结合虚拟编组技术应对单向中断场景的列车运行调整方法

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1.本发明涉及列车交通运营管理技术领域，尤其涉及一种结合虚拟编组技术应对单向中断场景的列车运行调整方法。

背景技术：

2.列车运行调整指外力干扰致使列车运行偏离原定计划时，在确保行车安全的前提下，根据列车运行实际情况采取相应措施保证列车尽量按图行车或恢复运输秩序。
3.城市轨道交通运营中出现线路中断的情况，开行小交路列车是保证车底平衡的重要措施，在双向中断的情况下尤为常见。而在单向中断的故障场景中，为保证所有乘客的出行需求都能被满足(可达性完整)，基本上都通过“单线双向运行+小交路折返”或“部分区段反向运行”的措施进行列车运行调整。“单线双向运行+小交路折返”指的是在单线双向区段只开行一列车实现双向运行服务，在两侧的双向区段按照小交路折返的方式进行开行；而“部分区段反向运行”则是中断方向车辆通过渡线进入对向轨道，反向行车通过单线双向区段后通过渡线返回原方向。
4.在现有技术的“部分区段反向运行”中，有方案得出了关于同方向两列车连续通过单线双向区段可整体提高单线双向区段通行能力的结论，并在展望中提到了可以尝试“部分列车反向通过、部分列车进行折返”的策略，有助于充分利用线路能力；还有方案基于“单线双向运行+小交路折返”和“部分区段反向运行”两种策略分别进行了关于单向中断下列车运行调整的研究，在展望中提到了可以引入更多的调整策略进行比较。而针对变更交路应对中断情况，有方案提到了将已有的自动折返控制技术运用到中断运营情况中，有利于故障解除后快速恢复计划运营。
5.上述现有技术中的列车运行调整方案的缺点为：现有技术均不涉及在列车运行调整中进行灵活编组以提高调整效率的策略，存在着需要考虑的行车必要安全间隔较大、非车-车通信存在区间不能同时占用等问题，中断区段部分通行能力不足，整体调整效率低下，不能达到快速恢复正常运行秩序、提升城市轨道交通系统运营稳定性的目标。
6.而虚拟编组技术作为车-车通信技术下的高效灵活编组方式，如何在中断场景下有效使用虚拟编组技术，以提升列车运行调整的效率成为需要解决的问题。

技术实现要素：

7.本发明的实施例提供了一种结合虚拟编组技术应对单向中断场景的列车运行调整方法，以实现单向中断场景下的列车运行调整策略。
8.为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。
9.一种结合虚拟编组技术应对单向中断场景的列车运行调整方法，包括：
10.步骤s10、在城市轨道交通运营中出现线路单向中断后，判断线路中断位置及各列车位置，确定中断区段范围，该中断区段范围为中断位置至距其最近两侧渡线所形成区段；
11.步骤s20、应用虚拟编组技术设计三种应对单向中断的备选调整策略：策略1：“双
方向列车重联交替通过单线区段”，策略2：“双线区段内列车直接折返+单线区段内列车往复运行”，策略3：“双方向列车利用渡线择机折返”；
12.步骤s30、基于所述中断区段范围的长度与客流分布情况，从所述三种应对单向中断的备选调整策略中选定列车调整策略；
13.步骤s40、应用虚拟编组技术针对选定的列车调整策略，通过判断在线列车当前位置并预估各列车未来一段时间的运行轨迹，实现列车运行调整过程。
14.优选地，所述的步骤s10包括：
15.在城市轨道交通运营中出现线路单向中断后，基于车-车通信技术搜索并定位距离中断点最近的渡线位置及其布设形式，判断线路中断位置及各列车位置，确定中断区段范围、单线双向区段和上下行两侧的双线双向区段，该中断区段范围为中断位置至距其最近两侧渡线所形成区段；
16.将上行侧双线双向区段内距渡线最近车站命名为d
so
，单线双向区段内最靠近上行侧双线双向区段的车站命名为d
si
，下行侧双线双向区段距渡线最近车站命名为d
xo
，单线双向区段内最靠近下行侧双线双向区段的车站命名为d
xi
。
17.优选地，当中断后首车尚未进入中断区段范围时，所述步骤s20中的所述策略1中的“双方向列车重联交替通过单线区段”包括：
18.双方向列车在渡线外侧车站dso和dxo集结，应用虚拟编组技术进行列车虚拟重联作业，以虚拟重联列车模式交替进入并通过单线区段，上行方向列车反向通过单线区段后借助渡线进入双线区段上行方向后续区段继续运行；
19.所述策略2中的“双线区段内列车直接折返+单线区段内列车往复运行”包括：
20.双方向的双线区段内列车均确定状态为“直接折返”，上行方向列车通过渡线进入单线区段，在车站d
si
清客后换端并折返；下行方向列车越过渡线在车站d
xi
清客后换端并折返；单线区段内的列车采用虚拟重联方式以车站d
xi
与d
si
为列车运行路径的两个端点车站，在这两个端点车站完成清客与换端并“往复运行”，并为双线区段内需要前往其他车站却被迫在此下车的乘客提供后续服务；
21.调整首车在车站d
so
时，根据实际情况预估确定单线区段重联列车的编组数为n，判断此时单线区段内下行列车数量：
22.情况1)如果单线区段内下行列车数量为n-1列，则上行方向调整首车直接从车站d
so
发车通过渡线后，进入单线区段与区段内下行列车通过车-车通信确定虚拟重联作业车站，虚拟重联后以大编组形式沿上行方向运行至车站d
xi
后清客、换端，并在单线区段内车站d
si
和d
xi
往复运行；
23.情况2)如果单线区段内下行列车数量为大于n-1列，则上行方向调整首车在车站d
so
等待至单线区段内下行列车数等于n-1后进入；
