轨道交通区段运输能力评估方法及系统、设备和介质与流程

1.本技术涉及轨道交通运输领域，特别是涉及一种轨道交通区段运输能力评估方法、系统、计算机设备和计算机可读存储介质。


背景技术：

2.近年来，我国轨道交通快速成网运营，通过优化轨道运行车辆开行方案与运行图，特别是类似于高铁组织开行了复兴号、和谐号等多种速度等级，“大站停”、“大站带小站”、“均衡停站”等多种停站模式的动车组列车。随着如高铁这种轨道交通客运需求持续增加，我国轨道交通已实现高密度行车，部分区段甚至很难再增开列车，轨道车辆运行速度与停站方案差异造成区间开行车辆的异质性，导致车辆在区间不能按照最小间隔时间追踪运行，造成区间通过能力存在损失现象，详细分析不同轨道车辆开行结构下区间能力的利用特征与损失特征，对进一步挖掘轨道交通运输能力、提高行车密度具有重要的意义。
3.综上可见，亟需构建新型的轨道交通区段运输能力评估方法及系统，以解决传统现有技术中无法快速判别区段能力占用与损失，无法定量准确分析不同轨道车辆的轨道区段能力占用与损失特征的问题，同时，现有技术无法为优化轨道交通开行提供深入的运输能力利用分析的现实问题。


技术实现要素：

4.为解决上述技术问题，本发明专利提供了一种轨道交通区段运输能力评估方法及系统。
5.第一方面，本技术实施例提供了一种轨道交通区段运输能力评估方法，方法包括：
6.区段能力利用分析数据集构建步骤：针对轨道交通包含多个站间区间的运行区段，收集轨道交通基础数据、运行图标尺数据及运行图数据，构建轨道交通区段能力利用分析数据集，运行区段为有列车始发终到或连通其他线路的车站之间的车辆运行区段；
7.区段运行图压缩步骤：基于区段能力利用分析数据集，计算相邻轨道车辆在同一站间区间内运行的最小间隔时间，根据最小间隔时间对列车运行图进行能力利用空闲状态的压缩调整；
8.区间能力利用特征区域划分步骤：基于最小间隔时间及已压缩的运行图，确定区间能力利用的关键时间点，并根据关键时间点划分轨道交通区间能力利用状态区域；
9.运输能力评估参数计算步骤：基于划分的区间能力利用状态区域，分别计算轨道车辆的区间能力利用特征、区间运输能力损失率、时空能力占用时长及单位旅客能力使用特征，以实现轨道交通区段运输能力的评估。
10.优选地，上述区段运行图压缩步骤进一步包括：
11.最小间隔时间计算步骤：基于区段能力利用分析数据集，分别计算各区间相邻车辆的最小间隔时间中的最小出发间隔时间及最小到达间隔时间；
12.压缩判别步骤：依序对运行图进行压缩，判断待压缩车辆与已压缩车辆的间隔时
间是否满足区段内各站的最小出发间隔时间及最小到达间隔时间，如果满足，则继续执行压缩判别步骤，如果不满足，则调整车辆的运行时刻，得到开行车辆的区段占用最小时长；
13.能力限制点判别步骤：基于已压缩运行图及区段占用最小时长，筛选在各车站的车辆间隔时间等于最小列车间隔时间的能力限制相邻车辆，确定能力限制相邻车辆的到达及出发时点为区段能力限制点。
14.优选地，上述区间能力利用区域划分步骤进一步包括：
15.能力利用关键时间点确定步骤：结合区段能力限制点确定区间能力利用的关键时间点，关键时间点包括：出发及进站信号办理时间点、出发及进站信号关闭时间点、与后行车辆最小出发或到达间隔时间点，并根据关键时间点计算各个时间点之间相应时长；
16.区间能力利用状态区域划分步骤：结合区间能力利用的关键时间点及时长，划分区间能力利用状态区域，分别为:能力占用区域、能力妨碍区域及能力损失区域。
17.优选地，上述运输能力评估参数计算步骤进一步包括：
18.区域能力利用特征计算步骤：基于能力占用区域、能力妨碍区域及能力损失区域的时空面积分别计算轨道交通能力占用特征、能力妨碍特征及能力损失特征；
19.区域能力损失率计算步骤：基于能力损失特征区域计算轨道交通区段能力损失率；
20.列车时空能力占用计算步骤：结合能力占用区域时空面积、能力妨碍区域时空面积及能力损失区域时空面积，累计计算车辆在区段的能力占用时空面积，确定车辆占用区段时空能力的平均时长；
21.单位旅客能力使用特征计算步骤：基于车辆占用区段时空能力的平均时长，结合折算区段全程旅客人数计算列车运输单位旅客的能力使用特征。
22.优选地，上述区域能力损失率计算步骤进一步包括：
[0023][0024]
其中，q
损失
