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摘要：城市轨道交通具有运量大、速度快、安全便捷、可靠性高的特点，已经成为缓解城市交通压力的主要运输方式。正常运行情况下，列车是严格按照运行图来运行的。但是，城市轨道交通系统列车以随机汇集的城市居民及流动人口客流为运输对象的这一特点，决定了城市轨道交通运输组织的复杂性，运行过程中必然会产生许多随机因素的干扰，导致列车的实际运行偏离计划运行图的情况发生。因此需要对列车的运行进行调整使其恢复按计划有序运行。尤其是基于通信的列车运行控制（CBTC）系统实现了移动闭塞技术，打破了传统的固定闭塞对于追踪间隔的限制，使得列车的追踪间隔明显减小，大大增加了行车密度，同时也增加了列车运行调整的难度。因此，对城市轨道交通系统中列车运行调整的研究是非常必要和重要的。
关键词：轨道交通；CBTC；列车自动运行调整；移动闭塞
引言
城市轨道交通在缓解城市交通压力中起到巨大的作用，但是由于存在许多突发情况的干扰，列车运行难免会偏离计划运行图。采用智能的自动调整方法可克服传统人工调整随意性大、对调度员要求高的缺点，能及时、全面的制定优化的调整方案。
1城市轨道交通列车运行调整发展概况
J．E．Cury等人首先针对巴西圣保罗地铁公司的南北运营线，提出了一种产生“最优调度计划”的方法。他们采用动态规划的方法求解问题，为保证大范围求解的有效性，采用了分解/协调技术，将原问题化为一些不相关的小规模优化问题，进而使问题得到解决。日本学者f1．Susam与Y．Ohkama，S．Araya与S．Sone在此后较全面地论述了行车动态特性在城市轨道交通行车控制过程中的重要性。他们在建立了车流模型和客流模型的基础上，完成了两个行车动态特性的模型描述：SSM(StationSequentialModel)和TSM(TrainSequentialModel)，并给出了相应的全局状态反馈控制解。但该模型同样也有控制量的得出，需要简化才能适用于现有调度集中系统的缺点。目前，轨道交通行车调整的研究基本是围绕智能处理方法这一主线展开，包括专家系统、模糊决策等。1990年，意大利的G．Vernazza等人运用分布式人工智能的思想，以车站为单元构成了一种分布式的行车指挥方法，以期实现实时性的调度。他将调整问题简化为资源分配的问题，并通过“合同网”冲突消解机制进行问题求解，取得了一定的实用效果。
2列车运行调整的目标
列车运行调整的目的是尽快使列车从无序变为有序。评价一个运行调整方案的好坏，无论是人工调整还是自动调整，都可以从以下几个方面来衡量。
2.1减少列车实际运行图与计划运行图的偏差
当某一列车出现晚点或早点时，应使该列车恢复到计划运行图上。运行调整的目标是使实际运行图和计划运行图之间的偏差尽量小。
2.2使所有列车的总延迟最短
当多列车出现晚点，应使所有晚点列车的延迟时问总和尽量小。运行调整的目标为最小化所有列车的总延迟时间。
2.3减少旅客平均等待时间
从乘客满意度的角度出发，在列车间隔的期望不变的前提下，列车间隔的方差越小则乘客平均等待时间的期望越小。因此，使列车到站时间间隔尽量均匀也应作为列车运行调整的目标。
2.4列车运行调整的时间尽量短
当列车运行偏离计划运行图时，总是希望用最少的时间完成调整。有两种因素会影响整个运行调整的时间：一是希望自动调整算法能尽快的找到最优的算法，这是对算法实时性和收敛性的要求，但它不是调整算法的优化目标；另一个是希望自动调整算法搜索得到的调整策略能尽量少的时间完成整个调整，这可以作为调整算法的优化目标。
2.5实施运行调整的范围尽量小
在实施调整时，希望不要涉及太多的列车，这也是调整算法搜索最优算法的一个目标。
2.6使整个交通系统尽快恢复正常运营
当整个系统因列车故障或意外事故而陷于瘫痪时，这时的目标应是尽快使整个系统恢复正常运营，此时恢复到计划运行图己不是主要矛盾。由此可见，列车自动调整问题是一个多目标优化问题，其中有些目标之间甚至相互矛盾，无法同时达到最优，因此，设计列车自动调整算法时需具体选择优化目标。
3列车运行自动调整模型
3.1目标函数
城市轨道交通列车运行自动调整问题实质就是根据线路上列车运行情况重新确定运行计划，使实际运行图不断逼近计划运行图，最终达到差异最小化的过程。运输部门在编制列车计划运行图时，已充分考虑了旅客平均等待时间、区间通过能力等因素，因此在重新确定运行计划时，只需考虑如何使得调整后的运行计划尽可能地接近原运行计划。在调整过程中需考虑以下两个因素。
3.1.1列车总晚点时间
传统的城市轨道交通列车运行调整模型通常会将出发总晚点时间忽略，这对于采用移动闭塞方式的城市轨道交通系统列车运行调整的模型建立来说是很不严谨的。因为移动闭塞使得追踪列车之间没有固定的闭塞长度，后行列车的运行会受到前行列车运行状况的制约，前车的发车时间直接影响到后车的进站和离站时间。这里的总晚点时间指的是列车运行到达总晚点和发车总晚点时间之和。
结束语
目前，城市轨道交通列车运行自动调整方法的研究基本是围绕智能优化处理方法这一主线展开，包括遗传算法、专家系统、模糊决策和预测控制等。但基于运行安全的考虑，在我国实际投入使用的调整模块大多数使用国外知名企业的成熟安全产品，或者舍弃优化算法，只单纯实现基本的调整功能。因此，我国对列车运行自动调整方法的研究，还存在广阔的发展空间。
参考文献
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论文作者:庄航志
论文发表刊物:《防护工程》2017年第17期
论文发表时间:2017/11/29
标签：列车论文; 算法论文; 轨道交通论文; 计划论文; 目标论文; 时间论文; 闭塞论文; 《防护工程》2017年第17期论文;