一种列车计划运行图自动调整系统及方法

1.一种列车计划运行图自动调整系统，其特征在于，该系统包括依次连接的列车运行数据分析模块、客流数据匹配模块和运行图调整模块，所述的列车运行数据分析模块与运行图调整模块连接；
所述的列车运行数据分析模块基于ATS历史运行数据对实际运行图与计划运行图的偏差进行评估，得到运行图评估结果；
所述的客流数据匹配模块基于车载称重客流数据和AFC客流数据计算实际客流分布并与实际运行图进行匹配，得到客流匹配结果；
所述的运行图调整模块根据运行图评估结果和客流匹配结果，并结合线路行车条件和运力资源约束对原计划运行图进行优化调整；
通过列车运行数据接口获取实际运行数据并存储于数据库，包括每个列车在每个车站股道的到达或出发时刻及其与计划的偏差、目的地、方向信息；筛选并删除其中无效的数据；将清洗后的到发时刻数据根据列车行程顺序转化为运行过程数据，包括停站时间、区间运行时间和折返时间；对每一处运行过程的大量数据进行统计分析，计算运行过程参数计划值与实际值的偏差，从而得到参考过程时间，即每处停站、区间运行或折返过程实际时间的拟合值。
2.根据权利要求1所述的一种列车计划运行图自动调整系统，其特征在于，所述的列车运行数据分析模块包括列车运行数据接口、列车运行数据预处理单元和列车运行参数查证单元。
3.根据权利要求1所述的一种列车计划运行图自动调整系统，其特征在于，所述的客流数据匹配模块包括客流数据接口、客流数据分析单元和运能运量匹配单元。
4.根据权利要求1所述的一种列车计划运行图自动调整系统，其特征在于，所述的运行图调整模块包括开行方案调整模块和运行参数调整模块。
5.根据权利要求4所述的一种列车计划运行图自动调整系统，其特征在于，所述的开行方案调整模块包括交路方案调整单元、间隔方案调整单元和车底运用方案调整单元。
6.根据权利要求4所述的一种列车计划运行图自动调整系统，其特征在于，所述的运行参数调整模块包括停站时间调整单元、区间运行时间调整单元和折返时间调整单元。
7.根据权利要求1所述的一种列车计划运行图自动调整系统，其特征在于，所述的运行数据分析模块和客流匹配模块的数据均存储于统一的数据库服务器，该数据库服务器可对大量多源异构数据进行存储和快速读写。
8.一种采用权利要求1所述列车计划运行图自动调整系统的调整方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：对列车自动监控系统ATS记录的列车运行数据进行预处理分析，评估运行参数的计划值与实际值的偏差，得到运行数据评估结果；
步骤2：基于车载称重数据和自动售检票AFC数据进行客流分析，结合步骤1中的实际列车运行数据进行运能运量匹配，得到运能运量匹配结果；
步骤3：基于步骤1运行数据评估结果，判断是否需要对停站时间、区间运行时间和折返时间的运行参数进行调整；若需要调整，结合实际线路行车条件约束确定调整方案；
步骤4：基于步骤2运能运量匹配结果，判断是否需要对交路方案、间隔方案和车底运用方案进行调整；若需要调整，结合实际线路运力资源配置确定调整方案；
步骤5：基于步骤3和步骤4的运行参数调整情况和开行方案调整情况对计划运行图进行调整优化；
通过列车运行数据接口获取实际运行数据并存储于数据库，包括每个列车在每个车站股道的到达或出发时刻及其与计划的偏差、目的地、方向信息；筛选并删除其中无效的数据；将清洗后的到发时刻数据根据列车行程顺序转化为运行过程数据，包括停站时间、区间运行时间和折返时间；对每一处运行过程的大量数据进行统计分析，计算运行过程参数计划值与实际值的偏差，从而得到参考过程时间，即每处停站、区间运行或折返过程实际时间的拟合值。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述的步骤3中调整判断具体为：
设定各个运行参数的调整阈值，若步骤1得到的运行数据评估结果中的参考过程时间与计划运行参数的差值超过该阈值，则调整计划运行参数，反之则不调整。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述的步骤4中调整判断具体为：
设置断面满载率调整阈值，若步骤2得到的运能运量匹配结果中的满载率超过该阈值，则调整开行方案，反之则不调整。