为区间能力损失率，e为轨道车辆区段包含的区间集合，为区间包含的能力损失区域集合，sa为能力利用特征划分区域的时空面积，de表示相邻站之间的区间长度，t
有效
为区段的有效运营时长。
[0025]
优选地，上述列车时空能力占用计算步骤进一步包括：
[0026]
其中，t
列车
为列车占用区段时空能力的平均时长，e为高速列车通过的区间集合，为列车占用能力的区域集合，为列车造成的能力损失区域集合，为列车造成的能力妨碍区域集合，sa为能力占用特征划分区域的时空面积，sb为能力妨碍特征划分区域的时空面积，sc为能力损失特征划分区域的时空面积，de表示相邻站之间的区间长度。
[0027]
优选地，上述单位旅客能力使用特征计算步骤进一步包括：
[0028][0029]
其中，t
列车
为列车占用区段时空能力的平均时长；n为折算的区段全程人数。
[0030]
第二方面，本技术实施例提供了一种轨道交通区段运输能力评估系统，采用如上轨道交通区段运输能力评估方法，系统包括：
[0031]
区段能力利用分析数据集构建模块：针对轨道交通包含多个站间区间的运行区段，收集轨道交通基础数据、运行图标尺数据及运行图数据，构建轨道交通区段能力利用分析数据集，运行区段为列车始发终到或连通其他线路的车站之间的车辆运行区段；
[0032]
区段运行图压缩模块：基于区段能力利用分析数据集，计算相邻轨道车辆在同一站间区间内运行的最小间隔时间，根据最小间隔时间对列车运行图进行能力利用空闲状态的压缩调整；
[0033]
区间能力利用特征区域划分模块：基于最小间隔时间及已压缩的运行图，确定区间能力利用的关键时间点，并根据关键时间点划分轨道交通区间能力利用状态区域；
[0034]
运输能力评估参数计算模块：基于划分的区间能力利用状态区域，分别计算轨道车辆的区间能力利用特征、区间运输能力损失率、时空能力占用时长及单位旅客能力使用特征，以实现轨道交通区段运输能力的评估。
[0035]
第三方面，本技术实施例提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现如上述第一方面轨道交通区段运输能力评估方法。
[0036]
第四方面，本技术实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述第一方面轨道交通区段运输能力评估方法。
[0037]
相比于相关现有技术，具有以下突出的有益效果：
[0038]
1、本发明提出了一种快速判别区段能力占用与损失的计算方法，构建了包含占用、妨碍、损失、空闲四个时空状态的轨道交通区间能力利用特征判别流程，可以定量分析铁路区段的能力利用与损失特征，为提高轨道交通，特别是高速铁路能力利用效率提供技术支撑；
[0039]
2、采用本发明方法可以判别给定轨道交通列车运行图条件下车辆途径轨道各区间的时空能力占用状态，支持定量测算开行某一列车造成的能力占用与损失特征；
[0040]
3、采用本发明方法可以定量对比分析不同车辆开行结构下轨道区段的能力占用与损失特征，为优化轨道交通开行结构提供运输能力利用分析的技术支撑；
[0041]
4、采用本发明方法结合轨道交通售票数据可以计算每趟车辆单位旅客的能力占用与损失特征，支持定量对比分析不同车辆不同停站结构的运营效率。
附图说明
[0042]
此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
[0043]
图1是本发明区段运输能力评估方法流程图；
[0044]
图2是本发明具体实施例高速铁路区段运输能力利用特征与损失评测流程图；
[0045]
图3是本发明具体实施例高速铁路区段运输能力利用特征与损失测评系统功能结
构示意图；
[0046]
图4是本发明具体实施例列车运行图压缩后高铁区段能力构成图；
[0047]
图5是本发明具体实施例列车运行图压缩后区间能力利用关键点设置示意图；
[0048]
图6是本发明具体实施例列车运行图压缩后区间能力利用关键点间隔时间分布示意图；
[0049]
图7是本发明具体实施例列车运行图压缩后区间能力利用区域分布示意图；
[0050]
图8为本发明区段运输能力评估系统示意图；
[0051]
图9本发明实施例的计算机设备的硬件结构示意图。
[0052]
以上图中：
[0053]
10区段能力利用分析数据集构建模块20区段运行图压缩模块
[0054]
30区间能力利用特征区域划分模块40运输能力评估参数计算模块
[0055]
