一種基于復雜網(wǎng)絡結構的鐵路車站技術作業(yè)規(guī)劃方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于復雜網(wǎng)絡結構的鐵路車站技術作業(yè)規(guī)劃方法，該規(guī)劃方法包括如下步驟：步驟1：對作業(yè)規(guī)劃中，對作業(yè)進路之間的車場圖的基本單元進行表述；步驟2：針對安排列車作業(yè)方案以及進行列車運行模擬時的必須數(shù)據(jù)，自動生成站內列車走行徑路。步驟3：建立以專家系統(tǒng)為基本模型的車站技術作業(yè)智能規(guī)劃模型；步驟4：定義了作業(yè)狀態(tài)標志位來表示在安排作業(yè)時該項作業(yè)的安排情況，并且在自動規(guī)劃過程中建立了三個列表：未安排列車列表、正在執(zhí)行作業(yè)列表、當前考核作業(yè)列表，通過三個列表處理多個同時發(fā)生的事件。該方法作為運行圖計算機編圖方法的有效補充，進一步完善了我國現(xiàn)有計算機編圖方法，實現(xiàn)了列車運行組織與技術站內部作業(yè)的統(tǒng)籌兼顧。
【專利說明】一種基于復雜網(wǎng)絡結構的鐵路車站技術作業(yè)規(guī)劃方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鐵路車站技術作業(yè)規(guī)劃方法，特別是涉及一種基于復雜網(wǎng)絡結構的鐵路車站技術作業(yè)規(guī)劃方法，屬于鐵路運輸【技術領域】。

【背景技術】
[0002]車站技術作業(yè)的流暢安排是鐵路運輸組織過程中十分重要的一個環(huán)節(jié)，充分考慮一些較大的繁忙車站的技術作業(yè)組織能力是編制合理有效的列車運行圖的重要因素。車站作業(yè)的流暢安排是以路網(wǎng)車流的合理組織為前提的，如果現(xiàn)有車站設備能力不足或車流到發(fā)不均衡，車站技術作業(yè)組織必然要受影響，因此完全有必要在路局及分局運行圖編制時充分考慮一些較大的繁忙車站的作業(yè)組織能力。目前我國編制運行圖時，對一般車站主要是根據(jù)車站到發(fā)線數(shù)量和一些主要技術作業(yè)時間標準等數(shù)據(jù)粗略的估算車站的作業(yè)組織能力，并不能描述在車流密集到發(fā)時車站內部繁忙設備和咽喉的作業(yè)組織情況。對一些較大的作業(yè)繁忙的車站，則采取車站計劃人員編制簡單車站技術作業(yè)圖表的方法，通過不斷調整檢驗某列車到發(fā)方案在該車站的可行性，工作量很大。而且由于編圖時間緊，僅僅依靠一張圖表，不可避免地存在一些很難發(fā)現(xiàn)的進路和設備利用沖突。
[0003]目前我國編制車站技術作業(yè)圖表基本上還是采取車站計劃人員人工編制簡單車站技術作業(yè)圖表簡圖的方法，工作量很大，而且時間緊，往往存在一些很難發(fā)現(xiàn)的進路和設備利用沖突。而且此編圖狀況很難保證編制出的列車運行圖開行方案與區(qū)間內車站技術作業(yè)安排達到合理協(xié)調，使得今后這部分車站在作業(yè)組織和安全保障上存在很大困難。這種技術手段很難滿足目前高效、快速和經(jīng)常編圖調圖的需要。


【發(fā)明內容】

[0004]針對以上現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供一種基于復雜網(wǎng)絡結構的鐵路車站技術作業(yè)規(guī)劃方法，能夠按照運行圖圖定的列車到發(fā)時刻，通過和運行圖系統(tǒng)的接口，自動或半自動規(guī)劃車站內部的各項技術作業(yè)，并模擬出各個時刻車站作業(yè)的情況和技術數(shù)據(jù)，不僅可以進行車站作業(yè)計劃的規(guī)劃，而且可以動態(tài)直觀地進行作業(yè)模擬，設備狀態(tài)的查詢，進而對車站能力進行分析，為車站改擴建提供參考。
[0005]本發(fā)明的目的通過以下技術方案來實現(xiàn):
[0006]步驟1:車站辦理產(chǎn)生空間位移的動態(tài)作業(yè)時，必然涉及到對一系列設備如軌道單元、股道、道岔的占用，如果同時辦理多個動態(tài)作業(yè)，就要考慮作業(yè)進路之間的沖突關系。因此在作業(yè)規(guī)劃方法中必須要正確表述車場圖，才能合理安排各項作業(yè)。車場圖基本單元包括錨點、軌道單元、道岔、交叉、股道、邊界點、立體交叉、信號燈、站臺。