24.情况3)如果单线区段内下行列车数量小于n-1列，则安排下行方向后续数量为n-2列车进入单线区段而非直接折返，
25.在这三种情况中，双方向未能进入单线双向区段的列车，均直接确定状态为“直接折返”，直至中断恢复；
26.所述策略3中的“双方向列车利用渡线择机折返”包括：
27.双方向列车均进入单向区段，基于车-车通信技术对列车相对位置关系进行判断
和联络，确定在单线区段内某一车站进行虚拟重联并继续运行，后续列车按照相同规则确定车站进行虚拟重联，虚拟重联列车以上下行交替方式确定运行方向。
28.优选地，所述的步骤s30包括：
29.如果单线区段包含1个或者2个车站，且单线区段两侧通过客流量大于设定的客流数值，则选定策略1“双方向列车重联交替通过单线区段”；
30.如果单线区段包含2个及以上车站，清空时间大于设定的时间数值，当该线路客流分布特征为短距离出行占大多数，则选定策略2“双线区段内列车直接折返+单线区段内列车往复运行”；
31.如果单线区段包含2个及以上车站，清空时间大于设定的时间数值，当该线路客流分布特征为长距离出行占大多数，则选定策略3“双方向列车利用渡线择机折返”。
32.优选地，当选定策略1时，所述的步骤s40包括：
33.step1：调整首车s1正常停靠车站d
so
上行方向站台，并在站台等待单向区段清空；令尚未进入单线区段的下行列车x1正常运行并停靠车站dxo，后续各次上、下行列车运行并停靠至最近的车站待命；
34.step2：估算单线区段内一列下行列车运行所需时间t，即单向区段清空所需的最短时间，结合计划时刻表所规定的列车开行间隔t，估算上下行方向后续受影响列车需要在车站d
so
与s1虚拟连挂或需要在车站dxo与x1虚拟连挂的数量m＝t/t，则双方向虚拟重联大编组列车的计划编组数量为m+1；
35.step3：双方向各次列车通过车-车通信技术确认当前自身位置及前后列车关系，以编组数量m+1为依据确认自己在预计虚拟重联列车中的位置及与其他列车的关系；预计虚拟重联列车中的头车判断车站dso或dxo是否清空，根据判断结果确定是否进入该车站dso或dxo等待，预计虚拟重联列车中的非头车判断同组头车或排序靠前的列车是否已进入车站dso或dxo，根据判断结果确定是否进入该车站dso或dxo进行重联作业；
36.step4：单线区段下行列车驶出清空后，上行方向通过虚拟编组技术形成的虚拟重联大编组列车s
m1
发出，经过渡线进入单向区段后在下行方向轨道沿上行方向运行，并停靠对向站台完成客流乘降作业，直至通过单向区段后借助渡线回到上行方向轨道继续运行；
37.step5:单线区段上行虚拟重联大编组列车s
m1
驶出清空后，下行方向通过虚拟编组技术形成的虚拟重联大编组列车x
m1
进入单向区段后在下行方向轨道运行，停靠单线区段各站台完成客流乘降作业，直至通过单向区段后沿下行方向轨道继续运行；
38.在客流不发生较大变化时，重复执行上述step4-5，直至中断恢复。
39.优选地，当选定策略2时，以单线区段内存在1列下行列车，且重联列车拟定编组为2列为例，所述的步骤s40包括：
40.step1：调整首车s1正常停靠车站d
so
上行方向站台，并确定此时下行列车x1位置和其即将停靠的下一站dn；令尚未进入单线区段的上行列车s2、下行列车x2及后续各次上、下行列车做好在车站d
si
或车站d
xi
清客并直接折返的准备；
41.step2：首车s1与下行列车x1分别估计自己在单线区段可能相遇的各车站的到发时刻，选择两列车到达或出发时刻最接近的车站du作为虚拟重联车站，将此时刻记为tu，两列车向该站运行并做好虚拟重联准备；
42.step3：在时刻tu时，首车s1于车站du正常进站停车，下行列车x1到达车站du后组织
清客作业并完成换端，两列车在站实现虚拟重联，形成的重联列车m以x1为头车沿上行方向运行，正常停站到车站d
xi
；在此期间上行列车s2、下行列车x2及后续列车均通过渡线进行直接折返作业；
43.step4：当重联列车m即将到达d
xi
时，头车x1判断dxi下行方向站台区域的轨道是否清空，此时距离d
xi
下行方向站台最近的后续列车x
l1
根据实际情况做出在d
xi
上一站停车等待或在进入d
xi
的站外区间等待的决策；头车x1在确定轨道清空且渡线道岔安全间隔允许的情况下，重联列车m进入d
xi
下行方向站台清客并换端，以s1为头车组成重联列车m’沿下行方向运行；
44.step5：当下行列车x
l1
基于车-车通信判断车站d
xi
下行方向站台已经清空后，运行进入车站d
xi
并停站清客，换端后通过渡线进入上行方向轨道运行；重联列车m’沿下行方向正常停站，直到车站d
si
前一站；在此期间上下行方向列车均通过渡线在车站d
si
或d
xi
进行直接折返作业；
45.step6：当重联列车m’即将前往d
si
时，头车s1判断d
si
下行方向站台的轨道是否清空，此时最接近离开车站d
so
上行方向站台的列车s
l2
在d
so
上行方向站台停车等待；头车s1在确定轨道清空的情况下，重联列车m’停靠车站d
si
下行方向站台清客并换端，以x1为头车重新组成重联列车m沿上行方向运行；
46.step7：当列车s
l2
基于车-车通信判断车站d
so
下行方向站台已经清空后，通过渡线运行进入单线双向区段并停站清客，换端后沿下行方向运行；
47.重复执行step4-7，直至中断恢复。
48.优选地，当选定策略3时，所述的步骤s40包括：
49.step1：调整首车s1正常停靠车站d
so
上行方向站台，并在车站等待单向区段清空；令尚未进入单线区段的下行列车x1正常运行并停靠车站dxo，后续各次上、下行列车运行并停靠至最近的车站待命；
