本发明涉及高铁调度技术领域，尤其涉及一种保持高速列车运行稳定性的在线控制系统及方法。
背景技术：
在高速列车的高速度，高密度特点下，高速列车运行对高铁动态调度提出了更高的要求。高铁动态调度是铁路行车调度指挥工作中的核心，决定着区段内行车组织工作的质量。其质量的好坏直接影响着运输任务的完成情况，尤其是现阶段，运输能力和运输量存在矛盾，此时充分利用线路的运输能力，能够缓解运输紧张的局面，实现运输效益最大化。在保证运行过程舒适、安全的同时最关键的是运行时间必须尽量接近列车正点时间，这样才能达到铁路运营部门和旅客都可以接受甚至满意的程度。但因恶劣天气、异物入侵、列车故障等突发事件导致高铁列车运行紊乱，导致高铁列车无法按照基本列车运行图运行，从而导致部分列车晚点甚至大面积晚点，更严重的可能危及到财产和安全方面。当列车遇到突发事件导致列车作业时间延迟时，如何快速、有效地分析受影响的列车以及影响程度对调整调度计划以使得列车能够快速恢复到正常运行具有十分重要的意义。
目前在高速列车调度计划调整或编图方面已有多个专利，如“10174039.7(列车运行计划自动编制的实现方法及其系统)”根据客流信息，列车等级和线路车站约束生成列车运行图作为参考，最后通过人工调整生成最终列车运行计划。“10332884.5(一种基于城市轨道交通运行图的列车延迟调整方法及系统)”利用列车运行参数建立列车延迟调整模型，并通过改进的自适应遗传算法进行求解计算，获得最优调整运行图，防止过于密集的到发时间导致的客流累积，改善和帮助行车调度员的调度工作。“10287834.3(一种基于实时客流的列车智能运行调整系统及方法)”和“10991920.2(一种基于客流的列车运行延误调整方法及系统)”都是针对列车晚点问题，通过根据上下车客流计算停站时间，即考虑客流量对停站时间的影响，来调整列车停站时间以及区间运行状态，获得调整后的运行图。上述专利均未针对高铁列车调度计划在出现运行异常情况下，特别是在列车作业延迟时间情况下，没有对发生的扰动对初始调度计划的影响程度进行深入分析，因此采用的调整方法尤其是完全重调度方法会对初始调度计划的影响过大，使得初调度计划无法保持较好的连续性和稳定性，进而使得列车运行图处于频繁的调整过程中，不利于高速列车的稳定和顺畅运行。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种保持高速列车运行稳定性的在线控制系统及方法，实现高速列车的稳定运行。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一方面，本发明提供一种保持高速列车运行稳定性的在线控制系统，包括限制参数设定模块、列车运行实际信息接收模块、扰动识别模块、受影响列车分析模块、列车作业时间冲突分析模块、列车作业时间冲突延误确定模块、在线调度模块；
所述限制参数设定模块用于根据高速列车运行调度计划，设置高速列车运行过程的限制参数；
所述高速列车运行过程的限制参数包括列车最小停站时间、车站进路序号、区间最小运行时间、列车与列车最小间隔时间；
所述列车运行实际信息接收模块用于获取高速列车运行过程中列车作业时间实际信息；
所述扰动识别模块用于根据获取的高速列车运行过程中的列车作业时间实际信息进行扰动识别，确定发生作业时间扰动的列车、扰动发生的所在进路序号、扰动量大小和时间扰动类型；
所述受影响列车分析模块用于根据扰动识别模块的扰动识别的结果、列车运行实际信息、调度计划中未作业列车的计划作业进路及其计划到站时间、计划发车时间，分析确定所有受扰动影响的列车；
所述列车作业时间冲突分析模块用于根据高速列车运行实际信息、时间扰动类型和扰动影响的列车，分析确定扰动产生的列车作业时间冲突情况；
所述列车作业时间冲突延误确定模块用于根据扰动产生的列车作业时间冲突情况，对列车作业时间冲突导致的调度计划异常延误进行预报，确定列车作业时间冲突导致调度计划的异常程度；
