機車周轉圖編制優化和系統設計探析

劉永華

摘 要：鐵路運輸在我國交通運輸中占據著相當重要的地位，做好鐵路機車的管理工作，是保障鐵路運輸穩定發展的基礎和前提。結合機車周轉圖的編制問題和相應的系統設計進行了分析，以期為鐵路機車的調度工作提供一定的參考。

關鍵詞：機車周轉圖；編制優化；系統設計；運行周期

中圖分類號：U292.6 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.04.092

機車周轉圖依據的是機車交路、機車運轉制、乘務制度、乘務方式和機車最短折返時間標準等機車工作計劃，是鐵路運輸計劃的重要組成部分，也是組織機車運輸的基礎。對于機車周轉圖的編制，應該充分考慮各方面的因素，以確保機車運用效率的最大化、提高機車周轉速度，是需要鐵路機務部門重點研究的問題。

1 機車周轉圖編制優化

機車周轉圖的編制優化是指結合實際情況，以最少的機車資源實現列車運行圖上所有列車的動力配置，也可以理解為機車全周轉時間最短或機車臺數最少。在機車周轉圖的編制過程中，存在許多的影響因素，比如機車交路、乘務制度和機車在自外段的技術作業時間等。根據運輸計劃編制階段的差異，機車周轉圖可分為基本機車周轉圖、分號機車周轉圖和實際機車周轉圖等。一般情況下，在對機車周轉圖進行編制的過程中，需要遵循以下4個原則：①適應鐵路運輸的實際需要，保證列車運行圖和運輸方案的有效實施；②加快機車周轉，縮短非生產時間，確保機車利用的經濟性和合理性；③合理安排乘務員的工作時間；④合理安排機車自外段整備時間和地勤人員的作業時間。

在目前的機車周轉圖編制中有許多方法，通常是將機車周轉圖模型轉換為其他模型問題，比如TSP模型、二分圖、時空網絡模型和最大流模型等，但這些模型通常都是針對成對機車周轉圖進行編制的。因此，在不成對機車周轉圖的情況下，需要設置單機開行方案或機車附掛方案，而不同的方案會直接影響整個區段的機車周轉，進而導致編制問題的復雜化。因此，本文提出了機車周轉圖編織優化的數學模型：定義Sk（k=1，2，……K）為機務折返段車站，K為總數；Li（i=1，2，……M）為列車數量，M為總數；列車Li在運行區段的始發時刻、終到

時刻和運行時間分別為 、 和ti；牽引機車臺數和附掛機車

臺數分別為ni和fi；Tk為k站機車最短折返作業時間；aik為列車Li在Sk站是否停車并換掛機車，如果值為1，則停車并換掛，如果值為0，則不停；dik為列車Li在Sk站是否出發并換掛機車，如果值為1，則停車并換掛，如果值為0，則不停；xik為機車接續變量。其中，j≠i與機車臺數相等。如果同一臺機車先牽引列車Li，后牽引列車Lj，則xik=1，否則xik=0.

機車在折返站Sk的折返時間為：

以列車全周轉時間t值最小為目標函數，可建立相應的優化模型：

約束條件為以下3點：①列車在區段出發車站和到達車站的接續機車總數不能超過機車總臺數；②機車接續必須滿足機車在折返站的折返時間標準；③機車只能在同一車站接續。

2 機車周轉圖編制系統設計

2.1 需求分析

從上述機車周轉圖編制的優化可知，機車周轉圖的編制工作是一項非常復雜的系統性工作，涉及多方面的因素和大量計算，十分煩瑣，對編制人員的專業技術要求較高。因此，編圖人員需要運用性能完善的輔助支持系統，幫助其實現機車周轉圖的快速、準確編制，從而縮短機車周轉圖編制周期。

2.2 系統功能

該系統的主要功能包括：①根據實際需求編制多個機車周轉方案，供編圖人員選比；②將機車周轉方案的數據信息轉換并繪制為機車周轉圖；③支持手動修改功能，可實現對細節的修改和完善；④具有機車交路勾畫范圍選擇的功能，可根據相關指令，完成數據的篩選和轉換。

2.3 子系統設計

2.3.1 數據庫系統

數據庫系統包括數據庫和管理系統。其中，數據庫模塊又包含了機務數據庫和列車運行圖數據庫，從機車全周轉時間最短的角度考慮，要想確保機車周轉圖的有效性，就應在機務數據庫中設置機務段信息表和機車牽引段信息表，并結合沿線車站的編號，與列車運行圖數據庫相互結合，實現數據共享；管理系統主要對數據庫進行維護和管理，以利于對數據的查詢、分析，考慮到鐵路現場調度具有的靈活性和多變性，管理系統應為用戶提供簡單、方便的數據操作功能，并結合實際情況自行開發設計。

2.3.2 模型庫和方法庫系統

該系統涉及多個數學模型，對于機車周轉方案的求解過程，即是利用多種方法對數學模型進行求解的過程。在模型庫和方法庫系統中，主要包括自動勾畫機車交路模型、手工修改機車交路模型和提示信息模型。此外，該系統可為操作人員提供模型和方法的管理、應用和修改功能，并通過人機對話保障有效實現上述功能。

2.3.3 對話系統

對話系統可使操作人員快速、直觀地了解系統工作的進展情況，使系統接受操作人員的指令。對話系統包括3個組成部分：①輸入和輸出部分。操作人員輸入相應數據，系統對數據進行分析、處理，輸出相應的機車交路和列車運行圖，并繪制機車周轉圖；②狀態顯示部分。采用對話框或狀態欄的形式，直觀顯示系統的工作狀態，方便操作人員管理；③人機對話部分。多采用對話框的方式實現，一方面，系統可接受操作人員的指令，并對數據進行處理；另一方面，操作人員可對比系統提供的方案，實現合理取舍。

3 結束語

綜上所述，機車周轉圖的編制是鐵路機務部門工作的重要組成部分，對鐵路運輸的有效進行起著不容忽視的作用，需要引起相關部門的充分重視，并從算法和系統兩個方面，對機車周轉圖的智能化編制進行深入研究。

參考文獻

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〔編輯：張思楠〕