解體計劃自動編制系統在武漢北站的應用

趙 銘

（武漢鐵路局 武漢北站，湖北 武漢 430301）

1 武漢北站簡介

武漢北站為雙向三級七場編組站，股道總數為 128 條，其中到達、調車、出發場上行系統分別為 12、36、13 條；下行系統分別為 11、36、14 條；上、下行調車場間的交換場為6股道。車站設計能力為近期 (即開通后) 日均辦理車23 404 輛。武漢北站自 2009 年5月 18 日正式開通以來，辦理車、解體編組列數均呈不斷上升趨勢，2010 年日均辦理車為16 819 輛，其中有調辦理車 11 734.7 輛；日均解體 111.5 列、編組 111.1 列；最高日辦理車 20 768 輛，解體 150 列、編組 144 列。

2 車站解體計劃編制系統的局限性

武漢北站采用的編組站綜合集成自動化系統 (CIPS) 具有解體計劃自動編制功能，其編程思路是假定初始車組序列是確切的，產生的目標序列也是確切的。在這種條件下，計劃存在最優解，同時假定解體順序已知，到達列車的編組已知，因此可以將所有待解車輛依照解體順序拼成一個車列序列，解體計劃可以看做是從車組序列中提取所需要的車輛，并組成一列出發列車的方案。該算法假定的前提是待解車列序列是確切的，出發列車的編組要求也是已知的，根據集結時間最短的要求，完全可以通過算法尋找到快速集結一列車的最佳方案[1]。由于該系統自動編制的解體計劃在實際運用中與站調人員的思路差別很大，大多數不能直接使用，導致站調人員手工編制解體計劃，分析其主要原因如下。

（1）假設前提不準確。實際情況下的待解列車序列是在不斷變化的，因此解體順序也在不斷變化，采用動態調整雖然可以抵銷一部分變化引起的誤差，但實際上編組集結是一個持續的過程，特別是對于零解車流，其集結時間大約在4～6 h，由此產生的誤差將會累積而導致算法生成的計劃與預期偏差較大。

（2）特殊時段車流處理。由系統自動編成的出發列車，完全可以符合編掛要求，但在實際操作中，某些時段為了及時編成交分界口列車，會采取適度的靈活處理方式，造成系統無法自動編制。

（3）空車配送調整。在武漢北站的日常運輸生產中，需要對武漢樞紐及局管內各站進行空車配送，因此站調需根據鐵路局調度所的配空安排隨時調整 空車解體計劃，但系統卻無法及時作出相應改變。

3 解體計劃自動編制系統的改進

隨著 CIPS 在武漢北站的應用，一方面建立了統一的信息共享平臺，為調度計劃自動決策提供了準確和充分的信息及先決條件；另一方面“管控一體”理念的實現，改變了編組站的傳統作業方式，對相關調度崗位的作業效率和水平提出了更高的要求，加之編制解體計劃的工作復雜煩瑣，使得與 CIPS 配套的管理和決策工具的需求大大增加。

對解體計劃自動編制系統的改進，重點引入了知識庫理論，設計了專門應用于武漢北站調度領域的知識庫表示體系。該知識庫的建立以武漢北站現有編組計劃及站調解體習慣為依據，可以充分表達車站調度人員的工作經驗和生產技能。系統在設計時細分成知識庫應用、知識庫維護、鉤計劃評價、鉤計劃自解釋等各子系統，并將車站調度人員的經驗和技能應用于解體鉤計劃自動編制系統中，使系統具有人工智能[1]。其系統框架結構如圖1所示。

圖1 解體計劃自動編制系統框架圖

（1）知識庫系統。知識庫的構建主要涉及3個方面的內容，分別是知識獲取、知識表示和知識管理。根據解體作業相關知識的特點及功能需求，在知識獲取方面采用手工方式獲取解體作業相關知識；在知識表示方面，采用產生式規則方式來表示解體作業涉及的知識；在知識管理方面，建立知識庫管理系統來滿足編組站調度機構對解體相關知識庫的日常維護需求。

（2）推理機的設計。推理機 (Inference Engine)是系統中實現基于知識推理的部件，是基于知識的推理在計算機中的實現，主要包括推理和控制兩個方面，是專家系統的核心部分。

（3）知識庫維護系統。在自動解體知識庫系統試運行中，對于匹配率比較低的解體作業計劃單，通常是因為對于某個問題的知識缺失引起的，對此，建立完善的知識庫維護系統則可較好地根據實際匹配率對知識庫進行查漏補缺。

新建解體計劃自動編制系統的工作流程如圖2所示[1]。

圖2 解體計劃自動編制系統流程圖

4 應用評價

新建解體計劃自動編制系統自 2010 年9月1日在武漢北站正式投入使用，通過不斷調試和完善，目前自動編制解體計劃與站調編制解體計劃的總匹配率在 90% 以上，鉤計劃的完全匹配率達到70% 以上 (不含人為調整解體規則的情況)，而且還有一定的提升空間。為充分發揮 CIPS 智能化程度高的優勢、切實提高站調工作效率發揮了重要作用。該系統主要有以下幾方面特點。

（1）提高解體計劃編制效率。系統通過計算機快速掃描并檢測解體車輛信息和調車場分類線存車信息，根據由編組計劃和解體規則制定的知識庫，能快速編制出到達車輛的解體計劃，較以往傳統編制解體計劃方法大幅度壓縮了所需時間。經統計，由該系統編制一單鉤計劃僅需 1 s，加上站調人員檢查修改時間，總共僅需 2 min 左右，而通過手工方式編制至少需要 5 min 以上。

（2）提高解體計劃編制質量。以往站調在編制解體計劃時，需人工檢查股道信息、手工拖動車輛進行編制，受站調工作能力與強度等影響，編制時易出現部分程度的錯下、漏下，影響編組站的綜合作業效率。解體計劃自動編制系統則能嚴格按照車站建立的知識庫規則編制解體計劃，不但可以防止錯編的情況，還能保證4個班站調編制的解體計劃水平相當，提升車站的整體調度指揮水平。

（3）提高解體計劃編制的安全性。由于解體計劃自動編制系統將車輛隔離要求等都納入了知識庫，可以防止站調人員在手工方式編制時出現違反安全規定的情況。特別是車站和設計單位合作將一些解體作業的安全要求 (如空重混雜罐車的溜放要求等) 也納入知識庫，可以從編制計劃的源頭上消除駝峰三角區解體作業的安全隱患，提高解體作業的安全性。

5 結束語

解體計劃自動編制系統在武漢北站投入使用以來，對提高武漢北站解體計劃編制的正確率和作業安全性，進而提升車站解體系統的效率發揮了重要作用。隨著石武客運專線、滬漢蓉快速通道的建成，既有線的貨運能力將得到進一步釋放，武漢北站的辦理車、解編列數均將大幅度增加，該系統的應用可以使站調人員迅速、準確地下達列車解體作業計劃，保證車站的運輸暢通。

[1]婁正良，李文婷. 解體計劃自動編制系統[D]. 北京：北京全路通信信號研究設計院，2010.