处理器；82、存储器；83、通信接口；80、总线。
具体实施方式
[0056]
为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行描述和说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。基于本技术提供的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0057]
显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本技术应用于其他类似情景。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本技术公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本技术揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本技术公开的内容不充分。
[0058]
本技术的一个或多个实施例的细节在以下附图和描述中提出，以使本技术的其他特征、目的和优点更加简明易懂。
[0059]
在本技术中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域普通技术人员显式地和隐式地理解的是，本技术所描述的实施例在不冲突的情况下，可以与其它实施例相结合。
[0060]
除非另作定义，本技术所涉及的技术术语或者科学术语应当为本技术所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本技术所涉及的“一”、“一个”、“一种”、“该”等类似词语并不表示数量限制，可表示单数或复数。本技术所涉及的术语“包括”、“包含”、“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含；例如包含了一系列步骤或模块(单元)的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可以还包括没有列出的步骤或单元，或可以还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。本技术所涉及的“连接”、“相连”、“耦接”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电气的连接，不管是直接的还是间接的。本技术所涉及的“多个”是指两个
或两个以上。“和/或”描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“a和/或b”可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。本技术所涉及的术语“第一”、“第二”、“第三”等仅仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序。
[0061]
本发明旨在提供了一种快速测评轨道交通区段运输能力利用与损失特征的方法，通过分析前后轨道车辆在各区间的相互作用关系，判别车辆在区间的时空占用状态，明确各区间能力的占用、妨碍、损失等时长，定量测评轨道交通区段运输能力时空利用特征，以及由于车辆速差、停站差异等原因造成的区段运输能力不能利用导致的区段能力运输能力损失，为分析轨道车辆区段能力损失的判定问题提供了一种新的解决思路和技术。
[0062]
轨道交通区段是指有大量始发终到列车或车站一端有两个以上方向引入并使区段内增加了旅客列车数的两节点间构成的客运区段。轨道交通区段内各区间开行的列车结构与数量基本保持不变。
[0063]
区间是指轨道线路上两个相邻车站或线路所之间的轨道固定设施部分。一般，一个轨道交通区段包含多个区间。
[0064]
轨道交通运输能力是指在给定设备条件与运输组织模式下，轨道交通系统在单位时间或一定时期内所能完成的最大运输任务量。轨道交通运输能力不仅取决于固定设备的设置数量和性能特征，还取决于与运输需求相匹配的运输组织模式。
[0065]
运输能力利用特征是指在实际运营中轨道交通设备提供运输服务的利用状态及程度，目前常用用能力利用率来描述轨道交通运输能力利用水平。
[0066]