50.step2：单向区段清空后，首车s1和下行列车x1进入单线区段并分别估计自己在单线区段各车站的到发时刻，选择两列车到达或出发时刻最接近的车站du1作为虚拟重联车站，将此时刻记为tu1，两列车向该车站du1运行并做好虚拟重联准备；判断du1位置，若靠近dso则首车s1做好在车站du1清客并换端的准备，若靠近dxo则x1做好在车站du1清客并换端的准备；
51.step3：当首车s1和下行列车x1到达车站du1时，考虑du1靠近d
xo
的情况，下行列车x1在车站du1清客并换端，首车s1在车站du1正常停靠，以下行列车x1为头车两车实现虚拟重联，在单线区段内沿上行方向以大编组列车形式行驶至车站d
xi
后经渡线进入双线区段上行方向轨道继续运行，记重联列车离开车站d
xi
的时刻为t1；上行后续列车s2在正常停靠车站d
so
后经渡线进入单线区段沿上行方向运行，下行后续列车x2在车站d
xo
停站等待大编组列车离开单线区段；
52.step4：时刻t1时判断列车s2下一站为dm1，则s2与x2两车分别估计自己在单线区段各车站的到发时刻，选择两列车到达或离开时刻最接近的车站du2作为虚拟重联车站，将此时刻记为tu2，两列车向该车站du2运行并做好虚拟重联准备，列车s2做好在车站du2清客并换端的准备；
53.step5：当列车s2和列车x2到达车站du2时，列车s2在车站du2清客并换端，列车x2在
车站du2正常停靠，以列车s2为头车两车实现虚拟重联，沿下行方向以大编组列车形式行驶至车站d
si
后继续沿下行方向运行，记重联列车完全离开车站d
si
的时刻为t2；下行后续列车x3在正常停靠车站d
xo
后直接进入单线区段沿下行方向运行，上行后续列车s3在车站d
so
停站等待大编组列车离开单线区段；
54.step6：时刻t2时判断列车x3下一站为dm2，则s3与x3两车分别估计自己在单线区段各车站的到发时刻，选择两列车到达或离开时刻最接近的车站du3作为虚拟重联车站，将此时刻记为tu3，两列车向该车站du3运行并做好虚拟重联准备，列车x3做好在车站du3清客并换端的准备；
55.在客流不发生较大变化时，重复执行step3-6，直至中断恢复。
56.由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明采用虚拟编组技术的列车运行调整方法，在应对线路单向中断场景时，在保证线路可达性和车底均衡性的前提下，相较已有方法可大大提高列车运行调整的效率。
57.本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
58.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
59.图1为本发明实施例提供的一种利用虚拟编组技术组织列车运行以应对单向中断的城市轨道交通列车运行调整方法的处理流程图；
60.图2为本发明实施例提供的一种中断区段和单线双向区段，以及上下行两侧的双线双向区段示意图；
61.图3、图4和图5为本发明实施例提供的一种各种列车的运行路径示意图。
具体实施方式
62.下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
63.本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。
64.本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该
理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
65.为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。
66.虚拟编组技术指通过车与车直接无线通信，使后车获取前车的运行状态控制后车的运行，从而通过无线通信实现多列车以相同速度、极小间隔的列车协同运行方式。通过这种方式，以一定距离保持同步运行的列车可以看作进行了联挂，将传统的物理车钩联挂转变为无线通信联挂。
67.本发明提供了一种利用虚拟编组技术组织列车运行以应对单向中断的城市轨道交通列车运行调整方法，该方法的处理流程如图1所示，包括如下的处理步骤：
68.步骤s10、在城市轨道交通运营中出现线路单向中断后，快速判断线路中断位置及各列车位置，搜索并定位距离中断点最近的渡线位置及其布设形式，确定中断区段范围，该中断区段范围为中断位置至距其最近两侧渡线所形成区段。
69.步骤s20、针对虚拟编组技术支持车-车通信和在线编解的技术特征，设计三种应对单向中断的备选调整策略：策略1：“双方向列车重联交替通过单线区段”，策略2：“双线区段内列车直接折返+单线区段内列车往复运行”，策略3：“双方向列车利用渡线择机折返”。
70.步骤s30、基于中断区段范围的长度与客流分布情况，从三种应对单向中断的备选调整策略中选定列车调整策略。
71.在什么条件选择哪个策略的实现过程如下：
72.如果单线区段较短(含1-2个车站)，且单线区段两侧通过客流量较大，优先考虑采用调整策略1“双方向列车重联交替通过单线区段”。
73.如果单线区段较长(含2个及以上车站)，清空时间也对应较长，当该线路客流分布特征为短距离出行较多，即根据现有区段划分，大量乘客的od不超过两个区段(上行侧双线双向区段、单线双向区段、下行侧双线双向区段)，则出于对运行效率的考虑，优先考虑采用调整策略2“双线区段内列车直接折返+单线区段内列车往复运行”。
