編組站到解作業(yè)計(jì)劃自動(dòng)編制系統(tǒng)研究

趙金觀

（中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，武漢430063）

1 引 言

在當(dāng)前鐵路貨運(yùn)量急劇下滑和鐵路貨物改革的背景下，鐵路貨物運(yùn)輸在向現(xiàn)代化物流轉(zhuǎn)型過程中對(duì)鐵路運(yùn)輸時(shí)限和作業(yè)效率、運(yùn)輸服務(wù)有了更高的要求，編組站作為貨物列車改編的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，其調(diào)度計(jì)劃、作業(yè)方式直接影響到車輛的周轉(zhuǎn)時(shí)間，故針對(duì)編組站作業(yè)效率相關(guān)技術(shù)的研究對(duì)提高編組站作業(yè)效率，加快貨物周轉(zhuǎn)起著十分重要的作用。

編組站日常作業(yè)是在編組站具體作業(yè)計(jì)劃的指導(dǎo)下完成的，車站作業(yè)計(jì)劃主要包含班計(jì)劃、階段計(jì)劃和調(diào)車作業(yè)計(jì)劃，其中階段計(jì)劃作為車站作業(yè)計(jì)劃的核心，是車站安全有序作業(yè)的關(guān)鍵。到解作業(yè)計(jì)劃是編組站階段計(jì)劃中很重要的一部分，是階段計(jì)劃編制結(jié)果的具體體現(xiàn)。

目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)編組站作業(yè)計(jì)劃進(jìn)行了大量的研究，主要集中在階段計(jì)劃中車流推算、到發(fā)線運(yùn)用和調(diào)機(jī)安排等問題的算法研究上，取得了大量的成果，但研究成果沒有合適的轉(zhuǎn)化，很難應(yīng)用于編組站實(shí)際工作中。本文在文獻(xiàn)[4][5]中階段計(jì)劃到發(fā)線和調(diào)機(jī)運(yùn)用的研究成果基礎(chǔ)上，基于.NET平臺(tái)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，開發(fā)了編組站到解作業(yè)計(jì)劃自動(dòng)化編制系統(tǒng)，能較快地針對(duì)車站某一階段相關(guān)計(jì)劃進(jìn)行安排，進(jìn)一步提升車站作業(yè)水平和效率，為全面實(shí)現(xiàn)編組站階段計(jì)劃自動(dòng)編制系統(tǒng)作鋪墊。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析

2.1 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫(kù)中涉及的實(shí)體比較繁多，包括車站調(diào)車進(jìn)路、行車進(jìn)路、股道、車站編組計(jì)劃、到達(dá)列車、出發(fā)列車等，各實(shí)體單獨(dú)存放在數(shù)據(jù)庫(kù)中。同時(shí)針對(duì)相關(guān)實(shí)體，在程序中設(shè)計(jì)了對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來進(jìn)行運(yùn)算處理（基于篇幅，不再具體介紹）。基于數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)系表，得到系統(tǒng)的實(shí)體聯(lián)系模型（ER模型）如圖1所示。

圖1 數(shù)據(jù)庫(kù)概念設(shè)計(jì)的E-R圖Fig.1 E-R diagram of the database

2.2 系統(tǒng)功能分析

本系統(tǒng)以安排車站不同階段內(nèi)到發(fā)線和調(diào)機(jī)合理運(yùn)用為主要目標(biāo)，分析出編組站到解作業(yè)編制系統(tǒng)應(yīng)具備的基本功能如下：

（1）到達(dá)列車占用股道計(jì)劃編制

列車股道占用計(jì)劃是根據(jù)列車到發(fā)時(shí)刻、列車方向，結(jié)合股道占用情況、進(jìn)路沖突檢測(cè)進(jìn)行安排的。本系統(tǒng)針對(duì)到解列車，應(yīng)能正確安排列車接入的股道及占用股道時(shí)間段，列車接車進(jìn)路占用咽喉道岔組情況及占用時(shí)間，列車解體順序，以及解體開始時(shí)刻、解體完成時(shí)刻。在進(jìn)行后續(xù)的到達(dá)列車時(shí)間調(diào)整工作時(shí)，當(dāng)產(chǎn)生列車股道和進(jìn)路占用沖突時(shí)，系統(tǒng)能夠?qū)_突列車的股道占用情況進(jìn)行調(diào)整。

（2）出發(fā)列車配流計(jì)劃編制

系統(tǒng)根據(jù)列車到達(dá)時(shí)刻、列車編組內(nèi)容等因素，結(jié)合出發(fā)列車出發(fā)時(shí)刻和車流需求，以階段內(nèi)正點(diǎn)出發(fā)列車數(shù)最大化為目標(biāo)，遵循車站作業(yè)時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)和各項(xiàng)規(guī)章進(jìn)行編制。當(dāng)?shù)竭_(dá)列車時(shí)間調(diào)整，車流接續(xù)時(shí)間不夠時(shí)，需要對(duì)出發(fā)列車配流計(jì)劃進(jìn)行相應(yīng)的修改。

（3）解體調(diào)機(jī)作業(yè)計(jì)劃編制

系統(tǒng)應(yīng)結(jié)合出發(fā)列車編組情況、到達(dá)列車情況和車站咽喉區(qū)布置情況對(duì)解體調(diào)機(jī)作業(yè)進(jìn)行安排，當(dāng)出現(xiàn)不確定性因素時(shí)，能夠?qū)ζ渲械淖鳂I(yè)安排進(jìn)行調(diào)整。

