[发明专利]面向延误传播的高铁列车运行调整建模和评估方法、装置

说明书

本发明提供了面向延误传播的高铁列车运行调整建模和评估方法、装置。面向高速铁路日常运输过程中潜在的非正常事件扰动，本发明统筹考虑行车调整与延误传播之间的动态交互作用，构建两阶段优化决策模型并提出延误传播评估方法。模型第一阶段为考虑累积加权延误和列平均调整次数的帕累托优化，第二阶段为基于博弈论的全局均衡优化，主要优点为进一步考虑运输场景和方案的异质性构建了列车动态运行等级系数并引入目标函数，且在约束条件中创新性地考虑最大列车避让次数和受影响列车数并实现数学描述。在延误传播评估层面，本发明结合延误传播特性定义并构建了列车累积延误和瞬时延误两类动态分析指标，为揭示列车延误的网络化传播机理提供技术支撑。

技术领域

本发明属于交通运输工程领域，涉及面向延误传播的高铁列车运行调整建模和评估方法、装置。

背景技术

面对动车组故障、异物侵限、信号故障等不可预知的非正常事件扰动，在日益凸显的安全、准时和高效的运输组织需求下，列车运行调整工作已成为高速铁路运输调度管理部门的工作核心与重点。随着计算机和信息技术的发展，传统以经验决策为主的行车调度优化和延误分析方法显然已无法满足当前需求，亟需向数字化智能决策与管控进行改变。基于此背景，本发明开展面向延误传播的列车运行调整建模和评估方法研究，以提高网络化运输条件下的行车组织效率，推动智慧铁路的建设发展。根据本发明内容，以下主要从列车运行调整建模和列车延误评估分析两个层面阐述既有的背景技术及其应用现状。

(1)列车运行调整建模

列车运行调整在本质上是一类列车时刻表重排问题，国内外相关学者已对各类扰动场景下的调度策略进行了不同层面的建模研究，目标函数、决策变量、约束条件、模型结构也具有多样性。目前该类建模可以划分为解析模型和优化模型两类。解析模型通过构建列车运行状态预测模型和冲突疏解策略方程进行递归式建模，能够考虑站、车微观运输组织要素的影响，但是由于高速铁路系统组成要素复杂，该类解析式算法的时效性较差，且冲突疏解侧重于局部调整，难以保障全局运行调整策略集合的最优性。优化模型主要基于整数规划、动态规划等运筹学理论，多以降低旅客延误和优化资源利用为目标建立相关的决策模型，然而目前多数模型主要部分参数的标定缺乏实绩数据支撑，约束条件也仅停留在基础行车规则层面，较难实现延误管理层面和列车调整层面的动态协同。

(2)列车延误评估分析

现阶段关于列车延误评估分析的研究可以划分为延误产生机理研究和延误分布特性研究两个层面。在延误产生机理研究层面，部分学者根据空间位置划分为车站延误和区间延误，部分学者根据传播顺序定义了初始延误和连带延误，均结合扰动来源、处置策略和资源配置剖析了各类延误的产生原因，但是相关研究并未与列车运行调整过程相结合，无法体现调度过程中列车延误的变化和传播特点。在延误分布特征研究层面，从概率统计角度分析列车延误与运输组织各要素之间的分布关系在指导运行时刻表编制优化层面具有较为广泛的应用，比如优化区段行车密度和冗余时间配置以提高时刻表的鲁棒性。但是面对高速铁路扰动事件场景的复杂多样性和不可复制性，根据历史运行数据得出的统计分布特征难以用于实际场景下的延误分析和管理，难以对列车延误传播过程进行动态评估。

发明内容

为解决上述问题，本发明旨在提供一种面向延误传播的高铁列车运行调整建模和评估方法、装置，在建模层面通过进一步考虑列车晚点状态、调整避让次数、影响列车数等动态约束实现延误传播和调度策略的全局有机协同，具备对非正常事件扰动下区段或局部路网列车开行方案和到发时刻高效调整决策的能力；在延误传播评估层面，充分考虑行车调度过程的阶段性和动态性，结合运行调整策略和时空位置状态构建了各受影响列车的动态延误评估指标，具体包括累计列车延误和瞬时列车延误，能够为把握路网延误传播特征、实现宏观延误调控提供决策参考。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种面向延误传播的高铁列车运行调整建模和评估方法，包括如下步骤：

S1：实现面向延误传播的高速铁路运行调整模型目标函数构建；