74.如果单线区段较长，清空时间也对应较长，单线区段内含2个及以上车站，如果该线路客流分布特征为长距离出行较多，即根据现有区段划分，大量乘客的od分别为上行侧双线双向区段的某一车站和下行侧双线双向区段的某一车站，优先考虑采用调整策略3“双方向列车利用渡线择机折返”。
75.步骤s40、应用虚拟编组技术，针对选定的列车调整策略，通过判断在线列车当前位置并预估各列车未来一段时间的运行轨迹，估算列车运行调整的关键参数，提出列车运行、折返、虚拟重联等作业时机与地点的推演及决策方法，实现列车运行调整过程。
76.具体的，上述步骤s10包括：城轨线路单向中断发生后(以上行方向中断为例)，基于车-车通信技术，在判断距离中断位置最近的渡线位置和道岔布设形式基础上，划定如图2所示的中断区段和单线双向区段，以及上下行两侧的双线双向区段。
77.根据城市轨道交通线路建设标准，在某一个车站的两侧区间同时布设渡线的情况非常少见，因此考虑较普遍的情况即渡线间至少有两个车站。将上行侧双线双向区段内距渡线最近车站命名为d
so
，单线双向区段内最靠近上行侧双线双向区段的车站命名为d
si
，下行侧双线双向区段距渡线最近车站命名为d
xo
，单线双向区段内最靠近下行侧双线双向区段
的车站命名为d
xi
，车站布局和区段划分情况如图所示。
78.图2场景中涉及的可能需要调整的列车包括中断发生时上行方向尚未通过中断点的列车，以及下行方向尚未通过单线双向区段的列车。上行方向尚未通过中断点且需要接受调整的首列列车(后简称调整首车)位置及其后续同方向列车的位置可分为两种情况：
79.1)首车尚未通过中断区段外上行方向最近车站站台区域，即dso，则调整首车运行至并停靠dso站台待命；
80.2)首车已经通过dso站台区域，而后续同方向第n辆列车尚未进入或离开dso站台(n＝1,2,3
…
)，则调整自首车起所有已进入中断区段的列车通过车载设备实现自动换端，逐一反向运行至dso站台区域，并以上行方向到站列车的规则为参考确定后续列车调整方案。
81.具体的，上述步骤s20包括：针对虚拟编组技术支持车-车通信和在线编解的技术特征，设计三种应对单向中断的备选调整策略，包括：
82.策略1：“双方向列车重联交替通过单线区段”；
83.策略2：“双线区段内列车直接折返+单线区段内列车往复运行”；
84.策略3：“双方向列车利用渡线择机折返”。
85.依据备选调整策略，双方向列车可能的运行方式包括：“通过”、“直接折返”、“择机折返”和“双向折返”。其中“通过”列车运行通过单线区段，其中上行列车“通过”原本为下行方向的单线区段时为反向运行；
[0086]“直接折返”的列车仅停靠单线双向区段内最近端的车站(上行列车仅停靠车站d
si
，下行列车仅停靠车站d
xi
)；“择机折返”列车则可能停靠单线双向区段内任意车站；“双向折返”列车在单线双向区段内以两端车站d
si
和d
xi
为折返站往复运行。各种列车的运行路径如图3、图4和图5所示。
[0087]
下面对三种策略及其推演决策方法进行详细阐述。
[0088]
策略1：“双方向列车重联交替通过单线区段”[0089]
如果单线区段较短(含1-2个车站)，且单线区段两侧通过客流量较大，优先考虑调整策略为“双方向列车重联交替通过单线区段”，即双方向列车在渡线外侧车站dso和dxo集结，应用虚拟编组技术进行列车虚拟重联作业，以虚拟重联列车模式交替进入并通过单线区段，上行方向列车反向通过单线区段后借助渡线进入双向区段上行方向后续区段继续运行。
[0090]
策略1的具体实现步骤如下：
[0091]
step1：安排调整首车s1正常停靠车站d
so
上行方向站台，并在站台等待单向区段清空；令尚未进入单线区段的下行列车x1正常运行并停靠车站dxo，后续各次上、下行列车运行并停靠至最近的车站待命；
[0092]
step2：估算单线区段内一列下行列车运行所需时间t，即单向区段清空所需的最短时间，结合计划时刻表所规定的列车开行间隔t，估算上下行方向后续受影响列车需要在车站d
so
与s1虚拟连挂(或需要在车站dxo与x1虚拟连挂)的数量m＝t/t，则双方向虚拟重联大编组列车的计划编组数量为m+1；
[0093]
step3：双方向各次列车通过车-车通信技术确认当前自身位置及前后列车关系，以编组数量m+1为依据确认自己在预计虚拟重联列车中的位置及与其他列车的关系；预计
虚拟重联列车中的头车判断车站dso或dxo是否清空，根据判断结果确定是否进入该车站dso或dxo等待，预计虚拟重联列车中的非头车判断同组头车或排序靠前的列车是否已进入车站dso或dxo，根据判断结果确定是否进入该车站dso或dxo进行重联作业；
[0094]
step4：单线区段下行列车驶出清空后，上行方向通过虚拟编组技术形成的虚拟重联大编组列车s
m1
发出，经过渡线进入单向区段后在下行方向轨道沿上行方向运行，并停靠对向站台完成客流乘降作业，直至通过单向区段后借助渡线回到上行方向轨道继续运行；
[0095]
step5:单线区段上行虚拟重联大编组列车s
m1
驶出清空后，下行方向通过虚拟编组技术形成的虚拟重联大编组列车x
m1
进入单向区段后在下行方向轨道运行，停靠单线区段各站台完成客流乘降作业，直至通过单向区段后沿下行方向轨道继续运行。
[0096]
在客流不发生较大变化时，重复step4-5，组织两个方向列车实时判断进行虚拟编组的列车数量，提前通知对应车辆做好相关技术作业与客流引导准备，进一步借助渡线和单向区段保障两个方向的列车正常运行，直至中断恢复。
[0097]
策略2：“双线区段内列车直接折返+单线区段内列车往复运行”[0098]