运输妨碍是指由于前行车辆与后行车辆之间在区间的运行时分不同，导致前行车辆妨碍后行车辆按最小追踪间隔运行的现象。
[0067]
运输能力损失是指由于速差、停站等造成车辆在区间的运行时分不同，以及车辆区间顺序占用后造成的运行时分差值的叠加，出现前行车辆发车后，后行车辆不能按最小列车间隔时间发车造成运输能力失效的现象。
[0068]
第一方面，本技术实施例提供了一种轨道交通区段运输能力评估方法，如图1所示，方法包括：
[0069]
区段能力利用分析数据集构建步骤s10：针对轨道交通包含多个站间区间的运行区段，收集轨道交通基础数据、运行图标尺数据及运行图数据，构建轨道交通区段能力利用分析数据集，运行区段为列车始发终到或连通其他线路的车站之间的车辆运行区段；
[0070]
区段运行图压缩步骤s20：基于区段能力利用分析数据集，计算相邻轨道车辆在同一站间区间内运行的最小间隔时间，根据最小间隔时间对列车运行图进行能力利用空闲状态的压缩调整；
[0071]
区间能力利用特征区域划分步骤s30：基于最小间隔时间及已压缩的运行图，确定区间能力利用的关键时间点，并根据关键时间点划分轨道交通区间能力利用状态区域；
[0072]
运输能力评估参数计算步骤s40：基于划分的区间能力利用状态区域，分别计算轨道车辆的区间能力利用特征、区间运输能力损失率、时空能力占用时长及单位旅客能力使用特征，以实现轨道交通区段运输能力的评估。
[0073]
优选地，上述区段运行图压缩步骤s20进一步包括：
[0074]
最小间隔时间计算步骤：基于区段能力利用分析数据集，分别计算各区间相邻车
辆的最小出发间隔时间及最小到达间隔时间；
[0075]
压缩判别步骤：依序对运行图进行压缩，判断待压缩车辆与已压缩车辆的间隔时间是否满足区段内各站的最小出发间隔时间及最小到达间隔时间，如果满足，则继续执行压缩判别步骤，如果不满足，则调整车辆的运行时刻，确定开行车辆的区段占用最小时长；
[0076]
能力限制点判别步骤：基于已压缩运行图及区段占用最小时长，筛选在各车站的车辆间隔时间等于最小列车间隔时间的能力限制相邻车辆，确定能力限制相邻车辆的到达及出发时点为区段能力限制点。
[0077]
优选地，上述区间能力利用区域划分步骤s30进一步包括：
[0078]
能力利用关键时间点确定步骤：结合区段能力限制点确定区间能力利用的关键时间点，关键时间点包括：出发及进站信号办理时间点、出发及进站信号关闭时间点、与后行车辆最小出发或到达间隔时间点，并根据关键时间点计算各个时间点之间相应时长；
[0079]
区间能力利用状态区域划分步骤：结合区间能力利用的关键时间点及时长，划分区间能力利用状态区域，分为:能力占用区域、能力妨碍区域及能力损失区域。
[0080]
优选地，上述运输能力评估参数计算步骤s40进一步包括：
[0081]
区域能力利用特征计算步骤：基于能力占用区域、能力妨碍区域及能力损失区域的时分面积分别计算轨道交通能力占用特征、区域能力妨碍特征及区域能力损失特征；
[0082]
区域能力损失率计算步骤：基于区域能力损失特征计算区域能力损失率；
[0083]
列车时空能力占用计算步骤：结合能力占用区域面积、能力妨碍区域面积及能力损失区域面积，累计计算车辆在区段的能力占用时空面积，确定占用区段时空能力的平均时长；
[0084]
单位旅客能力使用特征计算步骤：基于占用区段时空能力的平均时长及区段折算全程旅客人数，计算列车运输单位旅客的能力使用特征。
[0085]
优选地，上述区域能力损失率计算步骤进一步包括：
[0086][0087]
其中，q
损失
为区间能力损失率，e为轨道车辆区段包含的区间集合，为区间包含的能力损失区域集合，sa为能力利用特征划分区域的时空面积，de表示相邻站之间的区间长度，t
有效
为区段的有效运营时长。
[0088]
优选地，上述列车时空能力占用计算步骤进一步包括：其中，t
列车
为列车占用区段时空能力的平均时长，e为高速列车通过的区间集合，为列车占用能力的区域集合，为列车造成的能力损失区域集合，为列车造成的能力妨碍区域集合，sa为能力占用特征划分区域的时空面积，sb为能力妨碍特征划分区域的时空面积，sc为能力损失特征划分区域的时空面积，de表示相邻站之间的区间长度。
[0089]
优选地，上述单位旅客能力使用特征计算步骤进一步包括：
[0090][0091]
其中，t
列车
