[发明专利]一种适用于高速铁路的能力分析方法

权利要求书

1.一种适用于高速铁路CTCS-2及CTCS-3等级下的能力分析方法，其特征在于，包括如下步骤：

A.针对线路基础设施、列车模型、信号系统及运营组织参数四方面进行数据准备；

B.基于连锁、自动闭塞设计,分析车站和区间内列车所经由的所有进路，根据进路类型的不同，进行分区的划分，具体划分为接车分区、发车分区、车站股道分区、区间分区及线路所分区5种；

C.基于信号系统工作流程并结合不同作业场景，分别建立CTCS-2等级及CTCS-3等级下不同类型分区闭塞时间模型；

D.高速铁路运行中瓶颈环节的能力分析：对可能出现瓶颈的汇聚线路所、车站从最不利列车间隔和最不利平均最小列车间隔两个指标来进行能力分析；

E.基于瓶颈环节的最不利进路组合得到进路占用计划，进行区间-车站一体化能力分析，得到最不利区间-车站一体化运行计划；

所述步骤D具体包括：

D1.确定瓶颈环节最不利列车间隔；

首先，通过寻找瓶颈SRN算法，确定最不利接/发车进路组合；

然后，结合步骤A中建立的各种数据模型并利用单车仿真平台，计算各种车型在最不利进路组合下的单车仿真曲线，并调用步骤C的各种闭塞时间模型，计算列车路径在个分区的闭塞时间，得到各种车型的闭塞时间窗；

最后，基于Max-Plus Automata计算模型进行瓶颈环节能力计算，得到能力计算模型，并通过该模型分别计算各种车型在最不利进路组合下接/发车间隔，取最大值即为瓶颈环节接/发车能力的瓶颈值，并基于该最大值进行判断：如果该值小于等于线路期望的设计间隔，则任何一种基于最不利进路组合的进路占用计划都满足设计间隔，无须进行下一步计算；如果大于线路期望的设计间隔，则进一步分析上述进路占用计划的平均最小列车间隔；

D2.确定瓶颈环节最不利平均最小列车间隔；

首先，确定进路占用计划所涉及的进路集合R，对进路集合R采用遍历算法，得到给基于不同进路组合的所有可能的进路占用计划；

然后，结合步骤A中建立的各种数据模型并利用单车仿真平台，计算各种车型在最不利进路组合下的单车仿真曲线，并调用步骤C的各种闭塞时间模型，计算列车路径在个分区的闭塞时间，得到各种车型的闭塞时间窗；

最后，基于上述能力计算模型，计算每种进路占用计划下平均接/发车间隔，输出进路集合R内最大平均接/发车间隔值，作为最不利平均最小列车间隔，并基于该值进行判断：若该值小于等于设计间隔，则在对应进路集合内，任何一种进路占用计划均满足设计间隔；否则，需要对瓶颈SRN行分析，提出针对性改进能力的措施，继续重复本步骤进行计算；

所述能力计算模型具体算法为：

1)Max-plus Automata模型的基本运算规则

①“堆模型”的域

②域上的基础运算规则：

③矩阵运算规则：对于矩阵A，B：

④特殊的运算规则：

对于一个标量a：

为简化计算，通常省略符号：

对于集合定义为一个维的列向量，其中每一个元素的值都为

2)Max-plus Automata模型在铁路网络中的应用

①分区是一个五元组

其中，ρ即一个进路占用计划内的列车路径集合，B(ρ_t^*)即ρ_t^*的分区集合，M为表示的态射，M(ρ_t^*)代表|B|×|B|维的矩阵，ρ_t^*∈ρ，表示分析的其中一个进路占用计划J^*内的列车路径，s为表示所有分区中的开始时刻，f为(f≥s)表示所有分区中的结束时刻；

②分区的态射M(ρ_t^*)_ij矩阵

M(ρ_t^*)_ij矩阵中的元素表示路径ρ_t^*中从i分区开始占用，至j分区结束占用时的时间间隔，若i＝j，表示列车路径ρ_t^*的i分区的占用时间；

③列车路径的分区占用向量

其中，b为表示分区，T为表示列车t在分区b中的运行时刻，λ为表示已堆积的时间，若ρ_t^*为发车计划J^*中的第一条列车路径，则表示还未产生堆积时间，λ＝0，s(ρ_t^*)表示列车路径各分区开始占用时刻，是1×|B|维的向量，f(ρ_t^*)表示列车路径各分区结束占用时刻，是1×|B|维的向量；

④进路占用J是在一定分析条件下形成的所有列车路径ρ_t^r：

⑤基于其中一个进路占用J^*＝(ρ_t1^*,ρ_t2^*,ρ_t3^*…ρ_tG^*)的能力占用矩阵：

⑥是b分区的结束界限，作为一个空计划，则该个进路占用J^*的结束界限为

3)能力计算

列车间隔为最不利进路组合下，自前车开始占用时刻至后车结束占用时刻的时间间隔：

其中，H_a表示最不利接车间隔，H_d表示最不利发车间隔。