如果单线区段较长(含2个及以上车站)，清空时间也对应较长，当该线路客流分布特征为短距离出行较多，即根据现有区段划分，大量乘客的od不超过两个区段(上行侧双线双向区段、单线双向区段、下行侧双线双向区段)，则出于对运行效率的考虑，优先考虑调整策略采用“双线区段内列车直接折返+单线区段内列车往复运行”，即双方向的双线区段内列车均确定状态为“直接折返”，上行方向列车通过渡线进入单线区段，在车站d
si
清客后换端并折返；下行方向列车越过渡线在车站d
xi
清客后换端并折返；单线区段内的列车采用虚拟重联方式以车站d
xi
与d
si
为列车运行路径的两个端点车站，在这两个站完成清客与换端并“往复运行”，并为双线区段内需要前往其他车站却被迫在此下车的乘客提供后续服务。
[0099]
调整首车在车站d
so
时，根据实际情况预估确定单线区段重联列车的编组数为n。判断此时单线区段内下行列车数量，以n-1作为判断点，存在小于、等于和大于n-1两种情况，而后两种情况下未进入单线区段的下行方向后续列车可安排直接折返。1)如果单线区段内下行列车数量为n-1列，则上行方向调整首车直接从车站d
so
发车通过渡线后，进入单线区段与区段内下行列车通过车-车通信确定虚拟重联作业车站，虚拟重联后以大编组形式沿上行方向运行至车站d
xi
后清客、换端，并在单线区段内车站d
si
和d
xi
往复运行；2)如果单线区段内下行列车数量为大于n-1列，则上行方向调整首车在车站d
so
等待至单线区段内下行列车数等于n-1后进入，后续操作类1)；3)如果小于n-1列，则安排下行方向后续数量为n-2列车进入单线区段而非直接折返，后续操作同样类1)。在这三种情况中，双方向未能进入单线双向区段的列车，均直接确定状态为“直接折返”，直至中断恢复。
[0100]
值得注意的是，车站d
xi
与d
si
下行方向站台及部分轨道作为两种运行路径的重叠部分，需要在调整过程中注意判断安全要求，基于车-车通信技术可以实现列车相对位置的实时确认，有效保证列车行车安全。
[0101]
策略2的具体实现步骤如下(以单线区段内存在1列下行列车，且重联列车拟定编组为2列为例)：
[0102]
step1：安排调整首车s1正常停靠车站d
so
上行方向站台，并确定此时下行列车x1位置和其即将停靠的下一站dn；令尚未进入单线区段的上行列车s2、下行列车x2及后续各次上、下行列车做好在车站d
si
或车站d
xi
清客并直接折返的准备；
[0103]
step2：s1与x1分别估计自己在单线区段可能相遇的各站(车站d
si
、d1、d2…dn
)到发时刻(含停站时间)，选择两列车到达(或出发)时刻最接近的车站du作为虚拟重联车站，此时刻记为tu，两列车向该站运行并做好虚拟重联准备；
[0104]
step3：在时刻tu时，s1于车站du正常进站停车，x1到达车站du后组织清客作业并完成换端，两列车在站实现虚拟重联，形成的重联列车m以x1为头车沿上行方向运行，正常停站到车站d
xi
；在此期间上行列车s2、下行列车x2及后续列车均通过渡线进行直接折返作业；
[0105]
step4：当重联列车m即将到达d
xi
时，头车x1判断dxi下行方向站台区域的轨道是否清空，此时距离d
xi
下行方向站台最近的后续列车x
l1
根据实际情况做出在d
xi
上一站停车等待或在进入d
xi
的站外区间等待的决策；头车x1在确定轨道清空且渡线道岔安全间隔允许的情况下，重联列车m进入d
xi
下行方向站台清客并换端，以s1为头车组成重联列车m’沿下行方向运行；
[0106]
step5：当下行列车x
l1
基于车-车通信判断车站d
xi
下行方向站台已经清空后，运行进入并停站清客，换端后通过渡线进入上行方向轨道运行；重联列车m’沿下行方向正常停站，直到车站d
si
前一站；在此期间上下行方向列车均通过渡线在车站d
si
或d
xi
进行直接折返作业；
[0107]
step6：当重联列车m’即将前往d
si
时，头车s1判断d
si
下行方向站台的轨道是否清空，此时最接近离开车站d
so
上行方向站台的列车s
l2
在d
so
上行方向站台停车等待；头车s1在确定轨道清空的情况下，重联列车m’停靠车站d
si
下行方向站台清客并换端，以x1为头车重新组成重联列车m沿上行方向运行；
[0108]
step7：当列车s
l2
基于车-车通信判断车站d
so
下行方向站台已经清空后，通过渡线运行进入单线双向区段并停站清客，换端后沿下行方向运行；
[0109]
重复step4-7，做好两条运行路径交点d
si
和d
xi
的安全防护，通过虚拟编组技术提升单线区段的运输能力，保障运输服务中所有乘客的可达性直至中断恢复。
[0110]
策略3：“双方向列车利用渡线择机折返”[0111]
如果单线区段较长，清空时间也对应较长，单线区段内含2个及以上车站，如果该线路客流分布特征为长距离出行较多，即根据现有区段划分，大量乘客的od分别为上行侧双线双向区段的某一车站和下行测双线双向区段的某一车站，优先考虑调整策略为采用“双方向列车利用渡线择机折返”，即双方向列车均进入单向区段，基于车-车通信技术对列车相对位置关系的判断和联络，确定在单线区段内某一车站进行虚拟重联并继续运行，后续列车按照相同规则确定车站进行虚拟重联，虚拟重联列车以上下行交替方式确定运行方向。
[0112]
策略3的具体实现步骤如下：
[0113]
step1：安排调整首车s1正常停靠车站d
so
上行方向站台，并在车站等待单向区段清空；令尚未进入单线区段的下行列车x1正常运行并停靠车站dxo，后续各次上、下行列车运行并停靠至最近的车站待命；
