[发明专利]衔接多线路的方向别高速铁路枢纽站的到发线分配方法

说明书

本发明提供了一种衔接多线路的方向别高速铁路枢纽站的到发线分配方法。包括：根据车站拓扑图确定咽喉区线路资源存在占用空间冲突的进路冲突对；根据列车的基本信息计算出所有列车对车站线路资源的占用时间；根据进路冲突对和列车对车站线路资源的占用时间，确定任意两列列车不能同时占用任意两条到发线的列车‑到发线冲突对集合；基于列车‑到发线冲突对集合和设定的约束条件构建并且求解衔接多线路的方向别高速铁路枢纽站的到发线分配优化模型，得到车站到发线分配方案和咽喉区资源利用方案。本发明考虑了车站咽喉区线路资源和到发线资源，通过资源占用冲突检测的预处理技术提前确定列车间占用到发线的兼容性，同时保证了求解质量和求解效率。

技术领域

本发明涉及铁路运输控制技术领域，尤其涉及一种衔接多线路的方向别高速铁路枢纽站的到发线分配方法。

背景技术

道岔是一种铁路线路连接设备。在铁路车站，为了保证机车车辆能够由一条线路进入或越过另一条线路，需要铺设线路连接设备，最广泛使用的就是道岔。

咽喉区：铁路车站总体上可以分为两个区域：咽喉区和到发线区域。咽喉区是指车站两端道岔集中汇聚的地方，是各种作业必经之路，其长度为自进站最外方道岔基本轨始端(或警冲标)至最内方出站信号机(或警冲标)的距离。

到发线：指站台侧线路。

列车进路：是指站内列车由一个地点到另一个地点所运行的径路,包括接车进路、发车进路、通过进路。

高速铁路运输系统本身是一个庞大而复杂的网络系统，由车站和区间线路两部分组成。近年来，伴随着高速铁路的快速建设，我国高速铁路营业里程不断增加。从2008年京津城际开通运营以来，截至2019年底，我国高速铁路营业里程达到3.5万公里，居世界第一。相对于高速铁路路网建设，高速铁路车站数量和车站工作组织水平也在不断增加，但是一定程度上而言，“点-线”能力仍然不能达到协调匹配状态，车站通过能力仍然在很大程度上决定了高速铁路运输工作的完成水平。因而，为了高质量、高效率地完成高速铁路运输任务，保证列车安全、正点运行，提高整个高速铁路运输网络的通过能力，需要协调和匹配“点-线”能力。优化车站的作业组织，优化车站到发线分配方案，特别是衔接多线路的方向别高速铁路枢纽站，对于提高车站通过能力具有重要意义。

到发线运用是一类大规模的组合优化问题，其具体确定了需要在车站进行作业的列车占用到发线的时空顺序。列车进入或者离开车站指定到发线，必须经过车站咽喉区道岔组，因而到发线运用问题的研究其和进路选择问题是密不可分的，一套合理的到发线分配方案包含两部分的内容：一是未被占用的接(或者发)车进路；二是空闲的到发线。

现有技术中的一种铁路客运站道岔-股道联控自动分配方法包括：通过历史数据，研究列车到站规律，并利用到发线和咽喉区道岔的联控关系，给定到发线分配方案。该方案考虑到发线分配的均衡性来实现对列车到发线和咽喉道岔组的自动分配。但是，该方案缺少对咽喉区资源占用情况具体的计算方法。

对于铁路车站到发线分配方案的研究分为宏观和微观两个角度，宏观角度中，通常将不同方向运行的列车分开研究，不考虑不同方向的列车在车站的相互干扰，同时车站线路资源仅考虑到发线资源，而不考虑咽喉区的线路资源，这种宏观角度研究方法在衔接多线路的方向别高速铁路枢纽站不适用，求解的到发线分配方案因为咽喉区线路资源占用冲突而不可行。微观角度中，通常将车站线路资源按照轨道区段进行划分，该角度会导致决策变量的增多，求解难度的增加，同时已有研究表明该方法在一定情况下会导致优化结果的不可行。

构造0-1整数规划模型是研究车站到发线分配优化问题的常用建模方法，同时主要采用图着色算法(graph-coloring)、点包装算法(node-packing)、启发式算法和商业求解器直接求解的算法进行求解。常用的启发式算法包括模拟退火算法、遗传算法、局部邻域搜索算法，求解速度较快但是求解质量较低。相反，商业求解器算法在求解该类问题中通常求解质量高，但是由于现有约束条件的构建复杂，因而求解速度较慢，甚至在合理时间范围内不能得到可行解。

发明内容