一种列车计划运行图自动调整系统及方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及列车信号控制系统，尤其是涉及一种融合列车运行数据和客流数据的列车计划运行图自动调整系统及方法。\n背景技术\n[0002] 当前的轨道交通运营管理中，由编图人员根据不定期的客流需求分析和调研对计划运行图进行必要的调整，主要是通过增加投运车辆，缩短列车运行间隔，从而提升运能运力。其中，客流需求分析和调研通常需要消耗大量的人力物力进行现场调研，且存在跨部门协调、决策周期长的问题，这使得运营管理成本高、需求响应滞后。同时，运行参数在线路开通前确定后，很少再进行改变，而其在实际运营实践中可能与计划值长期存在出入，这会直接影响运行图质量评估和运营绩效。\n[0003] 经过检索，中国专利公开号CN108090668A、名称为《时变客流驱动的城市轨道交通客流匹配与时刻表调整方法》的发明专利将分配得到的基于分钟的时变线路客流OD数据与现行的列车运行图进行匹配，判断匹配状态，分析出拥挤区间、虚糜区间，修改运行图编制参数，从而调整、更新列车运行图。该发明在匹配客流和运行图时所针对的是计划运行图，而不是对应的实际运行图，这将使得匹配结果与实际相差越远。实际上，与历史客流数据相匹配的应是计划图在执行之后产生的实际运行数据，这一点在该发明中未考虑。\n[0004] 经过检索，王军等人在基于监控数据挖掘的运行图参数查定与修正方法[J].中国铁道科学,032(4):117‑121一文中，采用基于统计的异常数据处理方法对列车运行实测数据进行处理，在分析实测数据的集中趋势、离散程度、分布形态等规律和按照列车种类对数据进行时距分组的基础上，建立能够合理反映数据变化趋势的拟合曲线回归模型，用于参数的修正，并形成参数修正系统。但该文章未考虑实际的客流需求，也未论述如何将所得结果用于计划运行图调整。\n发明内容\n[0005] 本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种贴合实际、提高调图效率的融合列车运行数据和客流数据的列车计划运行图自动调整系统及方法。\n[0006] 本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：\n[0007] 根据本发明的一个方面，提供了一种列车计划运行图自动调整系统，该系统包括依次连接的列车运行数据分析模块、客流数据匹配模块和运行图调整模块，所述的列车运行数据分析模块与运行图调整模块连接；\n[0008] 所述的列车运行数据分析模块基于ATS历史运行数据对实际运行图与计划运行图的偏差进行评估，得到运行图评估结果；\n[0009] 所述的客流数据匹配模块基于车载称重客流数据和AFC客流数据计算实际客流分布并与实际运行图进行匹配，得到客流匹配结果；\n[0010] 所述的运行图调整模块根据运行图评估结果和客流匹配结果，并结合线路行车条件和运力资源约束对原计划运行图进行优化调整。\n[0011] 作为优选的技术方案，所述的列车运行数据分析模块包括列车运行数据接口、列车运行数据预处理单元和列车运行参数查证单元。\n[0012] 作为优选的技术方案，所述的客流数据匹配模块包括客流数据接口、客流数据分析单元和运能运量匹配单元。\n[0013] 作为优选的技术方案，所述的运行图调整模块包括开行方案调整模块和运行参数调整模块。\n[0014] 作为优选的技术方案，所述的开行方案调整模块包括交路方案调整单元、间隔方案调整单元和车底运用方案调整单元。\n[0015] 作为优选的技术方案，所述的运行参数调整模块包括停站时间调整单元、区间运行时间调整单元和折返时间调整单元。\n[0016] 作为优选的技术方案，所述的运行数据分析模块和客流匹配模块的数据均存储于统一的数据库服务器，该数据库服务器可对大量多源异构数据进行存储和快速读写。\n[0017] 根据本发明的另一个方面，提供了一种采用所述列车计划运行图自动调整系统的调整方法，包括以下步骤：\n[0018] 步骤1：对列车自动监控系统ATS记录的列车运行数据进行预处理分析，评估运行参数的计划值与实际值的偏差，得到运行数据评估结果；\n[0019] 步骤2：基于车载称重数据和自动售检票AFC数据进行客流分析，结合步骤1中的实际列车运行数据进行运能运量匹配，得到运能运量匹配结果；\n[0020] 步骤3：基于步骤1运行数据评估结果，判断是否需要对停站时间、区间运行时间和折返时间的运行参数进行调整；若需要调整，结合实际线路行车条件约束确定调整方案；\n[0021] 步骤4：基于步骤2运能运量匹配结果，判断是否需要对交路方案、间隔方案和车底运用方案进行调整；若需要调整，结合实际线路运力资源配置确定调整方案；\n[0022] 步骤5：基于步骤3和步骤4的运行参数调整情况和开行方案调整情况对计划运行图进行调整优化。\n[0023] 作为优选的技术方案，所述的步骤3中调整判断具体为：\n[0024] 设定各个运行参数的调整阈值，若步骤1得到的运行数据评估结果中的参考过程时间与计划运行参数的差值超过该阈值，则调整计划运行参数，反之则不调整。\n[0025] 作为优选的技术方案，所述的步骤4中调整判断具体为：\n[0026] 设置断面满载率调整阈值，若步骤2得到的运能运量匹配结果中的满载率超过该阈值，则调整开行方案，反之则不调整。\n[0027] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：\n[0028] 1、基于实际列车运行数据提取运能数据，可有效提高运能运量匹配的准确性，同时通过大量历史运行数据查证计划运行图参数，能够有效评估计划参数的合理性。