[0007]步驟2:自動生成站內列車走行徑路是安排列車作業(yè)方案以及進行列車運行模擬時必須的數(shù)據(jù)。在無向圖中求一條從起始點到目標點的最短徑路，即在圖中從某一起始頂點開始對該圖作廣度優(yōu)先搜索，一旦搜索到目標頂點就終止。所以，這里的最短徑路是指該徑路上直線軌道單元的數(shù)量最少(即包含的邊數(shù)量最少)。這樣，在復雜的站場圖中，該算法生成的列車徑路有可能和實際要求的列車徑路或合理的列車徑路并不完全相符。所以本方法支持人為修改列車徑路的方法。通過該操作之后，可以使車站的列車徑路達到符合實際要求。修改列車徑路時，首先將待修改的列車徑路選中，然后用鼠標選中該徑路應該經(jīng)過但是沒有經(jīng)過的某一錨點，就可以根據(jù)起點、中間點、目標點三個點確定一條列車徑路。其算法同自動生成列車徑路的算法類似，即首先求出從起點到中間點的最短路徑中的錨點集合，然后求出從中間點到目標點的最短路徑的錨點集合，最后將這兩段徑路連接起來就得到了新的從起點到目標點的列車徑路。
[0008]步驟3:車站技術作業(yè)在作業(yè)種類上，既有動態(tài)作業(yè)又有靜態(tài)作業(yè)，對一些個別車次還可能要增加特殊的作業(yè)；在作業(yè)過程的空間占用上，既有針對某個設備的點的占用，又有對一段進路的線的占用；在作業(yè)持續(xù)時間上，既有一定標準，又可以靈活變動；對不同車次來說，在站內的作業(yè)安排有一定的優(yōu)先級標準和一些特殊規(guī)定。諸如此類的眾多約束條件及其之間的關系，用純粹的數(shù)學方法很難描述，即使有一部分可以用公式表述出來，也會因為要引入的變量過多而最終導致模型不可解?；谶@些考慮，建立以專家系統(tǒng)為基本模型的車站技術作業(yè)智能規(guī)劃方法，模型結構可以用圖1來表述。
[0009]從圖中可以看出該構造的核心部分是系統(tǒng)知識庫和作業(yè)規(guī)劃推理機，即對車站技術作業(yè)規(guī)劃問題相關知識的表述和運用這些知識解決作業(yè)規(guī)劃問題的方法。系統(tǒng)知識庫存貯了車站作業(yè)規(guī)劃過程中需要用到的所有知識和經(jīng)驗，通過知識獲取器，可以方便的擴充和管理知識庫中的知識，從而不斷調整更新系統(tǒng)知識庫的內容。在作業(yè)規(guī)劃過程中，系統(tǒng)知識庫負責將相關的知識和初始數(shù)據(jù)檢索出來，給作業(yè)規(guī)劃推理機和數(shù)據(jù)庫使用。作業(yè)規(guī)劃推理機在這些知識的基礎上根據(jù)一些基本的算法和邏輯判斷完成車站作業(yè)規(guī)劃的推理過程。推理數(shù)據(jù)庫負責接收和管理推理機在推理過程中的中間數(shù)據(jù)和推理結果。
[0010]步驟4:為了便于推理機在作業(yè)規(guī)劃過程中檢查推理數(shù)據(jù)庫中作業(yè)的安排情況，定義了作業(yè)狀態(tài)標志位來表示在安排作業(yè)時該項作業(yè)的安排情況，該標志位將作業(yè)分為尚未安排(0)、正在執(zhí)行(1)、已經(jīng)完成(2)、需要人工調整(3)四種狀態(tài)。設作業(yè)開始時間為TB，結束時間為TE，當前模擬時鐘為T，則尚未安排表示作業(yè)處于初始化結束狀態(tài)，等待自動規(guī)劃，即T〈TB ;正在執(zhí)行表示作業(yè)已經(jīng)安排，相對于當前模擬時鐘來說屬于正在執(zhí)行的作業(yè)，即TB〈T〈TE ;已經(jīng)完成表示作業(yè)已經(jīng)安排，相對于當前模擬時鐘來說已經(jīng)執(zhí)行完畢，即T>TE ;需要人工調整表示該作業(yè)無法安排，等待自動規(guī)劃結束后人工進行調整。
[0011]在自動規(guī)劃過程中建立了三個列表:未安排列車列表、正在執(zhí)行作業(yè)列表、當前考核作業(yè)列表。未安排列車列表包含沒有完成全部所屬作業(yè)安排的列車，通過列車對象搜索其作業(yè)對象以及其本務機所屬的作業(yè)對象；正在執(zhí)行作業(yè)列表包含所有處于正在執(zhí)行狀態(tài)的作業(yè)；當前考核作業(yè)列表包含相對于當前模擬時鐘需要進行事件處理的作業(yè)，即需要處理開始或結束事件的作業(yè)，通過該列表可以處理多個同時發(fā)生的事件。當前考核作業(yè)列表既界定了當前要處理事件的集合，也確定了模擬時鐘下一步推進的步長。整個作業(yè)自動規(guī)劃的過程如圖2所示。