所述在线调度模块用于根据对列车作业时间冲突导致的调度计划异常延误预报结果，对调度计划进行在线调整，消除调度计划中出现的列车作业时间冲突情况。
优选地，所述高速列车运行过程产生的实际信息包括列车停站时间实际信息、车次号、列车作业所在进路序号和列车在车站的作业状态。
优选地，所述系统还包括本地数据库模块，用于存储高速列车运行实际信息接收模块获取的高速列车运行过程列车作业时间实际信息和调度计划的在线调整结果。
另一方面，本发明提供一种保持高速列车运行稳定性的在线控制方法，包括以下步骤：
步骤1：根据高速列车的运行调度计划，通过限制参数设定模块设置高速列车运行过程中的限制参数；
步骤2：通过列车运行实际信息接收模块获取高速列车运行过程产生的实际信息，并保存至本地数据库；
步骤3：扰动识别模块根据获取的高速列车运行过程列车作业时间实际信息进行扰动识别，具体方法为：
将高速列车实际到站时间与调度计划中的到站时间进行比较，或者将实际发车时间与调度计划中的发车时间进行比较，当出现到站时间偏差或发车时间偏差时，确定发生作业时间扰动的列车、扰动发生的所在进路、扰动量大小和时间扰动类型；
所述时间扰动类型包括高速列车车站作业开始时间延迟和车站作业结束时间延迟；
步骤4：受影响列车分析模块根据扰动识别模块扰动识别的结果、列车运行实际信息、调度计划中未作业列车的计划进路序号及其计划到站时间、计划发车时间，分析确定所有受扰动影响的列车；
将调度计划中每个车站进路的工作状态分为空闲、列车第一个车站或中间车站作业、列车最后一个车站作业三种工作状态，将每个车站进路的三种工作状态以及同一列车相邻车站间的时间间隔分别用不同图形符号表示，同一列车相邻车站间的时间间隔为列车运行时间和起停附加时间的总和；基于这些图形建立列车之间的时间约束关系图；所述同一列车相邻车站间的时间间隔为运行时间、起停附加时间和列车间隔时间总和；列车之间的箭头表示列车作业时间延迟扰动造成的影响方向，同一车站上列车间的箭头表示前面列车车站作业时间延迟将造成后续其他列车车站的作业时间延迟；不同车站间的箭头表示前一个车站作业时间延迟将影响同一列车后续车站的作业时间；为了分析某一列车的作业时间延迟对其他列车造成的影响，采用图论中反映系统节点连通性的可到达矩阵r来表示各列车之间的相互影响关系，进而确定所有受扰动影响的列车；
可到达矩阵r由邻接矩阵k来求得；邻接矩阵k表示了图中各节点之间的邻接关系，具体定义如下：
其中，l1、l2分别表示图中的节点，n为节点总数；当节点l1与节点l2邻接且箭头由节点l1指向节点l2时，
由邻接矩阵k来求得可到达矩阵r，如下公式所示：
当节点l1到节点l2有单向通路时，
步骤5：列车作业时间冲突分析模块根据列车运行实际信息、时间扰动类型和受扰动影响的列车，分析确定扰动产生的列车作业时间冲突情况；
经过某区段的列车集合与该区段中的车站为：列车集合f＝{f1，...，fi，...，fl}，车站m＝{m1，...，mj，...，mn}，l为经过该区段的列车总数，n为该区段中的车站总数，令fi为初始调度计划中在车站mj上与列车fi紧邻的后续列车，车站mj的接车间隔和发车间隔分别为
当
当
如相邻列车预定进入相同股道线作业，则作业冲突时间为：
进而求得车站mj上相邻列车fi和fi之间的车站冲突时间
其中，
当列车fi在车站mj的车站作业时间
步骤6：列车作业时间冲突延误确定模块根据扰动产生的列车作业时间冲突情况，对列车作业时间冲突导致的调度计划异常延误进行预报，确定列车作业时间冲突导致调度计划的异常程度；
对于初始调度计划，其列车作业之间的时间约束图用g表示，g中的所有节点集合用v表示；当对应列车f1的节点任务l0延迟δt时，对于同一车站上的相邻两个列车作业
(1)如果通过仅调整前一列列车在进路上的作业时间即解决列车之间的作业时间冲突，或者仅调整后一列列车在进路上的作业时间即解决列车之间的作业时间冲突，则调度计划异常延误为一级作业时间冲突；
