基于Petri網(wǎng)的支線調(diào)度指揮體系優(yōu)化研究

摘 要：支線鐵路作為路網(wǎng)的重要組成部分，在整個(gè)路網(wǎng)中占有重要地位，但支線鐵路所存在的一些問(wèn)題嚴(yán)重地制約了支線鐵路的發(fā)展，其中，支線調(diào)度指揮體系就是一個(gè)比較重要的方面。本文以Petri網(wǎng)絡(luò)模型和ECRS分析法為基礎(chǔ)，結(jié)合對(duì)水大支線調(diào)度指揮體系流程的分析，對(duì)水大支線調(diào)度指揮體系進(jìn)行了優(yōu)化，使得支線調(diào)度指揮體系更加精簡(jiǎn)更加高效。

關(guān)鍵詞：Petri網(wǎng)絡(luò)模型；ECRS分析法；調(diào)度指揮體系

支線鐵路是鐵路網(wǎng)的重要組成部分，肩負(fù)著發(fā)展地區(qū)經(jīng)濟(jì)和服務(wù)干線的雙重任務(wù)，并且還扮演著路網(wǎng)貨物集散地的重要角色。但是，由于各種各樣的原因，現(xiàn)在的支線鐵路不僅沒(méi)有很好地為干線提供強(qiáng)有力支撐，反而成為了路網(wǎng)發(fā)展的沉重負(fù)擔(dān)。這一方面是由于支線鐵路的貨物運(yùn)輸組織失當(dāng)和資源配置不合理。另一方面，鐵路支線普遍存在著運(yùn)輸技術(shù)設(shè)備落后，而運(yùn)量卻迅猛上升的狀況，這也對(duì)支線鐵路的運(yùn)輸組織工作帶來(lái)了挑戰(zhàn)。因此，如何優(yōu)化支線鐵路運(yùn)輸組織，探究其高效合理的運(yùn)輸組織模式，就成為了一項(xiàng)重要課題。

作為支線運(yùn)輸組織中的一個(gè)重要組成部分，支線的調(diào)度指揮體系在整個(gè)支線的運(yùn)輸組織中占據(jù)著極其重要的地位。一方面，支線調(diào)度指揮體系負(fù)責(zé)制定支線運(yùn)輸?shù)母黜?xiàng)作業(yè)計(jì)劃，如配空車(chē)計(jì)劃、甩掛車(chē)計(jì)劃等，而這些計(jì)劃都是指導(dǎo)支線順利完成運(yùn)輸任務(wù)所必不可少的；另一方面，支線的調(diào)度指揮體系卻存在著許許多多的問(wèn)題，如效率低下、編制的計(jì)劃質(zhì)量不高等。這些不僅嚴(yán)重地制約著支線運(yùn)輸組織的高效化和合理化，也為我們的研究指明了方向。

本文將以成都鐵路局管內(nèi)水大支線為例，研究支線調(diào)度指揮體系再造優(yōu)化。

1 水大支線概述

2 Petri網(wǎng)絡(luò)模型概述

2.1 Petri網(wǎng)概述

Petri 網(wǎng)的概念最早由 Carl·Adam·Petri博士于1962年在他的博士學(xué)位論文《用自動(dòng)機(jī)理論通信》中首次提出。Petri 網(wǎng)方法是一種圖形化、數(shù)學(xué)化的建模工具，適用于多種管理系統(tǒng)，如并行、異步隨機(jī)、分布等各種系統(tǒng)。Petri 網(wǎng)通過(guò)構(gòu)建符合系統(tǒng)的模型，分析系統(tǒng)功能、結(jié)構(gòu)、行為以及系統(tǒng)各部分間以至與環(huán)境間的關(guān)聯(lián)，在流程再造中可以進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬和計(jì)算機(jī)化分析，是一個(gè)很可靠的流程分析工具。

Petri網(wǎng)包括事件和條件兩類(lèi)節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)中分布著狀態(tài)資源或信息的托肯（Token），按照觸發(fā)規(guī)則進(jìn)行狀態(tài)的演化，從而反映系統(tǒng)運(yùn)行的全部過(guò)程。條件用庫(kù)所（Place）表示，事件用變遷（Transition）表示，庫(kù)所與變遷之間用有向弧連接。

通常，在Petri網(wǎng)中用圓圈“O”表示庫(kù)所，用方形框“□”表示變遷，用箭頭“→”表示有向弧。

2.2 ECRS分析法概述

在對(duì)流程構(gòu)建好Petri網(wǎng)絡(luò)模型并進(jìn)行詳細(xì)分析后，研究人員會(huì)采用一定的方法對(duì)流程進(jìn)行再造優(yōu)化，這其中最常用的方法就是ECRS分析法。ECRS分析法通過(guò)提問(wèn)技術(shù)，對(duì)現(xiàn)行方案進(jìn)行嚴(yán)格考核與分析，建立新方法時(shí)所運(yùn)用的四項(xiàng)原則。ECRS 具體是指 E（Eliminate）取消、C（Combine）合并、R（Rearrange）重排、S（Simplify）簡(jiǎn)化。

