【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及交通運輸工程，尤其涉及考慮運輸效能損失構建高速鐵路線路風險地圖方法及系統。
技術介紹
1、隨著我國高速鐵路運輸發展進入提質增效的新階段，構建線路風險地圖是科學編制列車運行計劃的關鍵基礎。面對發生在車站和區間的車輛故障、軌道電路故障、異物侵限、受電弓故障等風險事件，如何量化不同風險事件對線路列車運行的影響，并建立合理可靠地線路運輸組織風險地圖已經成為高速鐵路運管部門的一項重要基礎性工作，且傳統以風險事件統計概率為驅動的風險預警分析已經難以適應動態多變的運輸組織場景和精準高效的列車調度需求。
2、高速鐵路列車運行風險辨識是進行風險評估分析的一項前置性工作，目前有關高鐵運輸風險辨識的研究主要涉及風險因素分析和風險場景分類兩部分。在風險因素分析層面，既有研究已經在鐵路車務、機務、工務、信號、車輛和客運等層面形成了覆蓋人員、設備、管理和環境風險因素分析體系，通過運用事故樹、貝葉斯模型、風險傳播鏈等方法能夠分析各類型事故關鍵因素；在風險場景分類層面，已有大量研究基于歷史突發事件及其影響數據，考慮初始晚點、受影響列車數、線路服務頻率等參數建立了風險場景聚類模型和風險等級劃分，能夠在一定程度上描述各類列車運行風險場景的運輸特征和擾動特征。然而既有研究多關注各類型風險本身的時間和空間分布特征，且數據統計和分析時段橫跨不同的時間節點，一方面并未考慮鐵路局調圖節點前后的差異性，另一方面并未將線路上各等級各類型風險疊加起來在統一的時空視角下進行協同考慮，較難根據風險辨識結果指導列車開行方案編制和應急調度策略優化。
4、綜上所述，本專利技術以節假日期間風險事件擾動下的列車運行數據為驅動，一方面通過列車實際運行時空軌跡和計劃運行圖之間的偏差構建初始風險擾動事件判定模型，以及各類風險時空擾動概率的計算公式；另一方面考慮風險類型、擾動傳播、擾動恢復和列車延誤構建運輸效能損失模型，量化單源風險影響。結合風險概率和影響提出不同時空網格內的運輸風險測算模型，據此構建線路多源風險分布地圖，并形成高風險時空區域的關鍵因素識別方法。
技術實現思路
1、鑒于上述現有技術中存在的問題，提出了本專利技術。
2、因此，本專利技術要解決的技術問題是：提供考慮運輸效能損失構建高速鐵路線路風險地圖方法，基于突發事件數據、計劃運行時刻表、實績時刻表和列控系統監測數據，在風險事件統計和分析層面，結合列車的開行方案和受影響情況分別構建車站和區間各類風險事件的時空擾動概率公式；在擾動影響分析層面，創新性地以韌性理念為驅動構建高鐵線路運輸效能損失量化模型，對量化計算涉及的擾動時長、列車等級和風險傳播速率和擾動恢復速率等參數建立了科學地標定模型和方法；結合各類風險的時空擾動概率和運輸損失影響，構建細粒度的線路運輸風險綜合測算模型，提取風險特征和關鍵影響因素，形成高速鐵路運輸風險地圖的繪制方法。
3、為解決上述技術問題，本專利技術提供如下技術方案，考慮運輸效能損失構建高速鐵路線路風險地圖方法，包括：構建列車運行風險事件類型判定模型；考慮線路運輸效能損失的風險影響，量化高鐵線路運輸效能損失計算模型的構建；根據風險事件類型的判定模型和線路運輸效能損失量化計算，進行風險事件概率分析，測算時空網格潛在風險影響；根據時空網格中的風險影響量化值，繪制線路運輸風險地圖，進行風險地圖數據的風險影響因素分析。
4、作為本專利技術所述的考慮運輸效能損失構建高速鐵路線路風險地圖方法的一種優選方案，其中：所述風險事件類型判定模型包括始發晚點事件判定模型、超時停車事件判定模型、臨時停車事件判定模型以及限速運行事件判定模型；
5、所述始發晚點事件判定模型表示為：
6、
7、
8、其中，dw表示車站始發晚點事件產生的初始晚點時長，表示列車i在車站k的實際發車時刻，表示列車i在車站k的計劃發車時刻，n表示列車數量，m表示車站數量，i，j表示列車編號索引，k表示車站編號索引；
9、約束條件s.t.第一行表示列車i在風險事件影響下車站k處按計劃最早出發的始發列車，nan表示不存在，表示始發列車只有發車時刻，到達時刻不存在，約束條件s.t.第二行表示風險事件影響下列車i的始發晚點超過4min閾值；
10、所述超時停車事件判定模型表示為：
11、
12、
13、其中，dc表示車站超時停車事件產生的初始晚點時長，表示列車在車站的實際到站時刻，表示列車在車站的計劃到站時間；
14、約束條件s.t.第一行表示列車i在車站k的實際停站時長與計劃停站時長的差值超過最小閾值4min，約束條件s.t.第二行表示車站k在列車i的運行路徑上，當列車計劃出發時刻等于計劃到達時刻時，列車i表示為車站k的通過作業列車，當計劃出發時刻大于停站作業時刻時，表示為停站作業列車；
15、所述臨時停車事件判定模型表示為：
16、
17、
