城市轨道交通列车运行调整策略研究

滕 飞

（南京恩瑞特实业有限公司，江苏南京 211106）

1 引言

城市轨道交通列车运行采用基于连续车地双向通信的列车运行控制技术（CBTC），先进的CBTC技术可使列车开行密度增大、追踪间隔缩短，从而提高列车运营效率。但是，高密度、短间隔的行车方式使得列车在运行过程中抗干扰能力减弱，设备故障等原因导致列车早晚点情况时有发生，影响运营服务质量。如何采用合理的列车调整策略控制列车按照计划运行图运行，当列车偏离计划运行图运行时，通过调整列车的停站时间和站间运行时间使列车趋于正常运行是列车自动监控系统（ATS）中重要的研究方向。

ATS系统对列车的调整策略包括自动调整和人工调整，列车自动调整（Automatic Train Regulation，ATR）是列车自动监控系统中的一个重要子系统，ATR在保证列车安全运行的前提下，通过调整列车在各站的停站时间和站间运行时间，使早晚点列车在经过一定时间的运行后恢复到正常运营状态。本文主要介绍时刻表调整、时刻表偏移调整、等间隔调整和人工调整4种列车调整策略，以期为城市轨道交通运营早晚点情况下列车行车组织提供参考和借鉴。

2 列车运行偏差问题分析

在城市轨道交通实际运营过程中，影响运营的事件多种多样，针对不同的情况采用不同的调整策略，具体如下。

（1）运营过程中发生短暂的临时事件（如屏蔽门延迟关闭）导致列车晚点，这类事件影响范围较小、影响时间较短，可以通过对单列车的时刻表调整策略使其趋于正点运行。

（2）运营过程中由于设备故障导致全线列车的全周转时间延长，全线列车运行整体偏离计划运行图，可以通过全线列车的时刻表调整或者时刻表偏移调整使列车运行趋于正常。

（3）运营过程中由于某些特殊原因，导致列车大面积拥塞，通过时刻表调整或时刻表偏移调整无法使列车正常运行时，可以采用等间隔调整策略，实现当前列车与前一列车之间的追踪间隔等于当前列车与其后列车之间的追踪间隔。

（4）当某些站由于大型社会活动出现短时间内客流量激增情况，进而导致列车由于停站时间过长而晚点时，可以采用人工调整的方式，通过人工设置该站的停站时间和站间运行时间，适当延长该站的停站时间并相应地缩短站间运行时间，使列车正点运行。

列车运行过程中，调度员工作站人机交互界面（HMI）的车次框中会实时显示列车的运行偏差，如图1所示。由图可知，车次号为13100802的列车运行偏差值为+3 959 s，即该列车运行晚于计划运行时间3 959 s，若偏差值小于0，则表示列车运行早于计划运行时间。

图1 车次框

当列车的实际运行与当日的计划运行图之间发生较小偏差（偏差值由调度员设定）时，系统自动按照时刻表调整策略调整列车运行，使列车运行至正点状态。当列车的实际运行与当日的计划运行图之间的偏差较大时，系统发出“偏差较大”报警，同时系统根据列车实际运行的偏差情况，自动生成列车调整计划供调度员参考。当列车的实际运行与当日的计划运行图之间的偏差超出一定的范围时，系统发出“偏差过大”报警，同时以起始站或终到站为基点，自动对所有列车按等间隔运行原则生成调整计划，经调度员确认后对全线列车进行等间隔调整。

ATS系统自动列车调整以时刻表调整策略为缺省模式，并提供列车调整策略的切换功能。图2为HMI软件中ATR调整功能窗口，该窗口用于调度员设置列车调整策略及相应的参数，并提供查看当前全线列车及某辆列车调整策略的功能。

图2 HMI调整界面

无论采用哪种调整模式，系统应首先确定列车计划到站时间TPlanArrive、计划离站时间TPlanDepart、实际到站时间TActualArrive、实际离站时间TActualDepart、计划停站时间TPlanDwell、计划站间运行时间TPlanRun、最大停站时间TMaxDell、最小停站时间TMinDwell、最大站间运行时间TMaxRun、最小站间运行时间TMinRun，并计算列车的运行偏差时间TDeviation=TActualArrive-TPlanArrive或TDeviation=TActualDepart-TPlanDepart。列车到离站时，根据列车的运行偏差，调整列车的停站时间TDwell和站间运行时间TRun，使列车运行趋于正常。

无论采用哪种列车调整策略，应首先调整列车的站间运行时间，当只调整列车站间运行时间不能满足需要时，再对列车停站时间进行调整，避免乘客上车之后长时间等待或者留给乘客上、下车时间过短而影响乘客体验。此外，应保证调整之后的停站时间在[最小停站时间，最大停站时间]范围内，调整之后的站间运行时间应在[最小站间运行时间，最大站间运行时间]范围内，即满足：TMinDwell≤TDwell≤TMaxDwell、TMinRun≤TRun≤TMaxRun。若TRun＞TMaxRun，则TRun=TMaxRun；若TRun＜TMinRun，则TRun=TMinRun；若TDwell＞TMaxDwell，则TDwell=TMaxDwell；若TDwell＜TMinDwell，则TDwell=TMinDwell。避免出现列车“惰行”、停站时间过长或过短等情况。