(2)如果无法通过仅调整前一列列车在进路上的作业时间来解决列车作业时间冲突，或者无法仅调整后一列列车在进路上的作业时间来解决列车作业时间冲突，但通过同时调整两列列车在进路上的作业时间能解决列车之间的作业时间冲突，则调度计划异常延误为二级作业时间冲突；
(3)如果无法通过同时调整两列列车在进路上的作业时间来解决列车作业时间冲突，但通过同时调整两列列车在初始晚点车站及后续车站各个进路上的作业时间能解决列车之间的作业时间冲突，则调度计划异常延误为三级作业时间冲突；
(4)如果无法通过同时调整两列列车在该站及后续车站各个进路上的作业时间来解决列车之间的作业时间冲突，但通过同时调整两列列车和其他列车在该站及后续车站各个进路上的作业时间能解决作业时间冲突，则调度计划异常延误为四级作业时间冲突；
(5)如果无法通过同时调整两列列车和其他列车在初始晚点车站及后续车站各个进路上的作业时间来解决列车作业时间冲突，但通过调整两列列车和其他列车在该车站以及后续车站的进路选择和进路上的作业时间能解决作业时间冲突，则调度计划异常延误为五级作业时间冲突；
步骤7：在线调度模块根据列车作业时间冲突导致的调度计划异常延误预报结果，确定调度计划在线调整规则，进而对调度计划进行在线调整，消除调度计划中出现的列车作业时间冲突情况，并将调整结果保存至数据库；
所述根据列车作业时间冲突导致的调度计划异常延误预报结果，确定的调度计划在线调整规则为：
(1)对于一级作业时间冲突，仅调整该列车在进路上的作业时间来解决前后两列列车之间的时间冲突，或者通过仅调整后续一列列车在进路上的作业时间以解决两个列车之间的作业时间冲突；
(2)对于二级作业时间冲突，同时调整两列列车在进路上的作业时间以解决两列列车之间的时间冲突；
(3)对于三级作业时间冲突，同时调整两列列车在该站及后续车站各个进路上的作业时间以解决两列列车之间的时间冲突；
(4)对于四级作业时间冲突，调整两列列车和其他列车在该站及后续车站各个进路上的作业时间以解决两列列车之间的时间冲突；
(5)对于五级作业时间冲突，调整两列列车和其他列车在该车站以及后续车站的进路选择和进路上的作业时间来来解决两列列车之间的时间冲突；
步骤8：根据调整后的高速列车调度计划，进行高速列车运行调整。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明提供的一种保持高速列车运行稳定性的在线控制系统及方法，针对作业时间延迟扰动问题，深入分析了作业时间延迟与列车作业时间冲突之间的关系，提出了一种基于扰动识别、扰动影响的所有列车分析、列车作业时间冲突分析、列车作业时间冲突确定和在线调度的保持高速列车运行稳定性的在线控制方法，大大减少了以往对调度计划的不必要的全局调整，提高了调度计划的连续性和稳定性，有利于整个列车运行的组织和顺畅进行。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种保持高速列车运行稳定性的在线控制系统的结构框图；
图2为本发明实施例提供的一种保持高速列车运行稳定性的在线控制方法的流程图；
图3为本发明实施例提供的列车运行实际信息接收处理的流程图；
图4为本发明实施例提供式的扰动识别处理的流程图；
图5为本发明实施例提供的某时刻的调度计划信息显示画面；
图6为本发明实施例提供的09:41时刻的调度计划信息显示画面；
图7为本发明实施例提供的09:41时刻的调度计划列车作业之间的时间约束图；
图8为本发明实施例提供的保持高速列车运行稳定性的在线控制方法的列车作业时间冲突情况下的调度计划异常延误预报处理的流程图；
图9为本发明实施例提供的列车作业时间冲突时的在线调度处理的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本实施例以南京到沧州区段为例，使用本发明的保持高速列车运行稳定性的在线控制系统及方法对该段列车运行进行在线控制。
