一种基于后车跳站的最小追踪间隔和应用它的城轨列车交替跳站运行方式

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时，提供一种基于后车跳站的最小追踪间隔和应用该间隔的城轨列车交替跳站运行方式。

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，乘客希望以最小的出行成本用于出行，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。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追踪间隔，在交替跳站运行方式下的等效追踪间隔在满足最小追踪间隔要求的前提下，显然小于传统的站站停车站追踪间隔，可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，节省过多不必要的能量损耗，因此周期性协同跳站运行组织方式将是城市轨道交通发展的趋势。

2、如今铁路系统都在朝着智能、高效和安全的方向发展，城轨列车交替跳站可以有效缓解高峰期客流压力大，乘客出行困难和缩减企业成本等问题。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，其它学者研究大小交路运行方式，但是未考虑小交路的换乘站的问题。另有学者研究采用灵活跳站模式开行，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，而且灵活跳站模式增加了运行组织的难度和乘客乘车决策的难度。

3、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，使得城轨列车交替跳站方案更加具有应用前景。

4、鉴于上述情况，高峰期城轨列车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，缩减乘客出行成本和企业成本，提出一种基于后车跳站的最小追踪间隔和应用该间隔的城轨列车交替跳站运行方式。

2、所谓后车跳站的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，提出一种后车跳站最小追踪间隔，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。列车采用交替跳站追踪运行模式时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模式，因此本发明从缩短城轨列车追踪间隔的角度，设计了两种追踪间隔时间，分别为后车停站追踪间隔和后车跳站追踪间隔。以更短的追踪间隔满足运行制式。

4、所述后车跳站车站最小追踪间隔为：考虑前车在过站时先在车站停留一定时间后加速出清车站并行驶到安全距离，后行列车以车站速度直接通过车站具体运行方式如图2所示。

5、进一步的，所述后车跳站追踪间隔，具体计算为：前行列车在通过车站时，考虑该站有乘客上下车，在过站时减速制动，停站等候乘客上下车，然后加速启动出清车站，行驶到安全距离后，后行列车在满足车站允许通过速度的要求下匀速通过车站。

6、所述后车停站车站最小追踪间隔为：考虑前车在过站时以车站允许速度通过车站并行驶至安全距离时，允许后行列车减速制动进站，具体运行方式如图3所示。

7、进一步的，所述后车停站追踪间隔，具体计算为：前行列车在通过车站时，不考虑该站是否有乘客下车，在过站时以车站允许速度直接通过车站，列车出清车站行驶到安全距离后，后行列车通过减速制动进站，停站等候乘客上下车。

8、列车采用交替跳站追踪运行模式时，列车车站追踪间隔交替变换中，但是始终满足各自的最小追踪间隔要求。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。

9、列车在站站停运行组织方式下采用统一的发车间隔，而在交替跳站追踪运行模式下，可根据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。

10、为了更好衡量交替跳站两种最小追踪间隔所缩短的时间，体现交替跳站的运输效率，由于后车跳站时相较于后车停站可以明显缩短列车过站时间，因此可结合交替跳站两种间隔提出一种等效最小追踪间隔，所谓等效最小追踪间隔为后车停站间隔和后车跳站间隔的均值。相较与站站停车站追踪间隔，等效最小追踪间隔显然更短。

11、安全距离是指在“最不利情况下的制动距离”，保证后行列车安全停在前行列车的后方。安全距离一般在部分制动率失效情景下采用损失一定比例的制动率计算。因此在计算安全距离时可通过取一定比例的制动率与制动不失效情况下制动距离的差值确定。