（1） “取消”所有不必要的工作環(huán)節(jié)和內(nèi)容

有必要取消的工作，自然不必再花時(shí)間研究如何改進(jìn)。某個(gè)處理，某道手續(xù)，首先要研究是否可以取消，這是改善工作程序，提高工作效率的最高原則。

（2） “合并”必要的工作

如不能取消，可進(jìn)而研究能否合并。做好一項(xiàng)工作，自然要有分工和合作分工的，目的或是因工作量超過(guò)某一組織或人員的負(fù)擔(dān)，或是由于專(zhuān)業(yè)需要，再或是從增加工作效率出發(fā)。如果不是這樣，就需要合并。有時(shí)為了提高效率，簡(jiǎn)化工作甚至不必過(guò)多地考慮專(zhuān)業(yè)分工，而且特別需要考慮使每一個(gè)組織或每一個(gè)工作人員保持滿負(fù)荷工作。

（3） “重排”所必需的工作程序

取消和合并以后，還要將所有程序按照合理的邏輯進(jìn)行重排順序，或者在改變其他要素順序后，重新安排工作順序和步驟。在這一過(guò)程中還可進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)可以取消和可以合并的內(nèi)容，使作業(yè)更有條理，工作效率更高。

（4） “簡(jiǎn)化”所必需的工作環(huán)節(jié)

對(duì)程序的改進(jìn)，除去可取消和合并之外，余下的還可進(jìn)行必要的簡(jiǎn)化。這種簡(jiǎn)化是對(duì)工作內(nèi)容和處理環(huán)節(jié)本身的簡(jiǎn)化。

3 水大支線調(diào)度指揮體系優(yōu)化

3.1 調(diào)度指揮體系流程圖分析

在水大支線現(xiàn)行調(diào)度指揮組織模式中，參與支線調(diào)度指揮流程的人員主要包括：調(diào)度所行調(diào)、貨調(diào)、計(jì)劃調(diào)；車(chē)站貨運(yùn)值班員、值班員、運(yùn)轉(zhuǎn)人員以及外勤貨運(yùn)員；這些人員的工作場(chǎng)所主要包括：車(chē)站貨運(yùn)室、車(chē)站貨場(chǎng)、車(chē)站運(yùn)轉(zhuǎn)室以及調(diào)度所；工作內(nèi)容主要包括：配空車(chē)需求上報(bào)、暫存車(chē)待取車(chē)上報(bào)、編制甩掛車(chē)計(jì)劃、鋪畫(huà)階段計(jì)劃、編制調(diào)車(chē)作業(yè)計(jì)劃以及取車(chē)集結(jié)編組等。通過(guò)以上對(duì)支線調(diào)度指揮流程中的人員、工作場(chǎng)所和所做工作的描述，結(jié)合鐵路現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，繪制水大支線調(diào)度指揮體系流程圖如圖2。

由圖2可知，水大支線調(diào)度指揮體系中的人員較多，其中調(diào)度所人員包括了貨調(diào)、計(jì)劃調(diào)和行調(diào)，車(chē)站人員包括了貨運(yùn)值班員、車(chē)站值班員、車(chē)站運(yùn)轉(zhuǎn)人員以及車(chē)站外勤貨運(yùn)員，因此可以考慮對(duì)人員進(jìn)行精簡(jiǎn)，以提高整個(gè)體系的運(yùn)轉(zhuǎn)效率。此外，現(xiàn)行調(diào)度指揮體系將車(chē)站與局調(diào)度所直接連接，局調(diào)度所對(duì)支線技術(shù)設(shè)備、貨場(chǎng)、專(zhuān)用線裝卸能力，尤其是現(xiàn)場(chǎng)調(diào)車(chē)作業(yè)、股道運(yùn)用、裝卸車(chē)作業(yè)情況掌握不透，必須通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)上報(bào)了解情況再形成列車(chē)工作計(jì)劃，效率低，因此也可以考慮對(duì)該流程環(huán)節(jié)進(jìn)行再造優(yōu)化。

