地铁故障情况下前车扣车调整建模及应用.pdf

19交通科技与管理智慧交通与应用技术0引言随着轨道交通网格化运营发展，高峰时段行车间隔不断缩小，行车密度随之增加，但地铁系统复杂、影响因素广泛、故障多发，列车实际运行处于动态变化中。在故障突发延误较大时，故障点前后车需统筹进行调整，其中后车需及时扣停至车站，避免列车进入区间，可能引起乘客恐慌及解锁车门等事件发生。目前故障点后车扣车相关研究较多，文中重点对故障点前车进行分析。1模型建立1.1变量及含义该文模型中所涉及的变量及含义见表 1。表 1变量及含义符号含义m上线列车数n线路车站数T延故障列车延误时间N需扣车数量T线路行车间隔T运区间运行时间Ti,j列车 i 在 j 站的站停时间T扣i,j列车 i 在 j 站的扣停时间R列车到站时间Ri,j列车 i 在车站 j 的计划到达时间Ri,j列车 i 在车站 j 的实际到达时间D列车发车时间Di,j列车 i 在车站 j 的计划发车时间Di,j列车 i 在车站 j 的实际发车时间T大间隔载客列车到达本车次终止站后与前、后载客列车的最大实际行车间隔减去运行间隔1.2目标函数目标函数 1：实际运行图与计划运行图列车总偏离时间最小1。（1）目标函数 2：故障发生后产生的影响最小，即列车晚点数量最小。（2）（3）目标函数 3：乘客总候车时间最少。假设各站乘客均在列车进站前 t 时刻到达车站进行候车（见图 1），最大等待时间 T候=同一车站、同一运行方向载客列车与前一列载客列车的最大行车间隔图定行车间隔2。图 1乘客候车时间示意图收稿日期：2023-09-01作者简介：杨卫斌（1987）,男,本科,工程师,研究方向：地铁运输组织。地铁故障情况下前车扣车调整建模及应用杨卫斌,郭磊磊,牛慧兰,王志磊（郑州市轨道交通有限公司运营分公司,河南 郑州 450000）摘要城市轨道交通一旦发生故障且故障点的初始延误较大时，列车无法按图行车，实际运行将偏离于计划，此时对故障点前车的行车调整尤为重要，处置不当将造成运行大间隔，降低乘客服务质量，产生负面影响。因此，文章对故障点前车扣车调整方式进行建模，分析扣车力度，选取合理的扣车方式，并通过实例进行验证。为调度员提供坚实的行车调整策略支撑，保障列车运行秩序。关键词行车间隔；初始延误；行车调整；建模；实例验证中图分类号U231+.92文献标识码A文章编号2096-8949（2023）22-0019-032023 年第 4 卷第 22 期20交通科技与管理智慧交通与应用技术（4）1.3约束条件（1）避免运行大间隔出现，即 T 大间隔 15 min。运行大间隔：载客列车到达本车次终止站后与前、后载客列车的最大实际行车间隔减去运行间隔大于 15 min，小于 30 min。故障车延误时间为T延，故障车所在车站至终点站区间数为M，故障发生后进行扣车，记为T扣i,j。故障车可修复，不用退车：（5）（6）（7）（8）故障车无法修复，需要退车：（9）（10）（11）（12）（2）单个车站多停时间控制在 5 min 以内。（13）（3）单一车次全线多停时间原则上不得超过 10 min。（14）2故障点前车扣车模型应用2.1场景举例及扣车方式001 次列车在 H 车站发生故障导致运营中断，前方列车多次列车需适时、多次进行扣车，避免出现行车空白区域及运行大间隔3。选取不同扣车方式进行分析，其中全线运行时间 T全=1.2 h；平均运行时间 T运=2 min30 s；站停时间 Ti,j=36 s。2.2故障车前列车按“3、2、2”扣车第一步：将中断点前方第一列车（002 次）在车站（G站）扣车 3 min 后放行，见图 2。图 2扣车 3 min第二步：将 002 次在 F 站扣车 2 min 后放行，将 003次在 D 站扣车 2 min 后放行。第三步：将 002 次在 E 站扣车 2 min 后放行，将 003次在 C 站扣车 2 min 后放行，将 004 次在 A 站扣车 2 min后放行。约束条件：“3、2、2”节点扣车符合约束条件 3 和约束条件 4，故障列车延误时间在 22 min 之内，符合约束条件 2.1，故障列车延误时间在 19.5 min 之内，符合约束条件 2.2。目标函数：Z1=故障车偏移时间+前车 1 偏移时间+前车 2 偏移时间+前车 3 偏移时间=35 min；Z2=4；Z3=总的乘客候车时间=176 min，见表 2。3方案选择（1）故障延误 22 min，见表 3。根据表 3 可知，列车发生故障预计延误在 22 min 之内时，按照“3、2、2”扣车方式，列车偏移时间最小，为 35 min，产生的晚点影响与其他扣车方式产生影响一致，故优先选取“3、2、2”方式。（2）故障延误 22 min，见表 4。根据表 4 可知，列车发生故障预计延误在 2225 min 之内时，考虑行车间隔均匀性及故障影响最优化，选择“3、2、2、3”模式。