（4）不確定性因素調(diào)整

由于階段計(jì)劃編制過程中考慮因素較多，且不確定因素會(huì)對(duì)階段計(jì)劃編制產(chǎn)生較大的影響，故本系統(tǒng)僅考慮了列車到達(dá)時(shí)間的不確定性，當(dāng)進(jìn)行到達(dá)列車到達(dá)時(shí)間調(diào)整后，系統(tǒng)能根據(jù)調(diào)整后的數(shù)據(jù)信息對(duì)上述（1）、（2）、（3）中的相關(guān)功能重新進(jìn)行編制。

2.3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析

在系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)過程中，程序分別設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)載入模塊、數(shù)據(jù)輸入模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)計(jì)算模塊和數(shù)據(jù)輸出模塊來完成系統(tǒng)需求所要求的功能，其中數(shù)據(jù)計(jì)算模塊又具體包含配流模塊、到發(fā)線和調(diào)機(jī)運(yùn)用模塊，如圖2所示。

數(shù)據(jù)載入模塊將指定格式下的車站相關(guān)信息、常用格式下的列車信息載入系統(tǒng)；數(shù)據(jù)輸入模塊根據(jù)系統(tǒng)要求輸入車站具體作業(yè)時(shí)間參數(shù)；數(shù)據(jù)處理模塊按照系統(tǒng)設(shè)定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對(duì)已輸入信息進(jìn)行一定預(yù)處理；數(shù)據(jù)計(jì)算模塊根據(jù)編制的算法安排出發(fā)列車車流來源和到解作業(yè)中到發(fā)線和調(diào)機(jī)的運(yùn)用。數(shù)據(jù)處理模塊一方面將配流結(jié)果處理為常用格式，同時(shí)還將數(shù)據(jù)計(jì)算模塊中的到發(fā)線、調(diào)機(jī)、調(diào)車場(chǎng)、駝峰等具體時(shí)段作業(yè)情況處理成系統(tǒng)計(jì)劃顯示所需要的數(shù)據(jù)格式信息。

圖2 系統(tǒng)各模塊關(guān)系圖Fig.2 System diagram of each system module

3 系統(tǒng)主要功能與實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)的交互式可視化界面主要由登錄界面、主界面以及部分功能菜單組成，如圖3所示。該系統(tǒng)可以針對(duì)任何編組站進(jìn)行到解作業(yè)安排，在計(jì)劃編制時(shí)可以調(diào)整到達(dá)列車時(shí)間等不確定因素，以達(dá)到針對(duì)不同編組站及時(shí)編制和調(diào)整到解作業(yè)計(jì)劃的要求。

圖3 系統(tǒng)使用流程圖Fig.3 System flow chart

3.1 接收數(shù)據(jù)

在接收數(shù)據(jù)菜單中，主要包括四個(gè)部分，分別為數(shù)據(jù)接收情況、該階段時(shí)間信息、到達(dá)列車和出發(fā)列車信息，其中到達(dá)列車信息主要包括序號(hào)、方向、車次、到達(dá)時(shí)間、編組情況等；出發(fā)列車信息則包括序號(hào)、車次、出發(fā)時(shí)間、可編組的車流組號(hào)等，具體情況如圖4所示。

3.2 計(jì)劃編制

計(jì)劃編制功能顯示出該階段出發(fā)列車的車流來源、到解列車的到發(fā)線安排、列車占用到發(fā)線的時(shí)間和解體順序，具體情況如圖5所示。

圖5 階段計(jì)劃編制結(jié)果界面Fig.5 Train disassembling plan

3.3 計(jì)劃顯示

在系統(tǒng)主界面計(jì)劃顯示部分清晰的表示出該階段到解列車到發(fā)線運(yùn)用、調(diào)機(jī)運(yùn)用、占用到達(dá)場(chǎng)入口咽喉情況、解體順序、占用駝峰情況、調(diào)車場(chǎng)車流集結(jié)和出發(fā)列車編制情況，具體情況如圖6、圖7所示。

此外，在參數(shù)設(shè)定窗口中，用戶能根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工作情況設(shè)定具體技術(shù)作業(yè)時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)，系統(tǒng)還添加了計(jì)劃調(diào)整功能，用戶可根據(jù)實(shí)時(shí)情況及時(shí)更新相應(yīng)列車的信息，增強(qiáng)編組站到解作業(yè)計(jì)劃編制系統(tǒng)的柔性，確保階段計(jì)劃按實(shí)際列車運(yùn)行情況編制。

圖6 計(jì)劃顯示界面示意圖 (a)Fig.6 Schematic of the disassembling plan (a)

圖7 計(jì)劃顯示界面示意圖 (b)Fig.7 Schematic of the disassembling plan (b)

4 結(jié) 論

為了提高編組站作業(yè)效率和信息化率，基于.NET平臺(tái)開發(fā)了鐵路編組站到解作業(yè)自動(dòng)化編制系統(tǒng)。系統(tǒng)能對(duì)車站中各種行調(diào)車作業(yè)進(jìn)行安排，能實(shí)現(xiàn)多項(xiàng)作業(yè)在到達(dá)場(chǎng)及其咽喉同時(shí)進(jìn)行高效的車站調(diào)度工作，同時(shí)得到車站設(shè)備，如到發(fā)線、咽喉道岔組運(yùn)用，調(diào)車場(chǎng)車流集結(jié)的詳細(xì)情況。但是，編組站作為一個(gè)龐大的系統(tǒng)，各種因素交織復(fù)雜，全面實(shí)現(xiàn)編組站作業(yè)計(jì)劃自動(dòng)化編制難度較大，后續(xù)研究可以側(cè)重于出發(fā)場(chǎng)股道、進(jìn)路以及編組調(diào)機(jī)的作業(yè)安排研究，同時(shí)針對(duì)不確定性因素加以完善，如設(shè)備故障導(dǎo)致的作業(yè)調(diào)整等。

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