一种保持高速列车运行稳定性的在线控制系统，如图1所示，包括限制参数设定模块、列车运行实际信息接收模块、扰动识别模块、受影响列车分析模块、列车作业时间冲突分析模块、列车作业时间冲突延误确定模块、在线调度模块和本地数据库；
所述限制参数设定模块用于根据高速列车运行调度计划，设置高速列车运行过程的限制参数；
所述高速列车运行过程的限制参数包括列车最小停站时间、车站进路序号、区间最小运行时间、列车与列车最小间隔时间；
所述列车运行实际信息接收模块用于获取高速列车运行过程中列车作业时间实际信息，并将这些实际信息保存至本地数据库；
所述扰动识别模块用于根据获取的高速列车运行过程中的列车作业时间实际信息进行扰动识别，确定发生作业时间扰动的列车、扰动发生的所在进路序号、扰动量大小和时间扰动类型；
所述受影响列车分析模块用于根据扰动识别模块的扰动识别的结果、列车运行实际信息、调度计划中未作业列车的计划作业进路及其计划到站时间、计划发车时间，分析确定所有受扰动影响的列车；
所述列车作业时间冲突分析模块用于根据高速列车运行实际信息、时间扰动类型和扰动影响的列车，分析确定扰动产生的列车作业时间冲突情况；
所述列车作业时间冲突延误确定模块用于根据扰动产生的列车作业时间冲突情况，对列车作业时间冲突导致的调度计划异常延误进行预报，确定列车作业时间冲突导致调度计划的异常程度；
所述在线调度模块用于根据对列车作业时间冲突导致的调度计划异常延误预报结果，对调度计划进行在线调整，消除调度计划中出现的列车作业时间冲突情况，并将调整结果保存至本地数据库；
所述本地数据库用于存储高速列车运行实际信息接收模块获取的高速列车运行过程列车作业时间实际信息和调度计划的在线调整结果。
一种保持高速列车运行稳定性的在线控制方法，如图2所示，包括以下步骤：
步骤1：根据高速列车的运行调度计划，通过限制参数设定模块设置高速列车运行过程中的限制参数；
步骤2：通过列车运行实际信息接收模块获取高速列车运行过程产生的实际信息，并保存至本地数据库；
所述高速列车运行过程产生的实际信息包括列车停站时间实际信息、车次号、列车作业所在进路序号和列车在车站的作业状态；
列车在车站的作业状态分为开始状态和结束状态；列车作业时间实际信息为列车作业状态的发生时间，当列车作业状态为开始状态时，列车作业时间实际信息即为列车到达车站时间，当列车作业状态为结束状态时，列车作业时间实际信息即为列车发车时间。
如图3所示，根据实时的列车运行状况来获取列车实际信息，根据不同车站的列车作业实际信息在本地数据库中分别形成各个车站的列车作业实际信息表。
步骤3：扰动识别模块根据获取的高速列车运行过程列车作业时间实际信息进行扰动识别，具体方法为：
将高速列车实际到站时间
所述时间扰动类型包括高速列车车站作业开始时间延迟和车站作业结束时间延迟；
本实施例中，某一时刻的调度计划信息显示如图5所示，扰动识别结果为无扰动，对于图8所示的09:41时刻的调度计划信息，列车f1在蚌埠南车站的作业
步骤4：受影响列车分析模块根据扰动识别模块扰动识别的结果、列车运行实际信息、调度计划中未作业列车的计划进路序号及其计划到站时间、计划发车时间，分析确定所有受扰动影响的列车；
由于列车之间的先后顺序关系，当发生列车作业时间延迟扰动时会影响调度计划的调度性能指标，甚至使调度计划变得不可行。为了确定作业时间扰动对整个调度计划结果的影响，需要首先分析出可能受到影响的各个列车。将调度计划中每个车站进路的工作状态分为空闲、列车第一个车站或中间车站作业、列车最后一个车站作业三种工作状态，将每个车站进路的三种工作状态以及同一列车相邻车站间的时间间隔分别用不同图形符号表示，同一列车相邻车站间的时间间隔为列车运行时间和起停附加时间的总和；本实施例中，分别用□、○、△表示每个车站进路的三种工作状态，用椭圆表示同一列车相邻车站间的时间间隔；基于这些图形建立列车之间的时间约束关系图；所述同一列车相邻车站间的时间间隔为运行时间、起停附加时间和列车间隔时间总和；列车之间的箭头表示列车作业时间延迟扰动造成的影响方向，同一车站上列车间的箭头表示前面列车车站作业时间延迟将造成后续其他列车车站的作业时间延迟；不同车站间的箭头表示前一个车站作业时间延迟将影响同一列车后续车站的作业时间；为了分析某一列车的作业时间延迟对其他列车造成的影响，采用图论中反映系统节点连通性的可到达矩阵r来表示各列车之间的相互影响关系，进而确定所有受扰动影响的列车；