\n[0029] 2、相较于之前的人工调整计划运行图，该计划运行图调整系统融合列车运行数据和客流数据并对其进行自动化处理，将给出的调整方案直接应用于运行图，整体提高了编图人员的调图效率。\n附图说明\n[0030] 图1为本发明计划运行图自动调整系统的原理框图。\n[0031] 图2为本发明计划运行图自动调整系统的功能模块框图。\n[0032] 图3为本发明计划运行图自动调整方法的流程图。\n具体实施方式\n[0033] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。\n[0034] 实施例一\n[0035] 如图1所示，本发明实施例一提供了一种融合列车运行数据和客流数据的计划运行图调整系统，主要由列车运行数据分析模块、客流数据匹配模块和运行图调整模块三部分组成。\n[0036] 所述的列车运行数据分析模块基于ATS历史运行数据对实际运行图与计划运行图的偏差进行评估；\n[0037] 所述的客流数据匹配模块基于车载称重客流数据和AFC客流数据计算实际客流分布并与实际运行图进行匹配；\n[0038] 所述的运行图调整模块根据运行图评估结果和客流匹配结果、结合线路行车条件和运力资源约束对原计划运行图进行优化调整。\n[0039] 如图2所示，对本发明实施例一中所述的三大模块进行分解：\n[0040] 所述的列车运行数据分析模块包括列车运行数据接口、列车运行数据预处理和列车运行参数查证。所述的客流数据匹配模块包括客流数据接口、客流数据分析、运能运量匹配。\n[0041] 所述的运行图调整模块包括开行方案调整模块和运行参数调整模块。所述的开行方案调整模块包括交路方案调整、间隔方案调整、车底运用方案调整。所述的运行参数调整模块包括停站时间调整、区间运行时间调整、折返时间调整。\n[0042] 实施例二\n[0043] 如图3所示，本发明实施例二提供了一种融合列车运行数据和客流数据的计划运行图调整方法，包括如下步骤：\n[0044] 步骤1：对列车自动监控(ATS)系统记录的列车运行数据进行预处理分析，评估运行参数的计划值与实际值的偏差：\n[0045] 通过列车运行数据接口获取实际运行数据并存储于数据库，包括每个列车在每个车站股道的到达或出发时刻及其与计划的偏差、目的地、方向等信息；筛选、删除其中无效的数据；将清洗后的到发时刻数据根据列车行程顺序转化为运行过程数据，主要包括停站时间、区间运行时间和折返时间；对每一处运行过程的大量数据进行统计分析，计算运行过程参数计划值与实际值的偏差，从而得到参考过程时间，即每处停站、区间运行或折返过程实际时间的拟合值。\n[0046] 步骤2：基于车载称重数据和AFC数据进行客流分析，结合步骤1中的实际列车运行数据进行运能运量匹配：\n[0047] 通过客流数据接口接入车载称重数据和AFC进出站数据，其中车载称重数据包括每个列车离站时的总重，由此换算得到每列车的客流数据；AFC进出站数据包括每个乘客的进站名称、出站名称、进站时间和出站时间等信息，由此通过网络客流分配算法得到所有线路的客流OD数据；两组数据互为校验和补充，得到完整的断面客流数据；将相同分钟粒度的断面客流数据和列车载客能力数据进行匹配，得到断面满载率。\n[0048] 步骤3：基于步骤1运行数据评估情况，判断是否需要对停站时间、区间运行时间和折返时间等运行参数进行调整；若需要调整，结合实际线路行车条件约束确定调整方案：\n[0049] 设定各个运行参数的调整阈值，若步骤1得到的参考过程时间与计划运行参数的差值超过该阈值，则调整计划运行参数，反之则不调整；每个参数的调整程度还需结合实际线路行车条件，如必须始终满足前后列车间隔约束。\n[0050] 步骤4：基于步骤2运能运量匹配情况，判断是否需要对交路方案、间隔方案和车底运用方案进行调整；若需要调整，结合实际线路运力资源配置确定调整方案：\n[0051] 设置断面满载率调整阈值，若步骤2得到的满载率超过该阈值，则调整开行方案，反之则不调整；若需要调整交路和列车间隔以提高运能，还需考虑线路的车辆资源、信号配置等是否满足需求。\n[0052] 步骤5：基于步骤3和步骤4的运行参数调整情况和开行方案调整需求，对计划运行图进行调整优化：\n[0053] 基于步骤3中的计划参数调整方案和步骤4中的开行方案调整方案，试铺新的计划运行图；在特定的车底等运力资源条件下制定最贴近调整需求的交路方案和间隔方案，包括单一交路或复杂交路开行比例、不同区段开行间隔；计划参数的初始调整值设为参考过程时间，随后分别检验调整后前后列车间隔是否满足，不满足则缩小调整幅度，直至满足，最终得到新的计划运行图。\n[0054] 以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。