18、其中，dlt表示區間臨時停車事件產生的初始晚點時長，表示列車i在車站k+1處的實際到達時刻，表示列車i在車站k+1處的計劃到達時刻，表示列車i之后的第q列車在車站k的實際發車時刻，表示列車i之后的第q列車在車站k的計劃發車時刻；
19、約束條件第一行表示列車i在區間(k,k+1)內的運緩時長滿足臨時停車最短時長的條件，第二行表示列車i的運行路徑經過車站k和區間(k,k+1)，第三行表示受當列車i區間臨時停車影響，后續第1輛、第2輛車被迫在后方車站k處產生超時停車；
20、所述限速運行事件判定模型表示為：
21、
22、
23、其中，dyw表示區間限速運行事件產生的初始晚點時長；
24、約束條件第一行表示在區間(k,k+1)內的運行延誤滿足最小晚點時長的判定閾值，約束是第二行表示列車經過區間(k,k+1)，列車i表示車站k的出發列車，表示車站k+1的到站列車。
25、作為本專利技術所述的考慮運輸效能損失構建高速鐵路線路風險地圖方法的一種優選方案，其中：所述高鐵線路運輸效能損失計算模型包括單列車運輸效能損失率計算、線路瞬時運輸效能損失計算以及線路運輸效能損失形態分析和計算；
26、所述單列車運輸效能損失率計算包括單列車瞬時運輸效能損失和單列車累積運輸效能損失；
27、其中，當t時刻，列車i的實際運行位置在車站時，列車瞬時運輸效能損失表示為：...
【技術保護點】
1.考慮運輸效能損失構建高速鐵路線路風險地圖方法，其特征在于：包括：
2.如權利要求1所述的考慮運輸效能損失構建高速鐵路線路風險地圖方法，其特征在于：所述風險事件類型判定模型包括始發晚點事件判定模型、超時停車事件判定模型、臨時停車事件判定模型以及限速運行事件判定模型；
3.如權利要求2所述的考慮運輸效能損失構建高速鐵路線路風險地圖方法，其特征在于：所述高鐵線路運輸效能損失計算模型包括單列車運輸效能損失率計算、線路瞬時運輸效能損失計算以及線路運輸效能損失形態分析和計算；
4.如權利要求3所述的考慮運輸效能損失構建高速鐵路線路風險地圖方法，其特征在于：所述風險事件概率分析包括車站風險事件概率分析、區間風險事件概率以及兩類事件的時空發生概率；
5.如權利要求4所述的考慮運輸效能損失構建高速鐵路線路風險地圖方法，其特征在于：所述測算時空網格潛在風險影響包括對車站風險事件進行時空網格潛在風險影響測算和對區間風險事件進行時空網格潛在風險影響測算；
6.如權利要求5所述的考慮運輸效能損失構建高速鐵路線路風險地圖方法，其特征在于：所述繪
7.如權利要求6所述的考慮運輸效能損失構建高速鐵路線路風險地圖方法，其特征在于：所述風險地圖數據的風險影響因素分析包括樣本屬性集構建和基于XGBOOST和LightGBM融合的影響因素分析；
8.一種基于權利要求1-7任一所述的考慮運輸效能損失構建高速鐵路線路風險地圖方法的系統，其特征在于：包括：風險判定模型、效能量化模型、風險概率分析模型以及風險地圖繪制模型；
9.一種計算機設備，包括存儲器和處理器，所述存儲器存儲有計算機程序，其特征在于，所述處理器執行所述計算機程序時實現權利要求1至7中任一項所述的考慮運輸效能損失構建高速鐵路線路風險地圖方法的步驟。
10.一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，其特征在于，所述計算機程序被處理器執行時實現權利要求1至7中任一項所述的考慮運輸效能損失構建高速鐵路線路風險地圖方法的步驟。
...【技術特征摘要】
1.考慮運輸效能損失構建高速鐵路線路風險地圖方法，其特征在于：包括：
2.如權利要求1所述的考慮運輸效能損失構建高速鐵路線路風險地圖方法，其特征在于：所述風險事件類型判定模型包括始發晚點事件判定模型、超時停車事件判定模型、臨時停車事件判定模型以及限速運行事件判定模型；
3.如權利要求2所述的考慮運輸效能損失構建高速鐵路線路風險地圖方法，其特征在于：所述高鐵線路運輸效能損失計算模型包括單列車運輸效能損失率計算、線路瞬時運輸效能損失計算以及線路運輸效能損失形態分析和計算；
4.如權利要求3所述的考慮運輸效能損失構建高速鐵路線路風險地圖方法，其特征在于：所述風險事件概率分析包括車站風險事件概率分析、區間風險事件概率以及兩類事件的時空發生概率；
5.如權利要求4所述的考慮運輸效能損失構建高速鐵路線路風險地圖方法，其特征在于：所述測算時空網格潛在風險影響包括對車站風險事件進行時空網格潛在風險影響測算和對區間風險事件進行時空網格潛在風險影響測算；
6.如權利要求5所述的考慮運輸效...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張俊，黃一秋，吳書瑤，鄧社軍，于世軍，嵇濤，宓建，徐悅，劉路，
申請(專利權)人：揚州大學，
類型：發明
國別省市：
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