一种基于后车跳站车站最小追踪间隔和它的应用

本发明属于城市轨道交通运营组织与管理，特别适用于高峰期大流量地铁乘客出行，提供了一种基于后车跳站车站最小追踪间隔和应用它的城轨列车跳站运行方法。

背景技术：

1、随着城市经济的发展和人口的增加，城市规模越来越大，高峰期拥挤问题严重降低了人们的出行品质，同时节能减排的目标也对列车运行方式提出了更高的要求。候车乘客较多和列车运行方式单一导致部分乘客被滞留在站台的时间较长，乘客希望降低出行成本，因此在满足限速的要求下对列车追踪间隔提出了更高要求，为此从运输学角度需调整列车运营组织方式，以更短的追踪间隔满足运行制式。

2、如今铁路系统都在朝着智能、高效和安全的方向发展，城轨列车交替跳站运行方法可以有效缓解高峰期客流压力大，降低乘客出行困难和缩减企业能耗成本等问题。城市轨道交通客流需求与列车服务能力的不匹配矛盾主要体现在两方面：一为时间上的不匹配，即短时客流远超服务能力；二为空间上的不匹配，即方向性客流使得线路车站在高峰期拥挤度较高。现有学者(孟凡婷,杨立兴,卢亚菡,等.考虑跳停策略的城轨列车运行图与车站限流协同优化研究[j].交通运输系统工程与信息,2021,21(03):156-162.)研究通过限制车站站台客流人数等措施，减少乘客拥挤度，但是依然没有解决乘客出行问题。部分城轨运行线路通过采用快慢车嵌套运行方式解决少数车站乘客直达需求，但是慢车导致追踪间隔始终无法有效缩短，其它学者(姚恩建,张金萌,郇宁.效率与公平导向下城轨大小交路开行方案优化[j].华南理工大学学报(自然科学版),2020,48(05):41-48+57)研究大小交路运行方式，但是未考虑交路内的换乘站的问题。另有学者(曹志超,袁振洲,李得伟,等.城市轨道交通跨站越行方式的开行方案优化[j].铁道学报,2017,39(11):15-22.)研究采用灵活跳站方式开行，但是在研究过程中未考虑过站过程中最小追踪间隔的要求，而且灵活跳站方式增加了运行组织的难度和乘客乘车决策的难度。在专利cn101786460a和专利cn113988371a中虽然提出了列车跳站运行方式，但是在跳站运行过程中仍采用同一间隔，既站站停车站最小追踪间隔。

3、为了缩短乘客出行时间，在满足限速的要求下对列车追踪间隔提出了更高要求，为此从运输学角度需调整列车运营组织方式。由于城轨列车车站最小追踪间隔的计算不考虑存在多配线条件下的列车到达、到通、出发、发通等间隔，因此为列车完全交替跳站提供了一种新的计算车站追踪间隔的思路。后车跳站运行方式可以有效缩短列车在车站的最小追踪间隔，明显提高发车密度和减小乘客总体在车时间和企业运行成本，节省不必要的能量损耗，因此完全交替跳站运行组织方式将是城市轨道交通发展的趋势。

4、根据城轨列车速度的提升和出行乘客的增加，基于图象识别的客流预测系统不断取得新的进展，根据深度学习神经网络预测动态乘客数据流，可以为确定运行组织方式提供有力的数据支撑。地铁列车的启动和制动性能也在不断发展，可以进一步缩短追踪间隔，使得城轨列车完全交替跳站方案更加具有应用前景。

5、鉴于上述情况，高峰期城轨列车完全交替跳站方案优化可在减小乘客出行成本和企业成本方面有较多优点。

技术实现思路

1、本发明的目的在于缓解乘客出行压力，缩减乘客出行成本，提出一种基于后车跳站车站最小追踪间隔和应用它的城轨列车跳站运行方法。

2、后车跳站车站最小追踪间隔是指针对城轨列车传统的站站停运行方式，因过站间隔较长而制约着列车开行效率，提出一种后车跳站车站最小追踪间隔，区别于后车停站车站最小追踪间隔(即现有站站停车站最小追踪间隔)，其特征在于，所述后车跳站车站最小追踪间隔具体为：前车在停站之后加速出清安全区段至出站标记点时开始，后车恰好在进站标记点进站并跳站匀速运行至出站标记点时截止。后车跳站最小追踪间隔包括延迟反应时间t1、后车匀速追踪前车所需的进站运行时间t2以及后车匀速追踪前车并行驶到安全距离和一个列车长度所需的出站运行时间t3。由于当后车跳站时后行列车过站不停车，节约了停站时间和加减速过程中耗时等原因，它明显小于站站停车站最小追踪间隔。具体运行方式如图1所示，计算过程与区间最小追踪间隔近似。

3、进一步的，后车停站车站最小追踪间隔，具体计算为：前行列车在通过出站标记点，当前列车行驶至进站标记点时开始，当前列车在过站时减速制动，停站等候乘客上下车，然后加速启动行驶到安全距离至出站标记点时截止。后车停站最小追踪间隔由延迟反应时间t1、后车减速制动时间t2′，后车车站停留时间ts和后车加速出站时间t3′。具体运行方式如图2所示，计算过程与站站停车站最小追踪间隔一样。