为列车占用区段时空能力的平均时长；n为折算的区段全程旅客人数。
[0092]
以下结合附图对本发明具体实施例进行详细说明：
[0093]
本发明具体实施例中以高铁运输场景为重点，构建一种快速识别高速铁路区段运输能力利用与损失特征的方法及系统，解决了高速铁路运营中由于列车速差、停站差异等原因造成的区段运输能力损失定量判定问题。但本发明并不限于此，本发明还可以采用其他轨道交通方式：城际铁路、地铁、有轨电车等方式。
[0094]
高速铁路区段是指有大量始发终到列车或车站一端有两个以上方向引入并使区段内增加了旅客列车数的两节点间构成的客运区段。高速铁路区段内各区间开行的列车结构与数量基本保持不变。
[0095]
铁路运输能力是指在给定设备条件与运输组织模式下，铁路系统在单位时间或一定时期内所能完成的最大运输任务量。铁路运输能力不仅取决于固定设备的设置数量和性能特征，还取决于与运输需求相匹配的运输组织模式。
[0096]
运输能力利用特征是指在实际运营中铁路设备提供运输服务的利用状态及程度，一般用能力利用率来描述铁路运输能力利用水平。
[0097]
运输能力损失是指由于速差、停站等造成列车在区间的运行时分不同，以及列车区间顺序占用后造成的运行时分差值的叠加，出现前行列车发车后，后行列车不能按最小列车间隔时间发车造成运输能力失效的现象。
[0098]
本发明具体实施例方法流程如图2及功能图3所示：
[0099]
1、建立高铁区段能力分析数据集
[0100]
针对高速铁路区段，整理区间、车站、车站间隔时间、列车追踪间隔时间、运行图标尺、列车起车附加时分、列车停车附加时分、列车运行图等数据，构建高铁区段能力利用分析数据集。
[0101]
2、区段列车运行图压缩与能力限制点判别
[0102]
根据实际列车运行图数据与运行图标尺、区间追踪间隔时间、运行图标尺等数据，依次计算各区间相邻列车的最小出发间隔时间、最小到达间隔时间；根据进入区段的顺序依序对列车运行图进行压缩，判断当前列车与已压缩列车的间隔时间是否满足相邻列车在区段内各站的最小出发间隔时间与最小到达间隔时间，如满足，则进行下一列车的压缩判别，如果不满足，则需要调整压缩列车中不满足间隔时间要求的列车在各站的到发时刻；所有列车完成压缩后，得到开行列车的占用区段最小时长。
[0103]
根据压缩后的列车运行图，筛选各车站的列车间隔时间等于最小列车间隔时间的列车对，列车在车站的到达、出发作业为能力区段能力的限制点。
[0104]
3、能力利用关键时间点确定与区间能力利用状态划分
[0105]
由于速差、停站等造成列车在区间的运行时分不同，以及列车区间顺序占用后造成的运行时分差值的叠加，前行列车与后行列车在能力限制车站按照最小间隔时间运行，其他车站的列车间隔时间要大于最小列车间隔时间。根据前行列车与后行列车占用区间能力的作用关系，将列车区间能力时空利用状态划分为占用、妨碍、损失、空闲4个状态；运行
图压缩后由于相临列车已按最小列车间隔时间铺画，当前列车运行图已无空闲能力，铁路区间能力的时空利用状态可以划分占用、妨碍、损失3个状态。如图4所示，区段有4个车站s1、s2、s3及s4，开行3列列车l1、l2、l3，如图5及图7所示，区域q1代表列车的实际占用，区域q1为由π1至π3至π12至π10四个时间点所围合而成的梯形区域；区域q2代表列车的妨碍状态，区域q2为由π3至π4至π12三个时间点所围合而成的三角区域；区域q2由于前行列车与后行列车之间存在运行时间差，导致前行列车妨碍后行列车按最小追踪间隔运行；区域q3代表损失状态，区域q3由于前行列车与后行列车在其他某个车站已按照最小追踪间隔时间运行，当前压缩后的运行图在前行列车与后行列车之间已无法再增开列车，导致区间能力损失，区域q3由π4至π5至π13至π12四个时间点所围合而成的梯形区域。
[0106]
(1)能力利用关键时间点确定
[0107]
