站的各個需折返調度列車的前一作業，確定與該前一作業在空間上存在接續關系或選擇關系的各個列車的可選作業，將所確定的各個列車的可選作業，作為所述各個需折返調度列車的當前可選作業集合； 整合子單元，用于將所述各個需折返調度列車的當前可選作業集合進行整合，形成終端站的當前可選作業集合； 所述當前作業確定單元包括 第一候選時間確定子單元，用于確定各可選作業的第一候選發生時間，所述第一候選發生時間指列車的當前作業為到站時所對應的時間，或列車的可選作業與列車的前一作業在時間上存在接續關系所對應的時間； 第二候選時間確定子單元，用于確定各可選作業的第二候選發生時間，所述第二候選發生時間根據列車的可選作業與其他列車的前一作業的相容、部分互斥或完全互斥關系決定; 比對子單元，用于比對各可選作業的第一候選發生時間，第二候選發生時間及實施圖預設的候選發生時間，將其中最晚的發生時間確定為各可選作業的發生時間。
9.根據權利要求7所述的系統，其特征在于，所述更新單元包括 第一更新子單元，用于將所述當前作業確定單元確定的發生時間最早的列車的可選作業確定為該列車的前一作業； 保持子單元，用于保持其他列車的前一作業不變；所述統計模塊包括 統計單元，用于統計當前時刻終端站內所有列車的預計出站時刻，及所述未來時間段內列車的到站時刻； 比對計算單元，用于將所述預計出站時刻與所述到站時刻與實施圖計劃方案或預設折返調度方案進行對比，計算出列車的總晚點時間。
10.根據權利要求7所述的系統，還包括 方案發送模塊，用于將所述確定模塊確定的折返調度方案發送給城市軌道交通運行控制系統的信號系統，以使城市軌道交通運行控制系統按照所述折返調度方案進行終端站內各列車的折返調度。
全文摘要
本申請提供一種城市軌道交通終端站的折返調度方案的確定方法及系統，其中，方法包括統計預設的未來時間段內終端站需折返調度的列車的出站和到站的晚點時間；當所述晚點時間總和大于預設晚點時間閾值時，確定終端站的當前作業，依據所確定的終端站的當前作業確定所述未來時間段內終端站的折返調度方案；其中確定未來時間段內終端站的折返調度方案包括了確定終端站的當前可選作業集合的步驟，確定終端站的當前作業的步驟，更新終端站各個需折返調度列車的前一作業的步驟和重復確定終端站的當前作業的步驟。本申請解決了現有技術終端站的折返調度滯后于實施圖預定的計劃，而造成的終端站折返能力較低的問題，提高了終端站折返能力。
文檔編號B61L21/00GK102837713SQ201210335759
公開日2012年12月26日 申請日期2012年9月11日 優先權日2012年9月11日
發明者胡亞峰, 劉賀軍, 王雪松, 陳建鑫 申請人:北京全路通信信號研究設計院有限公司