[0114]
step2：单向区段清空后，s1和x1进入单线区段并分别估计自己在单线区段各站(车站d
si
、d1、d2…
dn，d
xi
)的到发时刻(含停站时间)，选择两列车到达(或出发)时刻最接近的车站du1作为虚拟重联车站，此时刻记为tu1，两列车向该站运行并做好虚拟重联准备；判断du1位置，若靠近dso则s1做好在车站du1清客并换端的准备，若靠近dxo则x1做好在车站du1清客
并换端的准备；
[0115]
step3：当首车s1和下行列车x1到达车站du1时，考虑du1靠近d
xo
的情况，下行列车x1在车站du1清客并换端，首车s1在车站du1正常停靠，以下行列车x1为头车两车实现虚拟重联，在单线区段内沿上行方向以大编组列车形式行驶至车站d
xi
后经渡线进入双线区段上行方向轨道继续运行，记重联列车离开车站d
xi
的时刻为t1；上行后续列车s2在正常停靠车站d
so
后经渡线进入单线区段沿上行方向运行，下行后续列车x2在车站d
xo
停站等待大编组列车离开单线区段；
[0116]
step4：时刻t1时判断列车s2下一站为dm1，则列车s2与列车x2分别估计自己在单线区段各站(车站dm1…dxi
)的到发时刻(含停站时间)，选择两列车到达(或离开)时刻最接近的车站du2作为虚拟重联车站，此时刻记为tu2，两列车向该站运行并做好虚拟重联准备，列车s2做好在车站du2清客并换端的准备；
[0117]
step5：当列车s2和列车x2到达车站du2时，列车s2在车站du2清客并换端，列车x2在车站du2正常停靠，以列车s2为头车两车实现虚拟重联，沿下行方向以大编组列车形式行驶至车站d
si
后继续沿下行方向运行，记重联列车离开车站d
si
的时刻为t2；下行后续列车x3在正常停靠车站d
xo
后直接进入单线区段沿下行方向运行，上行后续列车s3在车站d
so
停站等待大编组列车离开单线区段；
[0118]
step6：时刻t2时判断列车x3下一站为dm2，则s3与x3两车分别估计自己在单线区段各站(车站d
si
…
dm2)的到发时刻(含停站时间)，选择两列车到达(或离开)时刻最接近的车站du3作为虚拟重联车站，此时刻记为tu3，两列车向该站运行并做好虚拟重联准备，x3做好在车站du3清客并换端的准备；
[0119]
在客流不发生较大变化时，重复step3-6，组织两个方向列车实时判断虚拟编组位置，虚拟重联后的大编组列车运行方向上下行交替进行，直至中断恢复。
[0120]
以上各策略步骤均以“上行中断后调整首车尚未进入中断区段”为例，若调整首车已经进入中断区段，则就近停站清客，换端后反向运行至车站d
so
即可，在车-车通信技术下可有效保证其与上行方向后续列车间的相对安全距离，后续操作与未进入的情况类似。
[0121]
关于轨道的情况。不仅仅限于渡线，所有可供列车在两条轨道中进行换轨的线路如折返线、安全线等也应该覆盖在内。
[0122]
如果在中断位置存在如越行线等与正线平行的配线，该方法中的对向轨道可由配线代替。实际上，此发明针对的是在中断位置不具备越行线的情况，存在越行线则可以直接通过越行线绕过中断位置。
[0123]
综上所述，本发明实施例的方法相较同场景下的现有列车运行调整策略，在保证线路可达性、服务均衡性的情况下，通过虚拟编组技术压缩了列车间的行车间隔，明显提升一定时间内两个方向通过的列车总运力，能够缩短恢复时间，提高列车运行调整效率。相较于既有方案中人为规定上下行方向若干列车先后通过单线双向区段的情况，本发明将虚拟编组方案中编组数量问题与区段长度、行车速度和行车间隔等参数挂钩，基于车-车通信技术自动判断所需进行虚拟连挂的车辆数量，实现了调整自动化，更好地提升调整效果。
[0124]
而区别于一般的虚拟编组技术在优化开行方案的应用，本发明在列车运行调整问题中充分发挥了车-车通信技术的优势，灵活确定各调整车辆的运行状态，对每列车提前下达指令做好覆盖清客、换端、折返、虚拟连挂等多方面可能的准备，大大增强列车运行调整
的灵活性，减轻客流组织压力，明显提升列车运行调整的效果，同时还具有更加广泛且灵活的适用性。
[0125]
本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。
[0126]
通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
[0127]
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
[0128]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，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，可轻易想到的变化或替换，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该以权利要求的保护范围为准。

技术特征：