3 调整策略分析

本节将从城市轨道交通的实际运营需求考虑，讨论时刻表调整、时刻表偏移调整、等间隔调整和人工调整4种调整策略的使用场景和设计原理。

3.1 自动调整

3.1.1 时刻表调整

时刻表调整策略用于线路部分列车或全部列车出现小范围运行偏差的情况，通过时刻表调整，减小列车实际运行与计划运行图之间的偏差，使得列车尽量贴合计划时刻表运行。

时刻表调整策略的基本流程如图3所示，当列车偏差时间小于调度员设定的偏差值（5 s）时不进行自动调整，当列车偏差时间大于调度员设定的偏差值（5 s）时，通过调整列车停站时间和站间运行时间，使列车趋向正点。当列车早点时，通过增加停站时间和站间运行时间使列车运行趋向正点；当列车晚点时，通过减少停站时间和站间运行时间使列车运行趋向正点。列车到站时，对列车停站时间和站间运行时间进行调整，列车离站时，只对列车站间运行时间进行调整。

图3 时刻表调整策略流程图

3.1.2 时刻表偏移调整

时刻表偏移调整策略用于线路大部分列车整体偏移时刻表运行的情况，此时不适合将列车按照时刻表调整，宜采用时刻表偏移调整使得列车的实际运行图与计划运行图保持平行。时刻表偏移调整以时刻表调整为基础，当列车早点时，通过增加停站时间和站间运行时间，使列车运行趋向偏移后的正点；当列车晚点时，通过减少停站时间和站间运行时间，使列车运行趋向偏移后的正点。

图4为南昌地铁3号线时刻表偏移调整策略列车运行图，当设置全线列车采用时刻表偏移调整策略，偏移值为620 s时，车次号为22101214的列车经过时刻表偏移调整后，实际运行线与计划运行线平行，2条运行线之间的差值为620 s。

图4 时刻表偏移调整策略列车运行图

3.1.3 等间隔调整

当全线列车发生大规模晚点，实际运行图与当日的计划运行图之间的偏差超过规定范围，通过时刻表调整或时刻表偏移调整无法使列车正常运行时，系统发出“严重偏离计划”报警，控制中心调度员可以选择将列车调整策略切换到等间隔调整。ATS系统可以自动判断线路上所有列车运行的交路，并自动计算各交路的间隔时间，经调度员确认后即可按指定的间隔时间对全线列车进行调整。调度员也可以根据实际运营情况，指定各交路的间隔时间，要求ATS按此间隔时间进行调整。ATS系统根据选择的列车运行交路、设定的运行间隔或列车数量，自动计算列车在各车站的到发点时间，控制列车按照间隔时间运行。通过等间隔调整，实现当前列车与之前列车之间的追踪间隔等于当前列车与其后列车之间的追踪间隔。

等间隔调整时，需要重新分配列车的运行交路，并计算每个交路的运行间隔。所以切换为等间隔调整模式之后，系统将清除所有列车的计划信息，使列车变为非计划车，根据列车的运行目的地码重新为列车分配车次号，并重新计算列车预报信息。列车到达折返站台后，系统将根据其运行交路自动为列车分配下一行程的目的地码，并根据站台上一列车发车时间加上间隔时间，作为下一列车的期望发车时间，计算调整后的停站时间。站间运行时间不调整，使用最小的站间运行时间。

3.2 人工调整

人工调整策略是指调度员对部分车站设置停站时间和站间运行时间，用于某些站有大型社会活动或者线路故障等场景，需要临时调整某些站的停站时间或者站间运行时间。人工调整可以实现某辆列车在某些车站按照人工调整策略运行，也可以实现全线所有列车在某些车站按照人工调整策略运行。图5为调度员工作站HMI上人工调整设置界面，人工调整既支持设置列车在某些站的停站时间，也支持调整列车在某些区间的站间运行时间，还可以支持同时设置停站时间和站间运行时间。

图5 HMI人工调整窗口

人工调整策略具有比自动调整策略更高的优先级，可以与自动调整策略同时使用。例如，当全线列车采用时刻表调整模式策略，某车站对全线所有列车采用人工调整策略时，全线所有列车在该站按照人工调整策略运行，在其他站按照时刻表调整策略运行。

4 结束语

本文从城市轨道交通的实际运营需求考虑，分析了时刻表调整、时刻表偏移调整、等间隔调整和人工调整4种调整策略的使用场景和设计原理，对相关从业人员及研究人员具有一定的学习和参考价值。但是，由于不同的线路情况和运营场景列车调整策略也不尽相同，并且伴随着城市规模的扩大、人口数量的增加以及列车运行间隔的缩短，列车调整问题的难度和复杂性也日益增加，需要从业人员对列车调整问题进行更加深入的研究。