结合列车在各站的最小间隔时间、接发车作业信号办理时机等分析确定列车区间能力利用分析关键时间点。列车在出发车站的关键时间点包括出发信号办理时间点、出发信号解锁时间点、与后行列车最小出发间隔时间点；在到达车站的关键时间点包括进站信号办理时间点、进站信号解锁时间点，与后行列车的最小到达间隔时间点。在能力限制车站，由于部分列车按照最小间隔时间铺画，导致部分关键时间点存在重叠现象。如图5所示，π2、π6、π8分别为列车l1、l2、l3在车站s1的图定发车时间，图定发车时间具体指的是运行图规定的发车时间，π11、π14、π17分别为列车l1、l2、l3在车站s2的图定到达时间，图定到达时间具体指的是运行图规定的到达时间，π1、π5、π7分别为列车l1、l2、l3在车站s1的出发信号办理时间点，π3、π7、π9分别为列车l1、l2、l3在车站s1的到达信号解锁时间，π10、π13、π16分别为列车l1、l2、l3在车站s2的到达信号办理时间，π12、π15、π18分别为列车l1、l2、l3在车站s2的到达信号解锁时间；π4为考虑运行时间差之后列车l1、l2在车站s1的最小发车间隔时间。
[0108]
区间能力分析关键时间点的设置应满足铁路技术要求，如间隔时间、信号提前办理时长、信号解锁办理时长等。如图6所示，t1、t6、t8分别为列l1、l2、l3在车站s1的出发信号提前办理时长，t2、t7、t9分别为列l1、l2、l3在车站s1的出发信号解锁办理时长；t11、t14、t17分别为列l1、l2、l3在车站s2的到达信号提前办理时长，t12、t15、t18分别为列l1、l2、l3在车站s2的到达信号解锁办理时长；t3为列l1、l2在车站s1的最小出发间隔时间；t4为列l1、l2运行图压缩后在车站s1的出发间隔时间；t5为列l2、l3运行图压缩后在车站s1的出发间隔时间；t13为列l1、l2运行图压缩后在车站s2的到达间隔时间；t19为列l2、l3运行图压缩后在车站s2的到达间隔时间；t16为列l2、l3在车站s2的最小到达间隔时间，t10、t20为开行列车l1、l2导致的区间能力损失时长。
[0109]
(2)区间能力利用状态划分
[0110]
结合区间能力利用分析的关键时间点，划分区间能力利用状态。列车l1占用区间能力部分是从办理列车l1进入区间s1-s2的出发信号时起，截止到列车l1尾部通过区间s1-s2时止，列车l1的区间能力占用区域为列车进入区间s1-s2的出发信号办理时间点π1、列车进入区间s1-s2后出发信号关闭时间点π3、列车离开区间s1-s2的到达信号触发时间点π10、列车离开区间s1-s2后到达信号关闭时间点π12构成的梯形区域为占用区域；列车l1的区间能力妨碍区域为列车进入区间s1-s2后出发信号关闭时间点π3、列车离开区间s1-s2后到达信号关闭时间点π12、列车l1与后行列车l2的最小间隔时间点π4构成的三角区域为妨碍区
域；列车l1的区间能力损失区域为列车l1与后行列车l2最小间隔时间点π4、列车l1离开区间s1-s2后到达信号关闭时间点π12、后行列车l2进入区间的出发信号触发时间点π5、后序列车l2离开区间s1-s2的到达信号办理时间点π13构成的梯形区域表示列车l1与列车l2在区间形成的能力损失区域。如图7所示，3列车在s1-s2区间的能力利用状态划分为6个区域，其中区域q1为列车l1的区间能力占用区域，区域q2为列车l1妨碍列车l2运行的区间能力妨碍区域，区域q3为区间能力损失区域，区域q4为列车l2的区间能力占用区域，区域q5为列车l2妨碍列车l3运行的区间能力妨碍区域，区域q6为列车l2的区间能力占用区域。
[0111]
4、时空能力利用与损失特征分析
[0112]
根据区间能力利用分析关键时间点以及区间能力利用划分区域，从区间、列车、旅客三个角度计算时空能力利用与损失特征。
[0113]
(1)能力划分区域的时空面积
[0114]
区间能力利用特征可以用区间能力利用划分区域的时空面积定量描述，单位为km
·
s。区间能力利用划分区域形状主要有三角形、梯形两种，利用三角形、梯形的面积计算公式计算能力利用划分区域时空面积，其中三角形和梯形的高为区间距离，三角形的底边、梯形的上底和下底为对应关键时间点之间的时长。
[0115]
能力占用特征的能力占用区域的时空面积可以按照公式(1)计算：
[0116][0117]
式中，表示出发站提前办理列车出发信号的时长，表示出发站列车出发信号的解锁时长，表示到达站提前办理列车到达信号的时长，表示出发站延后解锁列车到达信号的时长，de表示相邻站之间的区间长度。
[0118]
能力妨碍特征的能力妨碍区域的时空面积可以按照公式(2)计算：
[0119][0120]
式中，t
最小间隔
表示相邻列车最小出发/到达间隔时间，t
解锁
表示列车发车/到达信号的解锁时长，de表示相邻站之间的区间长度。
[0121]
能力损失特征的能力损失区域的时空面积可以按照公式(3)计算：