1.一种结合虚拟编组技术应对单向中断场景的列车运行调整方法，其特征在于，包括：步骤s10、在城市轨道交通运营中出现线路单向中断后，判断线路中断位置及各列车位置，确定中断区段范围，该中断区段范围为中断位置至距其最近两侧渡线所形成区段；步骤s20、应用虚拟编组技术设计三种应对单向中断的备选调整策略：策略1：“双方向列车重联交替通过单线区段”，策略2：“双线区段内列车直接折返+单线区段内列车往复运行”，策略3：“双方向列车利用渡线择机折返”；步骤s30、基于所述中断区段范围的长度与客流分布情况，从所述三种应对单向中断的备选调整策略中选定列车调整策略；步骤s40、应用虚拟编组技术针对选定的列车调整策略，通过判断在线列车当前位置并预估各列车未来一段时间的运行轨迹，实现列车运行调整过程。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤s10包括：在城市轨道交通运营中出现线路单向中断后，基于车-车通信技术搜索并定位距离中断点最近的渡线位置及其布设形式，判断线路中断位置及各列车位置，确定中断区段范围、单线双向区段和上下行两侧的双线双向区段，该中断区段范围为中断位置至距其最近两侧渡线所形成区段；将上行侧双线双向区段内距渡线最近车站命名为d
so
，单线双向区段内最靠近上行侧双线双向区段的车站命名为d
si
，下行侧双线双向区段距渡线最近车站命名为d
xo
，单线双向区段内最靠近下行侧双线双向区段的车站命名为d
xi
。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当中断后首车尚未进入中断区段范围时，所述步骤s20中的所述策略1中的“双方向列车重联交替通过单线区段”包括：双方向列车在渡线外侧车站dso和dxo集结，应用虚拟编组技术进行列车虚拟重联作业，以虚拟重联列车模式交替进入并通过单线区段，上行方向列车反向通过单线区段后借助渡线进入双线区段上行方向后续区段继续运行；所述策略2中的“双线区段内列车直接折返+单线区段内列车往复运行”包括：双方向的双线区段内列车均确定状态为“直接折返”，上行方向列车通过渡线进入单线区段，在车站d
si
清客后换端并折返；下行方向列车越过渡线在车站d
xi
清客后换端并折返；单线区段内的列车采用虚拟重联方式以车站d
xi
与d
si
为列车运行路径的两个端点车站，在这两个端点车站完成清客与换端并“往复运行”，并为双线区段内需要前往其他车站却被迫在此下车的乘客提供后续服务；调整首车在车站d
so
时，根据实际情况预估确定单线区段重联列车的编组数为n，判断此时单线区段内下行列车数量：情况1)如果单线区段内下行列车数量为n-1列，则上行方向调整首车直接从车站d
so
发车通过渡线后，进入单线区段与区段内下行列车通过车-车通信确定虚拟重联作业车站，虚拟重联后以大编组形式沿上行方向运行至车站d
xi
后清客、换端，并在单线区段内车站d
si
和d
xi
往复运行；情况2)如果单线区段内下行列车数量为大于n-1列，则上行方向调整首车在车站d
so
等待至单线区段内下行列车数等于n-1后进入；情况3)如果单线区段内下行列车数量小于n-1列，则安排下行方向后续数量为n-2列车进入单线区段而非直接折返，
在这三种情况中，双方向未能进入单线双向区段的列车，均直接确定状态为“直接折返”，直至中断恢复；所述策略3中的“双方向列车利用渡线择机折返”包括：双方向列车均进入单向区段，基于车-车通信技术对列车相对位置关系进行判断和联络，确定在单线区段内某一车站进行虚拟重联并继续运行，后续列车按照相同规则确定车站进行虚拟重联，虚拟重联列车以上下行交替方式确定运行方向。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的步骤s30包括：如果单线区段包含1个或者2个车站，且单线区段两侧通过客流量大于设定的客流数值，则选定策略1“双方向列车重联交替通过单线区段”；如果单线区段包含2个及以上车站，清空时间大于设定的时间数值，当该线路客流分布特征为短距离出行占大多数，则选定策略2“双线区段内列车直接折返+单线区段内列车往复运行”；如果单线区段包含2个及以上车站，清空时间大于设定的时间数值，当该线路客流分布特征为长距离出行占大多数，则选定策略3“双方向列车利用渡线择机折返”。5.根据权利要求3或者4所述的方法，其特征在于，当选定策略1时，所述的步骤s40包括：step1：调整首车s1正常停靠车站d
so
上行方向站台，并在站台等待单向区段清空；令尚未进入单线区段的下行列车x1正常运行并停靠车站dxo，后续各次上、下行列车运行并停靠至最近的车站待命；step2：估算单线区段内一列下行列车运行所需时间t，即单向区段清空所需的最短时间，结合计划时刻表所规定的列车开行间隔t，估算上下行方向后续受影响列车需要在车站d
so
与s1虚拟连挂或需要在车站dxo与x1虚拟连挂的数量m＝t/t，则双方向虚拟重联大编组列车的计划编组数量为m+1；step3：双方向各次列车通过车-车通信技术确认当前自身位置及前后列车关系，以编组数量m+1为依据确认自己在预计虚拟重联列车中的位置及与其他列车的关系；预计虚拟重联列车中的头车判断车站dso或dxo是否清空，根据判断结果确定是否进入该车站dso或dxo等待，预计虚拟重联列车中的非头车判断同组头车或排序靠前的列车是否已进入车站dso或dxo，根据判断结果确定是否进入该车站dso或dxo进行重联作业；step4：单线区段下行列车驶出清空后，上行方向通过虚拟编组技术形成的虚拟重联大编组列车s
m1
发出，经过渡线进入单向区段后在下行方向轨道沿上行方向运行，并停靠对向站台完成客流乘降作业，直至通过单向区段后借助渡线回到上行方向轨道继续运行；step5:单线区段上行虚拟重联大编组列车s
m1
驶出清空后，下行方向通过虚拟编组技术形成的虚拟重联大编组列车x
m1