可到达矩阵r由邻接矩阵k来求得；邻接矩阵k表示了图中各节点之间的邻接关系，具体定义如下：
其中，l1、l2分别表示图中的节点，n为节点总数；当节点l1与节点l2邻接且箭头由节点l1指向节点l2时，
由邻接矩阵k来求得可到达矩阵r，如下公式所示：
当节点l1到节点l2有单向通路时，
本实施例中，对如图6所示的09:41时刻的调度计划信息，建立如图7所示的列车作业之间的时间约束图，用g表示，节点与列车作业之间的对应关系表1所示。
表1节点与列车作业之间的对应关系
表中，κ表示车站进路上的空闲状态，μ表示同一列车相邻车站之间的运行和等待状态。根据公式(1)和公式(2)建立可到达矩阵r，找出任务延迟可能会影响到的所有列车。
步骤5：列车作业时间冲突分析模块根据列车运行实际信息、时间扰动类型和受扰动影响的列车，分析确定扰动产生的列车作业时间冲突情况；
经过某区段的列车集合与该区段中的车站为：列车集合f＝{f1，...，fi，...，fl}，车站m＝{m1，...，mj，...，mn}，l为经过该区段的列车总数，n为该区段中的车站总数，令fi为初始调度计划中在车站mj上与列车fi紧邻的后续列车，车站mj的接车间隔和发车间隔分别为
当
当
如相邻列车预定进入相同股道线作业，则作业冲突时间为：
进而求得车站mj上相邻列车fi和fi之间的车站冲突时间
其中，
当列车fi在车站mj的车站作业时间
本实施例中，根据列车运行实际信息、时间扰动类型和扰动影响的列车，通过公式(6)计算出列车之间的作业时间冲突值：
根据式(3)由
根据式(3)由
步骤6：列车作业时间冲突延误确定模块根据扰动产生的列车作业时间冲突情况，对列车作业时间冲突导致的调度计划异常延误进行预报，确定列车作业时间冲突导致调度计划的异常程度；
对于初始调度计划，其列车作业之间的时间约束图用g表示，g中的所有节点集合用v表示；当对应列车f1的节点任务l0延迟δt时，对于同一车站上的相邻两个列车作业
(1)如果通过仅调整前一列列车在进路上的作业时间即解决列车之间的作业时间冲突，或者仅调整后一列列车在进路上的作业时间即解决列车之间的作业时间冲突，则调度计划异常延误为一级作业时间冲突；
(2)如果无法通过仅调整前一列列车在进路上的作业时间来解决列车作业时间冲突，或者无法仅调整后一列列车在进路上的作业时间来解决列车作业时间冲突，但通过同时调整两列列车在进路上的作业时间能解决列车之间的作业时间冲突，则调度计划异常延误为二级作业时间冲突；
(3)如果无法通过同时调整两列列车在进路上的作业时间来解决列车作业时间冲突，但通过同时调整两列列车在初始晚点车站及后续车站各个进路上的作业时间能解决列车之间的作业时间冲突，则调度计划异常延误为三级作业时间冲突；
(4)如果无法通过同时调整两列列车在该站及后续车站各个进路上的作业时间来解决列车之间的作业时间冲突，但通过同时调整两列列车和其他列车在该站及后续车站各个进路上的作业时间能解决作业时间冲突，则调度计划异常延误为四级作业时间冲突；
(5)如果无法通过同时调整两列列车和其他列车在初始晚点车站及后续车站各个进路上的作业时间来解决列车作业时间冲突，但通过调整两列列车和其他列车在该车站以及后续车站的进路选择和进路上的作业时间能解决作业时间冲突，则调度计划异常延误为五级作业时间冲突；
本实施例中，如图8所示，列车f1在蚌埠车站的时间冲突值