4、列车采用完全交替跳站追踪运行方式时，对一条线路上所有车站用正整数编号，由奇数站和偶数站组成，列车分为a型和b型，a型车停奇数站，跳偶数站，b型车停偶数站，跳奇数站，其特征在于，在始发站a型车与b型车交替发出，区别于现有始发站和终点站均不跳站，完全交替跳站追踪运行方法在始发站和终点站也需满足跳站约束。列车经过各车站时，b型车在经过奇数站时与前行a型车之间以及a型车在经过偶数站时与前行b型车之间都采用基于后车跳站的车站最小追踪间隔条件；a型车在经过奇数站时与前行b型车之间以及b型车在经过偶数站时与前行a型车之间都采用基于后车停站的车站最小追踪间隔条件，也即现有站站停车站最小追踪间隔条件。同一列车经过不同车站时两种车站最小追踪间隔交替变换。在车站交替变换前车跳站后车停站和前车停站后车跳站两种追踪方式，因此本发明从缩短城轨列车追踪间隔的角度，设计了两种最小追踪间隔时间，分别为后车停站最小追踪间隔和后车跳站最小追踪间隔，以更短的追踪间隔运行，但始终满足运行制式约束和最小追踪间隔要求。

5、一种基于后车跳站车站最小追踪间隔的城轨列车完全交替跳站运行方法存在一种等效最小追踪间隔，它是为了计算车站通过能力，更好的衡量交替跳站所缩短的时间，体现交替跳站的运输效率，其特征在于：列车在运行的过程中，第i-1列车和第i+1列车之间在经过同一车站的时间间隔始终等于后车跳站车站最小追踪间隔和后车停站车站最小追踪间隔两种间隔相加。这种等效最小追踪间隔为任意相邻两种最小追踪间隔的均值，即第i列车与第i-1列车和第i列车与第i+1列车的等效最小追踪间隔为任意相邻两种最小追踪间隔的均值。

6、列车采用交替跳站追踪运行方式时，同一列车经过不同车站时最小追踪间隔交替变换，列车的追踪距离一直也处于动态变化中，其中最大距离为smax，最小距离为smin。现有列车站站停运行和交替跳站运行组织方式下采用统一的发车间隔，而在本发明中的运行方式中可根据后车停站和后车跳站两种不同的最小追踪间隔的不同采用两种发车间隔，以此提高列车开行效率。

1.一种基于后车跳站的车站最小追踪间隔条件，区别于采用基于后车停站的车站最小追踪间隔条件(即现有站站停车站最小追踪间隔条件)，其特征在于，所述后车跳站车站最小追踪间隔具体为：前车在停站之后加速出清安全区段至出站标记点时开始，后车恰好在进站标记点进站并跳站匀速运行至出站标记点时截止。

2.根据权利要求1所述后车跳站车站最小追踪间隔，其特征在于包括延迟反应时间t1、后车匀速追踪前车所需的进站运行时间t2、以及后车匀速追踪前车并行驶到安全距离和一个列车长度所需的出站运行时间t3。

3.根据权利要求1所述后车跳站车站最小追踪间隔，其特征在于：根据线路数据、列车型号与编组模式的不同，范围取14.4s-30.9s。

4.一种基于后车跳站车站最小追踪间隔的城轨列车完全交替跳站运行方法，对一条线路上所有车站用正整数编号，由奇数站和偶数站组成，列车分为a型和b型，a型车停奇数站，跳偶数站，b型车停偶数站，跳奇数站，其特征在于，在始发站a型车与b型车交替发出，在所有车站(包括始发站和终点站)都需满足交替跳站规则。

5.根据权利要求4所述城轨列车完全交替跳站运行方法，其特征在于，列车经过各车站时，b型车在过奇数站时与前行a型车之间以及a型车在经过偶数站时与前行b型车之间都采用基于后车跳站的车站最小追踪间隔条件；a型车在经过奇数站时与前行b型车之间以及b型车在经过偶数站时与前行a型车之间都采用基于后车停站的车站最小追踪间隔条件，也即现有站站停车站最小追踪间隔条件。不同列车经过同一车站时最小追踪间隔交替变换。

6.根据权利要求4所述城轨列车完全交替跳站运行方法存在一种等效最小追踪间隔，其特征在于：列车在运行的过程中，第i-1列车和第i+1列车之间在经过同一车站的最小时间间隔始终等于如权利要求5所述的两种间隔相加，这种任意相邻两车间的等效最小追踪间隔为两种最小追踪间隔的均值，即第i列车与第i-1列车和第i列车与第i+1列车的等效最小追踪间隔为两种最小追踪间隔的均值。

7.一种基于后车跳站车站最小追踪间隔的城轨列车跳站运行方法，其特征在于，城轨列车在个别车站进行跳站时，当前跳站列车与前行列车采用后车跳站车站最小追踪间隔。