进入单向区段后在下行方向轨道运行，停靠单线区段各站台完成客流乘降作业，直至通过单向区段后沿下行方向轨道继续运行；在客流不发生较大变化时，重复执行上述step4-5，直至中断恢复。6.根据权利要求3或者4所述的方法，其特征在于，当选定策略2时，以单线区段内存在1列下行列车，且重联列车拟定编组为2列为例，所述的步骤s40包括：step1：调整首车s1正常停靠车站d
so
上行方向站台，并确定此时下行列车x1位置和其即将停靠的下一站d
n
；令尚未进入单线区段的上行列车s2、下行列车x2及后续各次上、下行列
车做好在车站d
si
或车站d
xi
清客并直接折返的准备；step2：首车s1与下行列车x1分别估计自己在单线区段可能相遇的各车站的到发时刻，选择两列车到达或出发时刻最接近的车站du作为虚拟重联车站，将此时刻记为tu，两列车向该站运行并做好虚拟重联准备；step3：在时刻tu时，首车s1于车站du正常进站停车，下行列车x1到达车站du后组织清客作业并完成换端，两列车在站实现虚拟重联，形成的重联列车m以x1为头车沿上行方向运行，正常停站到车站d
xi
；在此期间上行列车s2、下行列车x2及后续列车均通过渡线进行直接折返作业；step4：当重联列车m即将到达d
xi
时，头车x1判断dx
i
下行方向站台区域的轨道是否清空，此时距离d
xi
下行方向站台最近的后续列车x
l1
根据实际情况做出在d
xi
上一站停车等待或在进入d
xi
的站外区间等待的决策；头车x1在确定轨道清空且渡线道岔安全间隔允许的情况下，重联列车m进入d
xi
下行方向站台清客并换端，以s1为头车组成重联列车m’沿下行方向运行；step5：当下行列车x
l1
基于车-车通信判断车站d
xi
下行方向站台已经清空后，运行进入车站d
xi
并停站清客，换端后通过渡线进入上行方向轨道运行；重联列车m’沿下行方向正常停站，直到车站d
si
前一站；在此期间上下行方向列车均通过渡线在车站d
si
或d
xi
进行直接折返作业；step6：当重联列车m’即将前往d
si
时，头车s1判断d
si
下行方向站台的轨道是否清空，此时最接近离开车站d
so
上行方向站台的列车s
l2
在d
so
上行方向站台停车等待；头车s1在确定轨道清空的情况下，重联列车m’停靠车站d
si
下行方向站台清客并换端，以x1为头车重新组成重联列车m沿上行方向运行；step7：当列车s
l2
基于车-车通信判断车站d
so
下行方向站台已经清空后，通过渡线运行进入单线双向区段并停站清客，换端后沿下行方向运行；重复执行step4-7，直至中断恢复。7.根据权利要求3或者4所述的方法，其特征在于，当选定策略3时，所述的步骤s40包括：step1：调整首车s1正常停靠车站d
so
上行方向站台，并在车站等待单向区段清空；令尚未进入单线区段的下行列车x1正常运行并停靠车站dxo，后续各次上、下行列车运行并停靠至最近的车站待命；step2：单向区段清空后，首车s1和下行列车x1进入单线区段并分别估计自己在单线区段各车站的到发时刻，选择两列车到达或出发时刻最接近的车站du1作为虚拟重联车站，将此时刻记为tu1，两列车向该车站du1运行并做好虚拟重联准备；判断du1位置，若靠近dso则首车s1做好在车站du1清客并换端的准备，若靠近dxo则x1做好在车站du1清客并换端的准备；step3：当首车s1和下行列车x1到达车站du1时，考虑du1靠近d
xo
的情况，下行列车x1在车站du1清客并换端，首车s1在车站du1正常停靠，以下行列车x1为头车两车实现虚拟重联，在单线区段内沿上行方向以大编组列车形式行驶至车站d
xi
后经渡线进入双线区段上行方向轨道继续运行，记重联列车离开车站d
xi
的时刻为t1；上行后续列车s2在正常停靠车站d
so
后经渡线进入单线区段沿上行方向运行，下行后续列车x2在车站d
xo
停站等待大编组列车离开
单线区段；step4：时刻t1时判断列车s2下一站为dm1，则s2与x2两车分别估计自己在单线区段各车站的到发时刻，选择两列车到达或离开时刻最接近的车站du2作为虚拟重联车站，将此时刻记为tu2，两列车向该车站du2运行并做好虚拟重联准备，列车s2做好在车站du2清客并换端的准备；step5：当列车s2和列车x2到达车站du2时，列车s2在车站du2清客并换端，列车x2在车站du2正常停靠，以列车s2为头车两车实现虚拟重联，沿下行方向以大编组列车形式行驶至车站d
si
后继续沿下行方向运行，记重联列车完全离开车站d
si
的时刻为t2；下行后续列车x3在正常停靠车站d
xo
后直接进入单线区段沿下行方向运行，上行后续列车s3在车站d
so
停站等待大编组列车离开单线区段；step6：时刻t2时判断列车x3下一站为dm2，则s3与x3两车分别估计自己在单线区段各车站的到发时刻，选择两列车到达或离开时刻最接近的车站du3作为虚拟重联车站，将此时刻记为tu3，两列车向该车站du3运行并做好虚拟重联准备，列车x3做好在车站du3清客并换端的准备；在客流不发生较大变化时，重复执行step3-6，直至中断恢复。

技术总结

本发明提供了一种结合虚拟编组技术应对单向中断场景的列车运行调整方法。该方法包括：在城市轨道交通运营中出现线路单向中断后，判断线路中断位置及各列车位置，确定中断区段范围，应用虚拟编组技术设计三种应对单向中断的备选调整策略：基于中断区段范围的长度与客流分布情况，从三种应对单向中断的备选调整策略中选定列车调整策略；应用虚拟编组技术针对选定的列车调整策略，通过判断在线列车当前位置并预估各列车未来一段时间的运行轨迹，实现列车运行调整过程。本发明采用虚拟编组技术的列车运行调整方法，在应对线路单向中断场景时，在保证线路可达性和车底均衡性的前提下，相较已有方法可大大提高列车运行调整的效率。率。率。