步骤7：在线调度模块根据列车作业时间冲突导致的调度计划异常延误预报结果，确定调度计划在线调整规则，进而对调度计划进行在线调整，消除调度计划中出现的列车作业时间冲突情况，并将调整结果保存至数据库；
所述根据列车作业时间冲突导致的调度计划异常延误预报结果，确定的调度计划在线调整规则为：
(1)对于一级作业时间冲突，仅调整该列车在进路上的作业时间来解决前后两列列车之间的时间冲突，或者通过仅调整后续一列列车在进路上的作业时间以解决两个列车之间的作业时间冲突；
(2)对于二级作业时间冲突，同时调整两列列车在进路上的作业时间以解决两列列车之间的时间冲突；
(3)对于三级作业时间冲突，同时调整两列列车在该站及后续车站各个进路上的作业时间以解决两列列车之间的时间冲突；
(4)对于四级作业时间冲突，调整两列列车和其他列车在该站及后续车站各个进路上的作业时间以解决两列列车之间的时间冲突；
(5)对于五级作业时间冲突，调整两列列车和其他列车在该车站以及后续车站的进路选择和进路上的作业时间来来解决两列列车之间的时间冲突；
本实施例中，当车站mj上作业的列车fi和其在该车站上的紧邻后续列车fi之间出现作业时间冲突时，在线调整具体规则如下：
(1)对于一级作业时间冲突，仅调整该列车fi在进路上的作业时间来解决前后两列列车之间的时间冲突，或者通过仅调整后续一列列车fi在进路上的作业时间以解决两个列车之间的作业时间冲突；
(2)对于二级作业时间冲突，同时调整列车fi、列车fi在车站mj进路上的作业时间以解决两列列车之间的时间冲突；
(3)对于三级作业时间冲突，同时调整列车fi、列车fi在车站mj及后续车站各个进路上的作业时间以解决两列列车之间的时间冲突；
(4)对于四级作业时间冲突，调整列车fi、列车fi和其他列车在车站mj及后续车站各个进路上的作业时间以解决两列列车之间的时间冲突；
(5)对于五级作业时间冲突，调整列车fi、列车fi和其他列车在车站mj以及后续车站的进路选择和进路上的作业时间来来解决两列列车之间的时间冲突。
本实施例中，如图9所示，蚌埠南车站上作业的列车f1和在该车站上的紧邻后续列车f2之间出现作业时间冲突，对列车作业时间冲突时的在线调度：列车f1和f2在蚌埠南站发生三级时间冲突，通过同时调整列车f1和列车f2在该站以及后续车站的作业时间来解决作业时间冲突；
步骤8：根据调整后的高速列车调度计划，进行高速列车运行调整。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明权利要求所限定的范围。
技术特征：
1.一种保持高速列车运行稳定性的在线控制系统，其特征在于：包括限制参数设定模块、列车运行实际信息接收模块、扰动识别模块、受影响列车分析模块、列车作业时间冲突分析模块、列车作业时间冲突延误确定模块、在线调度模块；
所述限制参数设定模块用于根据高速列车运行调度计划，设置高速列车运行过程的限制参数；
所述高速列车运行过程的限制参数包括列车最小停站时间、车站进路序号、区间最小运行时间、列车与列车最小间隔时间；
所述列车运行实际信息接收模块用于获取高速列车运行过程中列车作业时间实际信息；
所述扰动识别模块用于根据获取的高速列车运行过程中的列车作业时间实际信息进行扰动识别，确定发生作业时间扰动的列车、扰动发生的所在进路序号、扰动量大小和时间扰动类型；
所述受影响列车分析模块用于根据扰动识别模块的扰动识别的结果、列车运行实际信息、调度计划中未作业列车的计划作业进路及其计划到站时间、计划发车时间，分析确定所有受扰动影响的列车；
所述列车作业时间冲突分析模块用于根据高速列车运行实际信息、时间扰动类型和扰动影响的列车，分析确定扰动产生的列车作业时间冲突情况；
所述列车作业时间冲突延误确定模块用于根据扰动产生的列车作业时间冲突情况，对列车作业时间冲突导致的调度计划异常延误进行预报，确定列车作业时间冲突导致调度计划的异常程度；