[0012]本發(fā)明的優(yōu)點在于:
[0013]本發(fā)明考慮到不同車站布置圖的特點，具有良好的通用性，可以充分發(fā)揮計算機的優(yōu)越性，迅速準確地發(fā)現(xiàn)各種進路或設備占用的沖突，為各個車站調度人員和計劃人員安排本站技術作業(yè)方案時提供輔助決策功能。它通過進行大量的復雜計算和邏輯判斷，綜合提煉出一些有用信息向調度員進行提示，可以彌補調度員經(jīng)驗不足和人為判斷上的一些缺陷，同時也可以避免采取調整措施的隨意性，從而從整體上提高鐵路車站調度工作的水平，減少指揮失誤。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1:車站技術作業(yè)規(guī)劃的模型結構；
[0015]圖2:作業(yè)自動規(guī)劃過程；
[0016]圖3:某車場結構表不圖。

【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖，對優(yōu)選實施例作詳細說明。應該強調的是，下述說明僅僅是示例性的，而不是為了限制本發(fā)明的范圍及其應用。
[0018]步驟1:對于所有車場內部的設備和線路單元都采用面向對象法，定義單獨的類，并通過在類中設置所屬車場屬性來建立對上一層車場圖的索引。這些基本單元包括錨點、軌道單元、道岔、交叉、股道、邊界點、立體交叉、牽出線、信號燈、駝峰、站臺等。車場結構標示圖如圖3所示。
[0019]對于所有車場內部的設備和線路單元都采用面向對象法，定義單獨的類，并通過在類中設置所屬車場屬性來建立對上一層車場圖的索引。這些基本單元包括錨點、軌道單元、道岔、交叉、股道、邊界點、立體交叉、牽出線、信號燈、駝峰、站臺。
[0020]步驟2:根據(jù)以下步驟計算列車徑路。
[0021]Stepl:確定列車徑路的起點和目標點。
[0022]Step2:初始化該徑路的錨點列表。
[0023]Step3:確定起點的連接錨點數(shù)。
[0024]Step4:取起點的尚未搜索的連接錨點。
[0025]Step5:判斷該錨點是否是目標錨點。如果是,則結束算法；否則，轉Step6。
[0026]Step6:判斷該錨點與其前后錨點組成的錨點序列是否是禁止徑路。如果是則將其后錨點標記為不合法錨點，轉Step7 ;否則，將其后錨點標記為合法連接錨點，轉Step7。
[0027]Step7:判斷起點的連接錨點是否都已經(jīng)搜索完畢。如果是，則轉St印8 ;否則，轉Step40
[0028]Step8:依次取起點的合法連接錨點作為新的起點，轉St印3。
[0029]步驟3:列車時刻表是運行圖編圖結果傳送給車站作業(yè)規(guī)劃所需的的初始數(shù)據(jù)，因為車站技術作業(yè)圖表中包含本站和相鄰前后站之間的列車運行圖，所以初始數(shù)據(jù)中也要有相鄰車站的列車時刻表。車站列車時刻表內容包括列車車次名稱、到達時間、出發(fā)時間、列車類型。在進行作業(yè)規(guī)劃之前，主要通過以下幾個步驟來完成系統(tǒng)知識的初始化:
[0030]stepl.刪除所有列車和機車對象及其作業(yè)列表。
[0031]step2.讀入本站列車時刻表數(shù)據(jù)，依次生成列車和本務機車對象，并為其類結構和存儲結構賦初值。
[0032]step3.讀入相鄰站的列車時刻表，為已生成的列車對象添加前后站的列車到發(fā)時間。
[0033]step4.讀入列車接續(xù)表，建立列車對象之間的接續(xù)關系。
[0034]step5.讀入調車機車數(shù)據(jù)并生成相應機車對象。
[0035]step6.根據(jù)列車類型生成各列車對象及本務機車對象的作業(yè)序列。
[0036]step7.將車站所有相關設備初始化為空閑狀態(tài)。
[0037]步驟4:檢測具體兩項作業(yè)Yl、Y2之間進路沖突。
[0038]stepl.建立表示錨點占用狀態(tài)的數(shù)組AnchStatus [num],其中num為車站錨點的總數(shù)，將數(shù)組所有變量賦初值0,表示錨點處于空閑狀態(tài)。
[0039]step2.令η等于作業(yè)Π進路上錨點列表的錨點數(shù)，令循環(huán)變量i=l ；
[0040]step3.檢查i〈=n,不成立則轉step6,否則繼續(xù)；
[0041]step4.查找錨點Pi的在車站錨點列表中的索引號index，檢查錨點Pi是否屬于交分道盆上的錨點，是則繼續(xù)，否則令AnchStatus [index] =1,表示該錨點被占用，令i=i+l,轉 step3 ；