4结语扣车是调度进行行车调整的重要手段之一，在给予故障点充足时间处理故障的同时，避免出现运行大间隔或空白区域，确保线路快速恢复运营。该文从实际与计划的偏移、晚点数影响及乘客候车时间着手，建立扣车模型，根据列车延误情况，分析不同场景下的列车扣车调整方式，并选取实际线路进行验证，得出故障车前车“3、2、2”及“3、2、2、3”扣车方式，证明列车扣车调整的有效性及合理性，为调度员故障处置及行车调整提供技术支撑。参考文献1 张艺琳.面向信号系统故障的城市轨道列车运行调整及评价仿真研究 D.深圳：深圳大学,2020.21交通科技与管理智慧交通与应用技术表 2“3、2、2”节点扣车方式候车时间表车站发车/到达i+4（计划）i+3（计划）i+3（实际）i+2（计划）i+2（实际）i+1（计划）i+1（实际）i（计划）i 列车（实际）候车时间A发车时间 7:00:387:04:387:06:387:08:387:12:387:12:387:19:387:16:387:38:3819+7+6-3*3 min40 s到达时间 6:59:487:03:487:05:487:07:487:11:487:11:487:18:487:15:487:37:48B发车时间 6:57:277:01:277:03:277:05:277:09:277:09:277:16:277:13:277:35:2719+7+6-3*3 min40 s到达时间 6:56:377:00:37（扣车 2 min）7:04:377:08:377:08:377:15:377:12:377:34:37C发车时间 6:55:006:59:006:59:007:03:007:07:007:07:007:14:007:11:007:33:0019+7+8-3*3 min40s到达时间 6:54:106:58:107:02:107:04:10（扣车 2 min）7:06:107:13:107:10:107:32:10D发车时间 6:52:286:56:286:56:287:00:287:02:287:04:287:11:287:08:287:30:2819+9+6-3*3 min40s到达时间 6:51:486:55:486:59:48（扣车 2 min）7:03:487:08:48(扣车 2 min)7:07:487:29:48E发车时间 6:49:076:53:076:57:076:57:077:01:077:06:077:05:077:27:0719+9-2*3 min40s到达时间 6:48:376:52:376:56:377:00:377:03:37（扣车 2 min）7:04:377:26:37F发车时间 6:47:056:51:056:55:056:55:056:59:057:02:057:03:057:25:0523+7-2*3 min40s到达时间 6:46:356:50:356:54:356:58:35（扣车 3 min）7:02:357:24:35G发车时间 6:44:436:48:436:52:436:56:436:56:437:00:437:22:4326-3 min40 s到达时间 6:44:136:48:136:52:136:56:137:00:137:22:13H发车时间 6:42:286:46:286:50:286:54:286:54:286:58:287:20:28 26-3 min40 s到达时间 6:41:386:45:386:49:386:53:386:57:38（延误 22 min）Z3=总的乘客候车时间=176 min表 3故障延误 22 min 时方案对比表故障情况i 次列车故障，延误时间 22 min 时，故障车前车的扣车调整方式扣车调整方式i+1 次3、2、2 3、2、2、34、4、1、15、5i+2 次2、22、22、22、25、2i+3 次22222实际运行与计划运行偏移量Z1/min3541414144晚点数Z2/列次44444乘客候车时间Z3/min176195195195195经比对，选择“3、2、2”节点扣车方式表 4故障延误 22 min 方案对比表故障情况i 次列车故障，22 min 延误时间 25 min 时，故障车前车的扣车调整方式扣车调整方式i+1 次3、2、2 3、2、2、34、4、1、1i+2 次2、22、22、22、2i+3 次2222实际运行与计划运行偏移量Z1/min41414144晚点数Z2/列次4444乘客候车时间Z3/min195195195195行车间隔均匀性均匀不均匀不均匀不均匀经比对，选择“3、2、2、3”节点扣车方式2 李文.地铁列车扣车模型及其应用 J.城市轨道交通研究,2016(12):139-142.3 张学兵,俞太亮,李广刚.地铁列车运行调整策略选择与制约因素分析 J.现代城市轨道交通,2011(5):70-72+6.