所述在线调度模块用于根据对列车作业时间冲突导致的调度计划异常延误预报结果，对调度计划进行在线调整，消除调度计划中出现的列车作业时间冲突情况。
2.根据权利要求1所述的一种保持高速列车运行稳定性的在线控制系统，其特征在于：所述高速列车运行过程产生的实际信息包括列车停站时间实际信息、车次号、列车作业所在进路序号和列车在车站的作业状态。
3.根据权利要求2所述的一种保持高速列车运行稳定性的在线控制系统，其特征在于，所述系统还包括本地数据库，用于存储高速列车运行实际信息接收模块获取的高速列车运行过程列车作业时间实际信息和调度计划的在线调整结果。
4.一种保持高速列车运行稳定性的在线控制方法，采用权利要求3所述系统进行在线控制，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：根据高速列车的运行调度计划，通过限制参数设定模块设置高速列车运行过程中的限制参数；
步骤2：通过列车运行实际信息接收模块获取高速列车运行过程产生的实际信息，并保存至本地数据库；
步骤3：扰动识别模块根据获取的高速列车运行过程列车作业时间实际信息进行扰动识别，具体方法为：
将高速列车实际到站时间与调度计划中的到站时间进行比较，或者将实际发车时间与调度计划中的发车时间进行比较，当出现到站时间偏差或发车时间偏差时，确定发生作业时间扰动的列车、扰动发生的所在进路、扰动量大小和时间扰动类型；
所述时间扰动类型包括高速列车车站作业开始时间延迟和车站作业结束时间延迟；
步骤4：受影响列车分析模块根据扰动识别模块扰动识别的结果、列车运行实际信息、调度计划中未作业列车的计划进路序号及其计划到站时间、计划发车时间，分析确定所有受扰动影响的列车；
步骤5：列车作业时间冲突分析模块根据列车运行实际信息、时间扰动类型和受扰动影响的列车，分析确定扰动产生的列车作业时间冲突情况；
步骤6：列车作业时间冲突延误确定模块根据扰动产生的列车作业时间冲突情况，对列车作业时间冲突导致的调度计划异常延误进行预报，确定列车作业时间冲突导致调度计划的异常程度；
步骤7：在线调度模块根据列车作业时间冲突导致的调度计划异常延误预报结果，确定调度计划在线调整规则，进而对调度计划进行在线调整，消除调度计划中出现的列车作业时间冲突情况，并将调整结果保存至数据库；
步骤8：根据调整后的高速列车调度计划，进行高速列车运行调整。
5.根据权利要求4所述的一种保持高速列车运行稳定性的在线控制方法，其特征在于：所述步骤4的具体方法为：
将调度计划中每个车站进路的工作状态分为空闲、列车第一个车站或中间车站作业、列车最后一个车站作业三种工作状态，将每个车站进路的三种工作状态以及同一列车相邻车站间的时间间隔分别用不同图形符号表示，同一列车相邻车站间的时间间隔为列车运行时间和起停附加时间的总和；基于这些图形建立列车之间的时间约束关系图；所述同一列车相邻车站间的时间间隔为运行时间和起停附加时间的总和；列车之间的箭头表示列车作业时间延迟扰动造成的影响方向，同一车站上列车间的箭头表示前面列车车站作业时间延迟将造成后续其他列车车站的作业时间延迟；不同车站间的箭头表示前一个车站作业时间延迟将影响同一列车后续车站的作业时间；为了分析某一列车的作业时间延迟对其他列车造成的影响，采用图论中反映系统节点连通性的可到达矩阵r来表示各列车之间的相互影响关系，进而确定所有受扰动影响的列车；
可到达矩阵r由邻接矩阵k来求得；邻接矩阵k表示了图中各节点之间的邻接关系，具体定义如下：
其中，l1、l2分别表示图中的节点，n为节点总数；当节点l1与节点l2邻接且箭头由节点l1指向节点l2时，
由邻接矩阵k来求得可到达矩阵r，如下公式所示：
当节点l1到节点l2有单向通路时，
6.根据权利要求5所述的一种保持高速列车运行稳定性的在线控制方法，其特征在于：所述步骤5的具体方法为：