[0042]step5.根據(jù)交分道岔的交叉對象結構中的道岔索引號列表找到其連接的4個單開道盆對象，查找各個單開道盆包含的錨點索引號index,令AnchStatus [index] =1,令i=i+l,轉 step3 ；
[0043]step6.令m等于作業(yè)Y2進路上錨點列表的錨點數(shù),令循環(huán)變量j=l ；
[0044]step7.檢查j〈=m，不成立則確定作業(yè)Yl、Y2之間進路不存在沖突，沖突檢測結束，否則繼續(xù)；
[0045]step8.查找錨點Pj的在車站錨點列表中的索引號index，檢查數(shù)組兀素 AnchStatus[index]的值，AnchStatus[index]=0 則令 j=j+l，轉 step7,AnchStatus [index] =1則確定作業(yè)Yl、Y2之間進路發(fā)生沖突，沖突檢測結束。
[0046]在作業(yè)安排過程中，針對某項待安排作業(yè)Υ的進路沖突檢測過程如下，依次取正在執(zhí)行作業(yè)列表中的動態(tài)作業(yè)Yi，采用上面的算法檢查Y和Yi的沖突情況，如果有沖突則作業(yè)Y不能執(zhí)行，需要調整，如果依次檢查完所有正在執(zhí)行的動態(tài)作業(yè)沒有沖突，則可以認為作業(yè)Y當前不存在進路沖突。
[0047]應當理解，以上借助優(yōu)選實施例對本發(fā)明的技術方案進行的詳細說明是示意性的而非限制性的。本領域的普通技術人員在閱讀本發(fā)明說明書的基礎上可以對各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發(fā)明各實施例技術方案的精神和范圍。
【權利要求】
1.一種基于復雜網(wǎng)絡結構的鐵路車站技術作業(yè)規(guī)劃方法，其特征在于，該規(guī)劃方法包括如下步驟: 步驟1:對作業(yè)規(guī)劃中，對作業(yè)進路之間的車場圖的基本單元進行表述； 步驟2:針對安排列車作業(yè)方案以及進行列車運行模擬時的必須數(shù)據(jù)，自動生成站內列車走行徑路。 步驟3:建立以專家系統(tǒng)為基本模型的車站技術作業(yè)智能規(guī)劃模型； 步驟4:定義了作業(yè)狀態(tài)標志位來表示在安排作業(yè)時該項作業(yè)的安排情況，并且在自動規(guī)劃過程中建立了三個列表:未安排列車列表、正在執(zhí)行作業(yè)列表、當前考核作業(yè)列表，通過三個列表處理多個同時發(fā)生的事件。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于復雜網(wǎng)絡結構的鐵路車站技術作業(yè)規(guī)劃方法，其特征在于，所述步驟I中車場圖基本單元包括錨點、軌道單元、道岔、交叉、股道、邊界點、立體交叉、信號燈、站臺。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種基于復雜網(wǎng)絡結構的鐵路車站技術作業(yè)規(guī)劃方法，其特征在于，所述步驟2中自動生成站內列車走行徑路方法為:在無向圖中求一條從起始點到目標點的最短徑路，即在圖中從某一起始頂點開始對該圖作廣度優(yōu)先搜索，一旦搜索到目標頂點就終止。這里的最短徑路是指該徑路上直線軌道單元的數(shù)量最少。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種基于復雜網(wǎng)絡結構的鐵路車站技術作業(yè)規(guī)劃方法，其特征在于，所述步驟4中的未安排列車列表包含沒有完成全部所屬作業(yè)安排的列車，通過列車對象搜索其作業(yè)對象以及其本務機所屬的作業(yè)對象；正在執(zhí)行作業(yè)列表包含所有處于正在執(zhí)行狀態(tài)的作業(yè)；當前考核作業(yè)列表包含相對于當前模擬時鐘需要進行事件處理的作業(yè)，即需要處理開始或結束事件的作業(yè)，通過該列表可以處理多個同時發(fā)生的事件。
【文檔編號】B61L27/00GK104442929SQ201310423202
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年9月17日 優(yōu)先權日:2013年9月17日
【發(fā)明者】周磊山, 樂逸祥, 唐金金, 佟路, 郭彬, 王勁, 路超 申請人:北京交通大學