吳 濤

地鐵列車在載客運(yùn)行時(shí)，一般情況是按照列車的運(yùn)行計(jì)劃正點(diǎn)運(yùn)行，但是現(xiàn)實(shí)環(huán)境復(fù)雜多變，容易產(chǎn)生列車早晚點(diǎn)的情況，列車沒有按照計(jì)劃時(shí)間到達(dá)，就需要進(jìn)行運(yùn)行調(diào)整。一般列車早點(diǎn)時(shí)間不會(huì)太長(zhǎng)，用增加停站時(shí)間來(lái)解決即可;而對(duì)于列車晚點(diǎn)的情況，相對(duì)就要復(fù)雜得多。

如圖1所示，如果受某種不可控因素影響出現(xiàn)了列車大面積晚點(diǎn)，經(jīng)過一段時(shí)間的搶修，故障排除，列車?yán)^續(xù)運(yùn)行，在這種情況之下，就需要快速調(diào)動(dòng)運(yùn)力，最大限度地保障旅客運(yùn)輸任務(wù)。首先在大量站臺(tái)客流的情況下，將旅客安全、及時(shí)地送達(dá)目的地;其次，盡量滿足列車載客的乘坐舒適度，也就是控制列車的擁擠程度，在客流量集中時(shí)，使列車密集運(yùn)行，以最大運(yùn)量疏導(dǎo)客流。

本文就是創(chuàng)建一套更加合理的調(diào)整方案，在列車重大延誤的時(shí)候，能夠較好地疏散因延誤積累的客流。此調(diào)整方案被稱為客流累計(jì)調(diào)整法。

圖1 列車運(yùn)行調(diào)整方框圖

1 現(xiàn)有調(diào)整方法調(diào)查

現(xiàn)有的調(diào)整方法都是放在ATS(Automatic Train Supervision)列車自動(dòng)監(jiān)督系統(tǒng)中。ATS系統(tǒng)是ATC列車自動(dòng)控制系統(tǒng)的一個(gè)子系統(tǒng)，用來(lái)監(jiān)控列車，調(diào)整各個(gè)列車的運(yùn)行以滿足時(shí)刻表，并提供數(shù)據(jù)用來(lái)支持調(diào)整服務(wù)，以應(yīng)對(duì)各種不可預(yù)期的因素所產(chǎn)生的擾動(dòng)，力求使這種擾動(dòng)所帶來(lái)的干擾對(duì)運(yùn)行服務(wù)的影響最小化。

在CBTC基于無(wú)線通信的列車自動(dòng)控制系統(tǒng)中，區(qū)域信息處理單元將所有列車位置信息，包括到站和離站事件信息，轉(zhuǎn)發(fā)到列車運(yùn)行監(jiān)督系統(tǒng)ATS系統(tǒng)中，根據(jù)這些信息檢測(cè)列車運(yùn)行。如果列車運(yùn)行是進(jìn)站或離站，ATS系統(tǒng)將會(huì)把此事件報(bào)告到時(shí)刻表比較單元和乘客信息顯示系統(tǒng);時(shí)刻表比較單元計(jì)算時(shí)刻表的偏差并發(fā)送調(diào)整命令到列車自動(dòng)調(diào)整單元;列車自動(dòng)調(diào)整單元將調(diào)整結(jié)果轉(zhuǎn)換成合適的列車調(diào)整命令，然后通過過程連接轉(zhuǎn)發(fā)到列車ATO。停站時(shí)間也被發(fā)送到控制著停車時(shí)間指示器的特定本地前端處理器，且離站時(shí)間被報(bào)告到進(jìn)路自動(dòng)排列單元，計(jì)算每列列車的預(yù)計(jì)到站時(shí)間，并被發(fā)送到乘客信息顯示系統(tǒng)，由乘客信息顯示系統(tǒng)進(jìn)行存儲(chǔ)和管理。

在ATS系統(tǒng)中，現(xiàn)有技術(shù)在列車重大晚點(diǎn)的時(shí)候，主要有以下幾種調(diào)整方案。

1.等間隔法。當(dāng)列車運(yùn)行發(fā)生大規(guī)模晚點(diǎn)，與當(dāng)日的計(jì)劃運(yùn)行圖偏離時(shí)間超過規(guī)定范圍后，系統(tǒng)以起始站或終到站為基點(diǎn)對(duì)所有列車自動(dòng)按等間隔運(yùn)行原則生成調(diào)整計(jì)劃，經(jīng)調(diào)度員確認(rèn)后對(duì)全線列車進(jìn)行調(diào)整。