3.2 基于Petri網(wǎng)的調(diào)度指揮體系流程模型

3.3 水大支線調(diào)度指揮體系流程再造優(yōu)化

通過(guò)對(duì)圖3、表1的觀察分析可知，水大支線調(diào)度指揮體系流程呈現(xiàn)出一種比較典型的串聯(lián)式結(jié)構(gòu)特征，這一結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是每一個(gè)庫(kù)所和變遷都有著嚴(yán)格的先后秩序，每一個(gè)變遷的發(fā)生都必須依靠前一庫(kù)所的觸發(fā)，且這一庫(kù)所唯一，對(duì)庫(kù)所而言也是如此。參照?qǐng)D2，圖3以及表1，對(duì)水大支線調(diào)度指揮體系流程運(yùn)用ECRS分析法，具體如下：

E（取消）：首先考慮圖3中T0至T2的變遷內(nèi)容，其內(nèi)容核心是以車(chē)站的配空車(chē)需求為基礎(chǔ)做出車(chē)站配空車(chē)計(jì)劃，然后將該計(jì)劃傳遞給調(diào)度所行調(diào)，完成這一簡(jiǎn)單內(nèi)容卻經(jīng)歷了車(chē)站貨運(yùn)值班員、調(diào)度所貨調(diào)、調(diào)度所計(jì)劃調(diào)和調(diào)度所行調(diào)四個(gè)庫(kù)所，可見(jiàn)在這一部分流程中，庫(kù)所的數(shù)量較多，參與人員也較為冗余，可以對(duì)這一部分進(jìn)行取消處理。結(jié)合水大支線現(xiàn)場(chǎng)情況，建議取消車(chē)站貨運(yùn)值班員和調(diào)度所計(jì)劃調(diào)兩個(gè)庫(kù)所，而相對(duì)應(yīng)的變遷內(nèi)容也隨之減少，以實(shí)現(xiàn)該部分流程的優(yōu)化目標(biāo)。

C（合并）：由對(duì)圖3的分析得出了調(diào)度所直接參與到水大支線調(diào)度指揮中的弊端，不僅會(huì)加重調(diào)度所貨調(diào)、計(jì)劃調(diào)和行調(diào)的負(fù)擔(dān)，也會(huì)降低其效率，甚至?xí)?dǎo)致安全事故發(fā)生概率的上升。建議成立水大支線專(zhuān)門(mén)使用的支線調(diào)度室，將行調(diào)、貨調(diào)、裝卸、多經(jīng)等崗位合署辦公，不僅降低局調(diào)度所工作壓力，也可提高支線行調(diào)、貨調(diào)對(duì)支線技術(shù)設(shè)備、裝卸設(shè)備能力以及行車(chē)、調(diào)車(chē)、裝卸實(shí)時(shí)掌控，實(shí)現(xiàn)調(diào)度與車(chē)站、調(diào)度與裝卸等的信息共享，形成高效決策機(jī)制。同時(shí)，對(duì)調(diào)度指揮體系而言，通過(guò)合署辦公也間接地取消了車(chē)站貨運(yùn)室這一作業(yè)處所，優(yōu)化了整個(gè)流程。另一方面，這一合并也為之前對(duì)部分流程的取消再造優(yōu)化提供了實(shí)現(xiàn)條件。

4 結(jié)束語(yǔ)

以此優(yōu)化研究所得結(jié)果為基礎(chǔ)，水大支線實(shí)施了如下的一些改革措施

4.1 成立支線調(diào)度室，與六盤(pán)水站站調(diào)室合署辦公。

4.2 設(shè)立車(chē)間支線調(diào)度室，與六盤(pán)水站站調(diào)室合署辦公。

4.3 原六盤(pán)水站車(chē)站調(diào)度員轉(zhuǎn)變?yōu)榱P(pán)水車(chē)務(wù)段助理生產(chǎn)調(diào)度員，除兼顧六盤(pán)水站作業(yè)組織外，還對(duì)水大支線5個(gè)站一并進(jìn)行調(diào)車(chē)領(lǐng)導(dǎo)。

4.4 設(shè)立支線行車(chē)室（班組），統(tǒng)一對(duì)支線各站行車(chē)工作及現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)、人員進(jìn)行管理。

這些措施的實(shí)施基本解決了水大支線調(diào)度指揮體系所存在的一些問(wèn)題，使得整個(gè)體系的運(yùn)轉(zhuǎn)更加高效，人工效率也得到一定程度的提高。但利用Petri網(wǎng)對(duì)流程進(jìn)行優(yōu)化的分析方法也應(yīng)該因地制宜地使用，該方法并不是適用于所有流程，對(duì)于呈現(xiàn)出不同特點(diǎn)的流程，我們需要根據(jù)其呈現(xiàn)的特點(diǎn)靈活地選擇優(yōu)化方法，這樣才能取得最好的優(yōu)化效果。

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作者簡(jiǎn)介：李彥（1985-），男，漢，江蘇省宜興市人；主要研究方向：交通運(yùn)輸系統(tǒng)優(yōu)化。