[0122]
sc＝δta×de
ꢀꢀ⑶
[0123]
式中，δta表示能力损失区域的平均损失时长，de表示相邻站之间的区间长度。
[0124]
(2)区间能力损失率计算
[0125]
能力损失率是指一定时期内由于速差、停站等原因区间损失的能力占区间有效能力比例。结合区间能力利用划分区域分类及能力损失区域占用的时空面积，区间能力损失率q
损失
可以根据公式(4)计算。
[0126][0127]
式中：e为高速铁路区段包含的区间集合，为区间包含的能力损失区域集合，sc为能力利用特征划分区域的时空面积，de为相邻站之间的区间长度，t
有效
为区段的有效运营
时长。
[0128]
(3)列车时空能力占用计算
[0129]
结合列车在各区间的能力实际占用、妨碍、损失状态，累计计算列车在区段的能力占用时空面积，计算列车占用区段时空能力的平均时长，单位为s。考虑到区间能力损失是由于相邻两列车的开行共同引起的，在统计某一列车的时空能力损失时只计算损失区域一半的面积。列车占用区段时空能力的平均时长可以根据公式(5)计算。
[0130][0131]
式中：e为高速列车通过的区间集合，为列车占用能力的区域集合，为列车造成的能力损失区域集合，为列车造成的能力妨碍区域集合，sa为能力占用特征划分区域的时空面积，sb为能力妨碍特征划分区域的时空面积，sc为能力损失特征划分区域的时空面积，de表示相邻站之间的区间长度。
[0132]
(4)单位旅客能力使用特征计算
[0133]
单位旅客能力使用特征表示区段输送单位旅客所占用的区段能力，单位为s/人。统计列车途径区段的平均旅客周转量，折算为区段全程人数，结合列车的时空能力平均占用时长计算列车运输单位旅客的能力使用特征。单位旅客能力使用特征可以用公式(6)计算。
[0134][0135]
式中：t
列车
为列车占用区段时空能力的平均时长；n为折算的区段全程人数。
[0136]
第二方面，本技术实施例提供了一种轨道交通区段运输能力评估系统，采用如上轨道交通区段运输能力评估方法，如图8所示，系统包括：
[0137]
区段能力利用分析数据集构建模块10：针对轨道车辆的包含多个运行区间的运行区段，收集轨道交通基础数据、运行图标尺数据及运行图数据，构建轨道交通区段能力利用分析数据集，运行区段为列车始发终到或连通其他线路的车站之间的车辆运行区段；
[0138]
区段运行图压缩模块20：基于区段能力利用分析数据集，计算相邻轨道车辆在同一站间区间内运行的最小间隔时间，根据最小间隔时间对列车运行图进行能力利用空闲状态的压缩调整；
[0139]
区间能力利用特征区域划分模块30：基于最小间隔时间及已压缩的运行图，确定区间能力利用的关键时间点，并根据关键时间点划分轨道交通区间能力利用状态区域；
[0140]
运输能力评估参数计算模块40：基于划分的区间能力利用状态区域，分别计算轨道车辆的区间能力利用特征、区间运输能力损失率、时空能力占用时长及单位旅客能力使用特征，以实现轨道交通区段运输能力的评估。
[0141]
第三方面，本技术实施例提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现如上述第一方面的轨道交通区段运输能力评估方法。
[0142]
第四方面，本技术实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程
序，该程序被处理器执行时实现如上述第一方面轨道交通区段运输能力评估方法。
[0143]
计算机设备可以包括处理器81以及存储有计算机程序指令的存储器82。
[0144]
存储器82可以用来存储或者缓存需要处理和/或通信使用的各种数据文件，以及处理器81所执行的可能的计算机程序指令。
[0145]
处理器81通过读取并执行存储器82中存储的计算机程序指令，以实现上述实施例中的任意一种轨道交通区段运输能力评估方法。
[0146]
在其中一些实施例中，计算机设备还可包括通信接口83和总线80。其中，如图9所示，处理器81、存储器82、通信接口83通过总线80连接并完成相互间的通信。
[0147]
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0148]
以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。