2.時(shí)間校正法。當(dāng)對(duì)系統(tǒng)中的所有列車實(shí)施“時(shí)間校正法”后，能夠使聚團(tuán)的列車很快回到時(shí)刻表上。對(duì)延遲的列車指定更短的運(yùn)行時(shí)間和停站時(shí)間，而對(duì)早點(diǎn)很多的列車指定更長(zhǎng)的運(yùn)行時(shí)間和停站時(shí)間，在終端站折返后，校正時(shí)間繼續(xù)有效，直到所有列車運(yùn)行信息校正為當(dāng)日的列車運(yùn)行計(jì)劃。

3.時(shí)刻表平移法。對(duì)列車時(shí)刻表計(jì)劃在時(shí)間軸上進(jìn)行整體平移，達(dá)到列車運(yùn)行調(diào)整的目的。

2 現(xiàn)有調(diào)整法存在的不足

現(xiàn)有的這幾種調(diào)整方法都沒有考慮在列車發(fā)生重大延遲的時(shí)候，隨著延誤的時(shí)間越長(zhǎng)，客流量會(huì)發(fā)生累計(jì)，在地鐵站會(huì)積累大量的人流，當(dāng)故障排除后，列車正常運(yùn)行，需要及時(shí)、快速地疏散這些人流。

1.等間隔法。重大晚點(diǎn)后，按照等間隔的方法生成新的列車運(yùn)行計(jì)劃，新計(jì)劃列車相隔時(shí)間一致，并沒有考慮到因晚點(diǎn)積累的人流量，致使重新開始運(yùn)行的前幾趟列車超員情況嚴(yán)重，旅客舒適度降低。

2.時(shí)間校正法。當(dāng)列車晚點(diǎn)較多的時(shí)候，為了同計(jì)劃運(yùn)行時(shí)間一致，列車往往按照速度上限運(yùn)行，這樣可能會(huì)增加列車運(yùn)行的不安全性，而且如果晚點(diǎn)的情況較多，列車也需要很長(zhǎng)的時(shí)間才能調(diào)整到按計(jì)劃時(shí)刻表運(yùn)行。

3.時(shí)刻表平移法。由于列車計(jì)劃時(shí)刻表統(tǒng)一平移，則當(dāng)日列車末班車的時(shí)間必然延后，可能會(huì)產(chǎn)生一系列如司機(jī)延遲下班之類的問題。

3 調(diào)整優(yōu)化

在發(fā)生重大延遲情況下，以列車延誤時(shí)間作為旅客流量積累的依據(jù)，與故障排除后列車開行的密度建立調(diào)整模型，充分考慮列車重新開行后對(duì)旅客的疏導(dǎo)情況，根據(jù)數(shù)據(jù)模型重新生成列車運(yùn)行計(jì)劃，提高了列車調(diào)整方案對(duì)累計(jì)旅客流量的疏導(dǎo)能力。此方法為流量累計(jì)調(diào)整法。

本方法將積累的人流量，作為列車開行計(jì)劃間隔計(jì)算參數(shù)，建立計(jì)劃計(jì)算模型，ATS按照數(shù)據(jù)模型編制計(jì)劃生成程序，待調(diào)度員確認(rèn)后，全線列車再執(zhí)行新的列車運(yùn)行計(jì)劃。

圖2是發(fā)生重大晚點(diǎn)時(shí)顯示的列車運(yùn)行計(jì)劃圖和實(shí)際運(yùn)行圖。在時(shí)間T線路發(fā)生故障，所有到達(dá)S11車站的列車都停止運(yùn)行，當(dāng)出現(xiàn)這種情況時(shí)，需要采用本方法，生成新的列車運(yùn)行計(jì)劃，具體步驟如下:

圖2 列車重大晚點(diǎn)示意圖

1.首先進(jìn)行地鐵客流量分析。對(duì)于每一列地鐵列車，列車的型號(hào)、線路車站數(shù)、運(yùn)行線路都是不變的，因此，在實(shí)際運(yùn)行過程中，乘客的流向是可以通過AFC(地鐵自動(dòng)售檢票)系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)得出的，圖3為乘客流向圖。

圖3 乘客流向圖

通過AFC系統(tǒng)，根據(jù)1周、10天、或者幾個(gè)月的旅客進(jìn)站人數(shù)，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)得出△ti時(shí)間段內(nèi)一個(gè)平均數(shù)Q△ti(例如8:10至8:12，平均進(jìn)站人數(shù)是200人)，如不是特殊日期，假定每天對(duì)應(yīng)時(shí)間段的旅客進(jìn)站人數(shù)大致相等，則旅客進(jìn)站總?cè)藬?shù)F為:

2.再確定以最小運(yùn)行間隔發(fā)車的列車數(shù)量。設(shè)定每趟車疏散的人流為Y，它由列車的型號(hào)確定，一般為此列車的最大載客量，也可以略小，則列車數(shù)量Z為 (floor是取整數(shù)的函數(shù)):