经过某区段的列车集合与该区段中的车站为：列车集合f＝{f1，...，fi，...，fl}，车站m＝{m1，...，mj，...，mn}，l为经过该区段的列车总数，n为该区段中的车站总数，令fi为初始调度计划中在车站mj上与列车fi紧邻的后续列车，车站mj的接车间隔和发车间隔分别为
当
当
如相邻列车预定进入相同股道线作业，则作业冲突时间为：
进而求得车站mj上相邻列车fi和fi之间的车站冲突时间
其中，
当列车fi在车站mj的车站作业时间
7.根据权利要求6所述的一种保持高速列车运行稳定性的在线控制方法，其特征在于：所述步骤6的具体方法为：
对于初始调度计划，其列车作业之间的时间约束图用g表示，g中的所有节点集合用v表示；当对应列车f1的节点任务l0延迟δt时，对于同一车站上的相邻两个列车作业
(1)如果通过仅调整前一列列车在进路上的作业时间即解决列车之间的作业时间冲突，或者仅调整后一列列车在进路上的作业时间即解决列车之间的作业时间冲突，则调度计划异常延误为一级作业时间冲突；
(2)如果无法通过仅调整前一列列车在进路上的作业时间来解决列车作业时间冲突，或者无法仅调整后一列列车在进路上的作业时间来解决列车作业时间冲突，但通过同时调整两列列车在进路上的作业时间能解决列车之间的作业时间冲突，则调度计划异常延误为二级作业时间冲突；
(3)如果无法通过同时调整两列列车在进路上的作业时间来解决列车作业时间冲突，但通过同时调整两列列车在初始晚点车站及后续车站各个进路上的作业时间能解决列车之间的作业时间冲突，则调度计划异常延误为三级作业时间冲突；
(4)如果无法通过同时调整两列列车在该站及后续车站各个进路上的作业时间来解决列车之间的作业时间冲突，但通过同时调整两列列车和其他列车在该站及后续车站各个进路上的作业时间能解决作业时间冲突，则调度计划异常延误为四级作业时间冲突；
(5)如果无法通过同时调整两列列车和其他列车在初始晚点车站及后续车站各个进路上的作业时间来解决列车作业时间冲突，但通过调整两列列车和其他列车在该车站以及后续车站的进路选择和进路上的作业时间能解决作业时间冲突，则调度计划异常延误为五级作业时间冲突。
8.根据权利要求7所述的一种保持高速列车运行稳定性的在线控制方法，其特征在于：步骤7所述根据列车作业时间冲突导致的调度计划异常延误预报结果，确定的调度计划在线调整规则为：
(1)对于一级作业时间冲突，仅调整该列车在进路上的作业时间来解决前后两列列车之间的时间冲突，或者通过仅调整后续一列列车在进路上的作业时间以解决两个列车之间的作业时间冲突；
(2)对于二级作业时间冲突，同时调整两列列车在进路上的作业时间以解决两列列车之间的时间冲突；
(3)对于三级作业时间冲突，同时调整两列列车在该站及后续车站各个进路上的作业时间以解决两列列车之间的时间冲突；
(4)对于四级作业时间冲突，调整两列列车和其他列车在该站及后续车站各个进路上的作业时间以解决两列列车之间的时间冲突；
(5)对于五级作业时间冲突，调整两列列车和其他列车在该车站以及后续车站的进路选择和进路上的作业时间来来解决两列列车之间的时间冲突。
技术总结
本发明提供一种保持高速列车运行稳定性的在线控制系统及方法，涉及高铁调度技术领域。该系统及方法首先设置高速列车运行过程的限制参数，然后获取列车运行过程中列车作业时间实际信息，进而确定发生作业时间扰动的列车、扰动发生的所在进路序号、扰动量大小和时间扰动类型；再分析确定所有受扰动影响的列车；根据高速列车运行实际信息、时间扰动类型和扰动影响的列车，分析确定扰动产生的列车作业时间冲突情况，进而对列车作业时间冲突导致的调度计划异常延误进行预报，确定列车作业时间冲突导致调度计划的异常程度；最后根据调度计划异常延误预报结果，对调度计划进行在线调整，消除调度计划中出现的列车作业时间冲突情况。
技术研发人员：俞胜平;林博;张琦;赵宏涛;代学武;袁志明;陈峰;崔东亮;周晓昭;曾壹;魏七龙
受保护的技术使用者：东北大学;中国铁道科学研究院集团有限公司通信信号研究所
技术研发日：.11.13
技术公布日：.02.18