12、后车延迟反应距离是指列车在运行过程中，由于司机反应时间和设备信息传输导致列车延迟接收到实时位置信息而产生的位置误差。

13、计算追踪间隔时所需的数据来源于线路真实运行数据。

14、本发明对于城轨列车提出了一种新的基于后车跳站最小追踪间隔的运营组织方式，在出行高峰期时，城轨列车运行时采用交替跳站的运行组织方式。

技术特征：

1.一种基于后车跳站的最小追踪间隔和应用该间隔的城轨列车交替跳站运行方式，包括由于城轨列车传统的站站停运行方式频繁停站制约了列车开行效率，提出一种后车跳站最小追踪间隔。其特征在于，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的耗时等原因，所以该间隔明显小于站站停车站追踪间隔。所述后车跳站追踪间隔，具体为：对于两列车先后经过同一车站而言，前行列车过站时停站，后行列车过站时跳站，即在前行列车在停站之后加速出清到安全区段，后车才可以过站，具体运行方式如图2所示。所述后车停站追踪间隔，具体为：对于两列车先后经过同一车站而言，前行列车过站时跳站，后行列车过站时停站，即在前行列车过站且出清到安全区段，后车才可以减速制动进站，具体运行方式如图3所示。

2.列车采用交替跳站运行方式时根据前后行列车的过站方式不同，分为前车跳站后车停站和前车停站后车跳站两种追踪模式，与之相对应采用后车停站和后车跳站两种追踪间隔。列车采用周期性交替跳站追踪运行模式时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模式。所述的前车跳站后车停站追踪模式，其特征在于，前行列车过站时跳站，后行列车过站时停站，前后行列车之间的距离由小到大逐渐增加，直至后行列车出清车站追踪距离达到最大。所述的前车停站后车跳站追踪模式，其特征在于，前行列车过站时停站，后行列车过站时跳站，前后行列车之间的距离由大到小逐渐减小，直至后行列车出清车站追踪距离达到最小。

3.根据权利要求2所述的周期性列车最小追踪间隔，其特征在于，本发明所述列车交替跳站的追踪间隔优化方法中运用周期性最小追踪间隔即是将后车停站和后车跳站间隔两种追踪间隔在过站时交替变换，为了便于计算车站通过能力的提升效果，体现交替跳站的效率价值，提出一种等效最小追踪间隔为后车停站间隔和后车跳站间隔的均值，对比发现等效追踪间隔相较于站站停追踪间隔明显减小。

4.根据权利要求3所述的列车的车站追踪间隔交替变换中，列车的追踪距离一直也处于动态变化中，追踪间隔一直交替变换，然而始终满足各自最小追踪间隔要求。

5.根据权利要求4所述，列车在站站停运行组织方式下采用统一的发车间隔，而在交替跳站追踪运行模式下，即前车跳站后车停站和前车停站后车跳站两种追踪模式，可根据后车停站和后车跳站两种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。

6.列车在交替跳站的过程中，根据高峰期前后行列车的过站方式不同，将高峰期运行的列车分为a型车，b型车；其特征在于，a型车与b型车在线路上交替开行，则对于列车经过同一个车站时，存在两种不同的追踪间隔，即主要包括后车停站追踪间隔和后车跳站追踪间隔。

7.基于后车跳站的最小追踪间隔在实际应用过程中，并不局限于交替跳站运行方式，只要列车在运行过程中存在前车停站后车跳站的运行情况即可应用该最小追踪间隔。

技术总结本发明公开了一种基于后车跳站的最小追踪间隔和应用该追踪间隔的城轨列车交替跳站运行方式，包括：现有城轨列车传统站站停运行方式，因过站追踪间隔较长而制约着列车开行效率。目前，已有学者提出跳站运行方式，但仍然基于站站停车站最小追踪间隔，我们提出一种后车跳站最小追踪间隔，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的耗时等原因，所以它明显小于站站停车站追踪间隔。本发明所述列车交替跳站的追踪间隔优化方法中根据前后行列车的过站方式不同，分为前车跳站后车停站和前车停站后车跳站两种追踪模式，与之对应采用后车停站和后车跳站两种追踪间隔。两种追踪间隔在过站时交替变换，追踪距离随前后行列车运行也处于动态变化中。列车在采用交替跳站运行方式时，将线路上交替开行的列车分为不同型号，不同型号的列车停靠在各自对应的车站，具体运行方式如图1所示。因此采用交替跳站运行方式可以在现有运行组织方法的基础上进一步缩短列车车站追踪间隔，提高列车运行效率，并且能够保证列车的运行安全，同时减小乘客出行成本和企业成本。技术研发人员：李茂青,万国庆,王耀东,岳丽丽,高云波,林俊亭,付荣受保护的技术使用者：兰州交通大学技术研发日：技术公布日：2024/2/25