當(dāng)然，旅客都愿意趕前一趟車盡快到達(dá)目的地，所以旅客流量是不會(huì)平均分配到各趟列車的。當(dāng)F值大到一定程度，地鐵工作人員也會(huì)停止其他旅客進(jìn)站，因此，可以限定Z的最大值為6，也就是說旅客站臺(tái)候車人數(shù)積累不是無(wú)限擴(kuò)大的，是有一定限度的，6趟最小間隔發(fā)車的列車運(yùn)行之后，計(jì)劃列車恢復(fù)成正常運(yùn)行間隔。

3.在ATS系統(tǒng)中每個(gè)車站都有缺省的停站時(shí)間H和缺省的發(fā)站到下站間運(yùn)行時(shí)間T，j為發(fā)生重大延遲的車站號(hào)，列車運(yùn)行最小間隔時(shí)間為X，缺省的運(yùn)行間隔時(shí)間為W。

4.當(dāng)發(fā)生重大列車晚點(diǎn)，故障排除后，先根據(jù)公式 (1)計(jì)算出累積的旅客流量，然后再依據(jù)公式 (2)計(jì)算出Z的值，按照Z(yǔ)的值，列車的最小間隔時(shí)間為X，缺省的停站時(shí)間Hj，缺省的發(fā)站到下站間運(yùn)行時(shí)間Tj，共同計(jì)算，得出新的列車運(yùn)行計(jì)劃，如下列公式，其中Hj+1為j+1號(hào)站的缺省停站時(shí)間，Tj+1為j+1號(hào)站缺省的到下站的列車運(yùn)行時(shí)間，last表示最后一站。

第一趟車在j車站的計(jì)劃:當(dāng)前時(shí)間 +Hj+Tj+Hj+1+Tj+1+…+Hlast+Tlast

第二趟車在j車站的計(jì)劃:當(dāng)前時(shí)間 +X+Hj+Tj+Hj+1+Tj+1+…+Hlast+Tlast

…

第Z趟車在j車站的計(jì)劃:當(dāng)前時(shí)間 +(Z-1)X+Hj+Tj+Hj+1+Tj+1+…+Hlast+Tlast

Z趟車之后，大量擁擠的站臺(tái)客流被疏散，列車轉(zhuǎn)入正常運(yùn)行，再開行的列車按照缺省的停站時(shí)間、運(yùn)行時(shí)間、運(yùn)行間隔制定列車運(yùn)行計(jì)劃。

第Z+1趟車在j車站的計(jì)劃:當(dāng)前時(shí)間+(Z-1)X+W+Hj+Tj+Hj+1+Tj+1+…+Hlast+Tlast

第Z+2趟車在j車站的計(jì)劃:當(dāng)前時(shí)間 +(Z-1)X+2W+Hj+Tj+Hj+1+Tj+1+…+Hlast+Tlast

…

第Z+n趟車在j車站的計(jì)劃:當(dāng)前時(shí)間 +(Z-1)X+nW+Hj+Tj+Hj+1+Tj+1+…Hlast+Tlast

此n值為調(diào)整前原計(jì)劃通過j車站的列車數(shù)量，用如上方法即可推出所有調(diào)整后的當(dāng)日列車計(jì)劃，這個(gè)計(jì)劃還不是最終計(jì)劃，還要考慮末班車的時(shí)間參數(shù)，例如某終點(diǎn)站末班車時(shí)間為23:30，那么超過此時(shí)間發(fā)車的計(jì)劃，將被調(diào)整程序自動(dòng)刪除。通過一系列的計(jì)算得出調(diào)整后當(dāng)日運(yùn)行計(jì)劃，顯示在終端上，便于調(diào)度員核查，確認(rèn)后供全線列車執(zhí)行。

4 總結(jié)

本方法是一種針對(duì)地鐵信號(hào)系統(tǒng)ATS子系統(tǒng)監(jiān)督在線列車發(fā)生重大晚點(diǎn)時(shí)，由計(jì)算機(jī)軟件程序?qū)α熊囘\(yùn)行計(jì)劃進(jìn)行調(diào)整的高效的調(diào)整方式。與其他現(xiàn)有方法對(duì)比，本方法考慮了因晚點(diǎn)旅客滯留的情況，并建立了旅客流量與計(jì)劃最小間隔發(fā)車數(shù)量之間的計(jì)算模型。這是一種創(chuàng)新的方案，最大限度地解決了前幾趟車的擁擠，體現(xiàn)了以人為本的系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念。

［1］ IEEE Std.1474.1-2004.IEEE基于通信的列車控制(CBTC)系統(tǒng)的性能和功能要求［S］.2004.

［2］ IEEE Std.1474.2-2003，IEEE基于通信的列車控制(CBTC)系統(tǒng)用戶界面要求［S］.2003.